DE1216072B

DE1216072B - Solder strips with a carrier that remains firm at the working temperature of its solder

Info

Publication number: DE1216072B
Application number: DES78279A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Reinhard Behn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-03-02
Filing date: 1962-03-02
Publication date: 1966-05-05

Description

Lötstreifen mit einem bei der Arbeitstemperatur seines Lotes fest bleibenden Träger Die Erfindung betrifft einen metallischen, aus Lot und Träger bestehenden Lötstreifen zur mechanischen und gegebenenfalls auch elektrisch leitenden Lötverbindung mindestens zweier Teile.Solder strip stuck with one at the working temperature of its solder Permanent carrier The invention relates to a metallic, made of solder and carrier existing solder strips for mechanical and possibly also electrically conductive Solder connection of at least two parts.

In der Löttechnik, insbesondere beim Löten elektrischer Teile, tritt häufig die Forderung auf, daß mehrere neben- oder übereinanderliegende, mitunter auf verschiedenen Teilen befindliche Lötstellen miteinander verbunden werden müssen. Dies ist z. B. der Fall, wenn mehrere mit Lötfahnen versehene Teile an eine Lötleiste angelötet werden müssen. In diesem Fall wurden bisher die Lötfahnen mit der Lötleiste in Berührung gebracht und dann von Hand oder maschinell die einzelnen Lötverbindungen hergestellt.In soldering technology, especially when soldering electrical parts, occurs often the requirement that several adjacent or on top of each other, sometimes solder joints located on different parts must be connected to one another. This is e.g. B. the case when several parts provided with soldering tails to a soldering bar need to be soldered on. In this case, the soldering lugs were previously with the soldering bar brought into contact and then by hand or machine the individual soldered connections manufactured.

Ein weiteres Anwendungsgebiet, bei dem die obengenannte Forderung auftritt, ist das Löten von @sogenannten Miniaturbaugruppen nach Art der Mikro-Modul-Technik. Hierbei werden einzelne mit Bauteilen versehene Plättchen übereinandergestapelt und dann durch Steigleitungen an den Längsseiten der Plättchen miteinander verlötet. Wegen der besonders geringen Abmessungen der Miniaturbaugruppen ist der Lötvorgang in jedem Fall eine ein hohes Maß an Präzision erfordernde Maßnahme, da sowohl ein guter elektrischer als auch mechanisch stabiler Kontakt der Miniaturbaugruppenplättchen mit den Steigleitungen erforderlich ist.Another area of application in which the above requirement occurs is the soldering of so-called miniature assemblies according to the type of micro-module technology. Here, individual plates with components are stacked on top of one another and then soldered to one another through risers on the long sides of the platelets. Because of the particularly small dimensions of the miniature assemblies, the soldering process in any case a measure that requires a high degree of precision, since both a good electrical as well as mechanically stable contact of the miniature assembly platelets with the risers is required.

Es ist ein Lötstreifen bekannt, der an seinen Außenseiten mit Lot versehen ist und zwischen die zu verlötenden Flächen eingesetzt wird; die Lötverbindung wird durch Wärme hergestellt. Man könnte demnach annehmen, daß sich auf diese Weise z. B. die oben angeführte Verbindung von Lötfahnen und Lötstellen oder auch die Verschaltung von Miniaturbaugruppen bewerkstelligen lassen müßte. Dies ist jedoch nur dann der Fall, wenn die Lötstellen immer an den gleichen in Richtung der Lötleiste oder der Steigleitungen liegenden Stellen sich befinden, d. h. wenn alle Lötstellen deckungsgleich sind. In der Praxis läßt sich diese Forderung jedoch kaum erfüllen. Bei Miniaturbaugruppenplättchen befinden sich z. B. die für die Steigleitungen vorgesehenen und als Kerben ausgebildeten Lötstellen immer nur mit gewissen Toleranzen in der erforderlichen Richtung. Geht man nun von der Einzelherstellung der Lötverbindungen über zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Lötverbindungen, so würde das bei dem Lotstreifen bedeuten, daß das Lot an den Stellen abfließt, an denen die Breite der Steigleitungskerben zu groß ist, so daß eine Lötverbindung nicht zustande kommt, während bei zu engen Steigleitungskerben sich das Lot aufstauen würde, falls der Lotstreifen hineinpaßt. Bei den erwähnten geringen Abmessungen bedeutet das aber, daß Kurzchlüsse zu benachbarten Steigleitungskerben hervorgerufen werden können, oder es. kommt überhaupt keine wirksame Lötverbindung zustande.There is a known soldering strip that has solder on its outsides is provided and is inserted between the surfaces to be soldered; the solder joint is produced by heat. One could therefore assume that this is how z. B. the above-mentioned connection of soldering lugs and soldering points or the Interconnection of miniature assemblies would have to be done. However, this is only the case if the soldering points are always on the same in the direction of the soldering bar or the risers are located, d. H. if all solder points are congruent. In practice, however, this requirement can hardly be met. In miniature assembly plates are z. B. those provided for the risers and solder joints formed as notches always only with certain tolerances in the required direction. If we now proceed from the individual production of the soldered connections about the simultaneous production of several soldered connections, this would be the case with the Solder strips mean that the solder flows off at the points where the width of the Riser notches are too big so that a soldered connection cannot be made, while if the riser notches are too narrow, the solder would build up if the Solder strip fits in. With the small dimensions mentioned, this means that short circuits to neighboring riser notches can be caused, or it. there is no effective soldered connection at all.

Es sind ferner zweiteilige Lötkörper nicht mehr neu, bei denen ein Teil aus Lotzinn und der andere Teil aus Aluminium oder einem anderen Material, welches sich mit dem Lot beim Löten nicht vereinigt, gebildet ist und wobei diese beiden Körper (Platten) von einem zugleich als Lötmittel dienenden Bindemittel zusammengehalten werden. Zum Zusammenhalten des flüssigen Lotes während des Lötvorganges sind auch Manschetten aus Silikonkautschuk bekannt. Der Silikonkautschuk wird dabei nahezu auf die Hälfte seines ursprünglichen Volumens komprimiert, so daß beim Schmelzen des Lotes diese in die Lötstelle gedrückt wird.There are also two-part soldering bodies no longer new, where a Part made of solder and the other part made of aluminum or another material, which does not unite with the solder during soldering, is formed and this both bodies (plates) held together by a binding agent that also serves as solder will. To hold the liquid solder together during the soldering process are also Cuffs made of silicone rubber known. The silicone rubber is almost there compressed to half of its original volume, so that when melting of the solder this is pressed into the soldering point.

Schließlich gehört es zum Stand der Technik, Lote unter Spannung in Nuten von Werkstücken einzulegen.Finally, it is state-of-the-art to use energized solders Insert grooves of workpieces.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Lötstreifen zu schaffen, der immer dann zu .sicheren Lötverbindungen führt, wenn mehrere Lötstellen, die nicht deckungsgleich in Richtung der Lötleiste über- oder nebeneinander liegen, miteinander zu verbinden sind.It is an object of the invention to provide a solder strip that always then leads to .safe soldered connections if several soldering points are not congruent in the direction of the soldering bar on top of or next to each other to connect with each other are.

Der Lötstreifen, der diese Aufgabe erfüllt, besteht aus einem Träger, der bei der Arbeitstemperatur des von ihm getragenen Lotes seinen Aggregatzustand (fest) nicht ändert, und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus quer zur Längsausdehnung auseinanderstrebendem Teil bzw. Teilen besteht, dessen bzw. deren vorgespannter Zustand das noch nicht geschmolzene Lot aufrechterhält.The soldering strip that fulfills this task consists of a carrier, which at the working temperature of the solder carried by it its physical state (fixed) does not change, and is characterized according to the invention in that the carrier consists of transversely to the longitudinal extent diverging part or parts, whose or whose pretensioned state maintains the not yet melted solder.

Da der Träger mit Lot umgeben ist, welches im erstarrten Zustand die Vorspannung des Trägers hält, tritt bei Erwärmung eine Berührung mit den Lötflächen ein. Das Erwärmen des Lötstreifens kann beispielsweise durch Stromdurchgang hervorgerufen werden. Es ist aber auch möglich, bei gut wärmeleitendem Material die Enden des Lötstreifens zu erhitzen, so daß das erforderliche Schmelzen des Lotes eintritt. Die Formen des Lötstreifens sind sehr vielfältig und können den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.Since the carrier is surrounded with solder, which in the solidified state the Holds bias of the carrier, when heated, contact with the soldering surfaces occurs a. The heating of the soldering strip can be caused, for example, by the passage of current will. But it is also possible, with a material that conducts heat well, the ends of the To heat solder strip, so that the required melting of the solder occurs. The shapes of the soldering strips are very diverse and can meet the respective requirements be adjusted.

An Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden.On the basis of some of the embodiments shown in the drawings the invention is to be explained in more detail.

In F i g. 1 ist im Querschnitt ein Lötstreifen nach der Erfindung zu sehen, der aus einem Band besteht, welches bis zu einem gewissen Grad in. Längsrichtung (d. h. aus der Zeichenebene heraus) gefaltet ist, so daß zwei Flügel 1 und 2 entstehen. Zwischen diesen Flügeln und um sie herum befindet sich Lot 3, das das Band infolge erzwungener Erhöhung des Faltgrades in einem vorgespannten Zustand hält.In Fig. 1 is a cross-section of a soldering strip according to the invention to see, which consists of a band which, to a certain extent, extends in the longitudinal direction (i.e. out of the plane of the drawing) is folded so that two wings 1 and 2 are formed. Between these wings and around them is Lot 3, which the tape as a result Forced increase in the degree of folding holds in a pretensioned state.

F i g. 2 zeigt den Lötstreifen nach F i g. 1 in entspanntem Zustand.F i g. 2 shows the solder strip according to FIG. 1 in a relaxed state.

Es ist mitunter vorteilhaft, z. B. wenn die Schwankungen. im Abstand der Lötflächen groß sind öder wenn die Elastizität des Trägers so gering ist, daß beim Auseinanderspreizen nicht genügend Berührungsdruck auf die Lötflächen eintritt, den Träger wenigstens an einem Rand kammförmig zu gestalten, wie dies aus F i g. 3 ersichtlich ist. Die Abstände der einzelnen Kammzinken 4 voneinander sind so eingerichtet, daß jede Lötstelle wenigstens von einem Zinken berührt wird. Die Zinken 4 hingegen sind selbst so breit, daß sie nicht in eventuelle Zwischenräume, beispielsweise bei gestapelten Mikro-Modul-Plättchen, hineinspringen und damit zu Fehllötungen Anlaß geben können. Die kammartige Ausbildung wenigstens eines Randes des Trägers ist in allen den Fällen möglich und von Vorteil, in welchen der Träger aus bandförmigem Material geformt ist.It is sometimes advantageous, e.g. B. when the fluctuations. at a distance the soldering areas are large or if the elasticity of the carrier is so low that When spreading apart, there is not enough contact pressure on the soldering surfaces, to make the carrier comb-shaped at least on one edge, as shown in FIG. 3 can be seen. The distances between the individual comb teeth 4 are set up so that that each solder joint is touched by at least one prong. The prongs 4, however are themselves so wide that they do not fit into any gaps, for example with stacked micro-module platelets, jump in and thus lead to incorrect soldering Can give cause. The comb-like formation of at least one edge of the carrier is possible and advantageous in all cases in which the carrier is made of tape-shaped Material is shaped.

Aus den F i g. 4, 5 und 6 ist zu sehen, daß der Träger aus zwei Bändern 5 und 6 zusammengelegt ist, wobei entweder beide Bänder (F i g. 5) oder nur eines davon (F i g. 6) in entspanntem Zustand aus der erzwungenen Ruhelage herausgefedert ist.From the F i g. 4, 5 and 6 it can be seen that the carrier consists of two bands 5 and 6 is merged, with either both bands (Fig. 5) or only one of which (Fig. 6) sprung out of the forced rest position in a relaxed state is.

Die F i g. 7 und 8 zeigen, daß es auch möglich ist, mehrere Bänder 9,10 und 11 miteinander durch Lot 3 in vorgespanntem Zustand zu halten. Im dargestellten Beispiel der F i g. 8 ist nur das mittlere Band 10 so geformt, daß es aus dem vorgespannten Zustand herausgefedert ist und die Bänder 9 und 11 gegen die Lötflächen 12 drückt.The F i g. 7 and 8 show that it is also possible to have multiple bands 9, 10 and 11 to be held together by solder 3 in a pretensioned state. In the illustrated Example of FIG. 8, only the middle band 10 is shaped so that it comes from the pretensioned State is spring-loaded and the strips 9 and 11 presses against the soldering surfaces 12.

Eine andere Ausführungsform zeigen die F i g. 9, 10 und 11, bei denen der bandförmige Träger, im Querschnitt gesehen, kreisförmig gerollt ist und wobei die Bandränder zu kurzen Ansätzen 13 ausgebildet sind. Das Lot befindet sich an den Ansätzen 13 auf die gesamte Länge des Trägers verteilt. Beim Schmelzen des Lotes 3 springt der rohrförmige Träger quer zur Längsrichtung auseinander; so daß sich die Ansätze 13 an die Leitflächen 14 bzw.15 in den F i g. 10 und 11 anlegen.Another embodiment is shown in FIGS. 9, 10 and 11 where the band-shaped carrier, seen in cross section, is rolled circularly and wherein the tape edges are formed into short projections 13. The solder is on the lugs 13 distributed over the entire length of the carrier. When melting the solder 3 the tubular carrier springs apart transversely to the longitudinal direction; so that yourself the approaches 13 to the guide surfaces 14 and 15 in FIGS. Apply 10 and 11.

Die F i g. 12 und 13 zeigen ein spiralenförmig zu einem Rohr aufgewickeltes Band im Querschnitt, das nach F i g. 12 durch Lot 3 im erforderlichen vorgespannten Zustand gehalten wird. Diese Ausfürungsform gestattet das gleichzeitige Verlöten mehrerer übereinander angeordneter zylinderförmiger Lötflächen. Wenn die Ränder des spiralenförmig zu einem Rohr aufgewickelten Bandes entsprechend F i g. 3 kammartig ausgebildet sind, können die Durchmessertoleranzen der Lötflächen in relativ großen Grenzen schwanken.The F i g. 12 and 13 show a spiral wound to form a tube Ribbon in cross section, which according to F i g. 12 preloaded by Lot 3 in the required State is maintained. This embodiment allows simultaneous soldering several cylindrical soldering surfaces arranged one above the other. When the edges of the tape wound in the shape of a spiral to form a tube according to FIG. 3 comb-like are formed, the diameter tolerances of the soldering surfaces can be relatively large Boundaries fluctuate.

Die F i g. 14 und 15 zeigen eine weitere Ausführungsform des Lötstreifens nach der Erfindung, bei dem, wie in F i g. 15 zu sehen ist, kurze Drahtstücke 17 borstenartig zwischen miteinander verdrillten Drähten 18 festgeklemmt sind. Die kurzen Drahtstücke 17 werden vom Lot 3, wie in F i g. 14 zu sehen ist, in Längsrichtung der verdrillten Drähte vorgespannt.The F i g. 14 and 15 show another embodiment of the solder strip according to the invention, in which, as shown in FIG. 15 can be seen, short pieces of wire 17 are clamped like a bristle between twisted wires 18. the short pieces of wire 17 are from solder 3, as in F i g. 14 can be seen in the longitudinal direction of the twisted wires.

Die F i g. 16 und 17 zeigen ein schraubenfederförmig aufgewickeltes Drahtstück als Träger, das zur Erzielung der nötigen Vorspannung in der Weise zusammengequetscht ist, daß die einzelnen Schraubenfederschleifen 19 aus ihrer Normallage (F i g. 17) heraus in Längsrichtung der Schraubenfeder abgelenkt sind, wie dies in F i g.16 zu sehen ist. Das erstarrte Lot 3 hält die einzelnen Schraubenfederschleifen in diesem vorgespannten Zustand.The F i g. 16 and 17 show a coil spring-shaped wound Piece of wire as a carrier, which is squeezed together in such a way to achieve the necessary pretension is that the individual coil spring loops 19 from their normal position (Fig. 17) are deflected out in the longitudinal direction of the coil spring, as shown in FIG. 16 you can see. The solidified solder 3 holds the individual coil spring loops in place this pre-stressed state.

Nach den F i g. 18 und 19 ist ein als Träger dienendes Drahtstück mäanderförmig gestaltet, und die einzelnen Mäanderwindungen 20 sind in vorgespanntem Zustand in der Weise zusammengelegt, wie es die F i g. 18 zeigt. Auch hier hält das erstarrte Lot 3 das gesamte Gebilde in vorgespanntem Zustand.According to the F i g. 18 and 19 is a piece of wire serving as a carrier Designed in a meander shape, and the individual meander turns 20 are prestressed State collapsed in the manner shown in FIG. 18 shows. Holds here too the solidified solder 3 the entire structure in a prestressed state.

Die F i g. 20 und 21 zeigen eine Ausführungsform des Lötstreifens nach der Erfindung, bei dem bandförmiges Material in vorgespanntem Zustand durch das erstarrte Lot 3 auf einem größeren Querschnitt gehalten wird als in entspanntem Zustand. Die F i g. 21 zeigt, ebenfalls wie F i g. 20 im Querschnitt, den Lötstreifen nach dem Lötvorgang, wobei der Querschnitt nach dem Schmelzen des Lotes geringer geworden ist und dadurch die Lötfahne 21 zwischen die Enden 22 eingeklemmt und mit dem Verbindungsglied verlötet ist.The F i g. 20 and 21 show an embodiment of the solder strip according to the invention, in which the band-shaped material in the pretensioned state by the solidified solder 3 is kept on a larger cross-section than in relaxed State. The F i g. 21 shows, also like FIG. 20 in cross section, the solder strip after the soldering process, the cross section being smaller after the solder has melted has become and thereby clamped the soldering lug 21 between the ends 22 and with is soldered to the connecting link.

Die Herstellung der Verbindungsglieder nach der Erfindung ist sehr einfach. Es wird im wesentlichen band- oder drahtförmiges Material verwendet, das entsprechend geknickt, gefaltet, gerollt oder, bei Drahtmaterial, gewickelt wird. die Vorspannung wird am einfachsten dadurch erreicht, daß das entsprechend geformte Verbindungsglied zwischen einem Rollengang in die vorgespannte Form gebracht und dabei sofort mit Lötmetall überzogen wird. Selbstverständlich muß die -Herstellungsart der Verbindungsglieder nach der Erfindung den jeweiligen Formen angepäßt werden.The manufacture of the connecting links according to the invention is very great simple. It is essentially tape or wire-shaped material used, the appropriately kinked, folded, rolled or, in the case of wire material, wrapped. The easiest way to achieve the preload is that the appropriately shaped Brought connecting link between a roller conveyor in the prestressed form and immediately covered with solder. Of course, the production method the connecting links according to the invention are adapted to the respective shapes.

Die F i g. 22 bis 24 zeigen einen bandförmigen Träger 23, der mit schraubenfederförmig gewickeltem Draht umwickelt ist, so daß die einzelnen Lagen 24 der Federdrähte etwa Gang an Gang liegen, wie dies in F i g. 23 gezeigt ist, und mit Lot überzogen ist.The F i g. 22 to 24 show a band-shaped carrier 23 with helically wound wire is wrapped, so that the individual layers 24 of the spring wires are about gear to gear, as shown in FIG. 23 is shown and is covered with solder.

F i g. 22 zeigt -den gebrauchsfähigen Lötstreifen, bei dem die Windungen auf einer der nicht an dem Körper 23 anliegenden Seite fehlen. F i g. 24 zeigt den Lötstreifen im eingebauten Zustand. Wie ersichtlich, sind die Abstände der einzelnen Lötflächen 25 unterschiedlich, und die Federdrähte haben sich infolge Auflösens der Vorspannung den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt, d. h., die Lötstellen werden von den Federdrähten direkt berührt und sind mit ihnen verlötet.F i g. 22 shows the usable soldering strip in which the turns are missing on one of the sides not resting on the body 23. F i g. 24 shows the Solder strips when installed. As can be seen, the distances between the individual Solder pads 25 different, and the spring wires have dissolve as a result the preload adapted to the respective conditions, d. i.e., the solder joints will be touched directly by the spring wires and are soldered to them.

Schließlich sei an Hand der F i g. 25 und 26 gezeigt, wie die Lötstreifen nach der Erfindung angewendet werden können. Das Plättchen 26 einer Miniaturbaugruppe hat an allen sechs Seiten Lötstellen 27. Um nun die gesamte Miniaturbaugruppe verlöten zu können, werden die Lötstreifen entweder in die meist als Kerben ausgebildeten Lötstellen eingelegt, oder, wie im vorliegenden Fall, es wird um die Miniaturbaugruppe ein Rahmen bzw. ein passendes Zylinderrohr aus Isoliermaterial 28 gelegt, damit die Lötstreifen sich gegen diesen Rahmen abstützen können, um auf die Lötflächen einen Druck auszuüben. In F i g. 26 sind Lötstreifen 29 bereits eingelegt. Die Lötung erfolgt durch einen Stromstoß durch den Lötstreifen, wodurch das Lot schmilzt und die Lötverbindungen zustande kommen.Finally, on the basis of FIG. 25 and 26 show how the solder strips according to the invention can be applied. The plate 26 of a miniature assembly has soldering points 27 on all six sides A suitable cylinder tube made of insulating material 28 is placed so that the soldering strips can be supported against this frame in order to exert pressure on the soldering surfaces. In Fig. 26 solder strips 29 are already inserted. The soldering takes place by means of a current surge through the soldering strip, whereby the solder melts and the soldered connections are made.

Als Material für die Lötstreifen eignet sich besonders Stahl oder Bronze in entsprechend dünnen Bändern mit Dicken von 0,1 mm und darunter.A particularly suitable material for the solder strips is steel or Bronze in appropriately thin strips with a thickness of 0.1 mm and less.

An einem Beispiel sei erläutert, daß die Lötstreifen nach der Erfindung kleine Abmessungen aufweisen können. In F i g. 1 ist die Dicke d eingetragen; sie beträgt etwa bei Rundumverzinnung 0,4 mm, wenn ein Blech der vorstehend angegebenen Stärke verwendet wird. Die Breite h läßt sich maschinell bis 1 mm herunter herstellen, wobei noch die Kammzinken herstellbar sind, deren Länge L 0,6 mm und deren Abstand a von Zinkenmitte zu Zinkenmitte etwa 1 mm beträgt.It should be explained using an example that the soldering strips according to the invention can have small dimensions. In Fig. 1 shows the thickness d; she is approximately 0.4 mm for all-round tin-plating, if a sheet is as specified above Starch is used. The width h can be machined down to 1 mm, the teeth of the comb can also be produced, their length L 0.6 mm and their spacing a from tine center to tine center is about 1 mm.

Claims

Claims: 1. Solder strips with a carrier that is at the working temperature of the solder carried by it does not change its aggregate state (solid), d a -by characterized in that the carrier from diverging transversely to its longitudinal extent Part or parts exists whose prestressed state is not yet Melted solder (3) maintains.

2. soldering strip according to claim 1, characterized in that that the carrier consists of a folded band (1, 2).

3. solder strip according to claim 1, characterized in that the carrier consists of at least two strips (5, 6; 9, 10, 11), of which at least one is under tension.

4. Solder strips according to claim 1, characterized in that the carrier consists of a optionally spirally rolled band (13, F i g.12) consists.

5. Solder strips according to claim 1, characterized in that the carrier consists of one about its longitudinal axis rolled or folded tape (Fig. 20).

6. Solder strips after an or several of claims 1 to 5, characterized in that at least one edge of the belt is at least partially designed in a comb-like manner.

7. solder strip according to claim 1, characterized in that the carrier consists of twisted wires (18), which carry short bristle-like wire ends (17) transversely to their longitudinal direction, which are bent by the solid solder (3) in the longitudinal direction of the twisted wires. B.

Solder strip according to Claim 1, characterized in that the carrier is made in the form of a helical spring wound wire (19).

9. soldering strip according to claim 1, characterized in that that the carrier is a meandering wire (2).

10. Solder strips after Claim 1 and 8, characterized in that the turns of the helical spring (24, F i g. 22) rest on two opposite sides of a rectangular body (23) and the turns are missing on one of the sides not resting against the body (23). Considered publications: German patent specifications No. 113 590, 257 584, 396 759, 1011255.