DE1552962B2 - Verfahren und vorrichtung zur aufbringung einer vielzahl von teilen eines heisschmelzbaren materials auf einen oder mehre re gegenstaende - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aufbringung einer vielzahl von teilen eines heisschmelzbaren materials auf einen oder mehre re gegenstaende

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung einer Vielzahl von Teilen eines heißschmelzbaren Materials auf einen oder mehrere Gegenstände, bei welchem die Teile in den vorgesehenen Abständen zueinander an einem plattenförmigen Hilfsgerät angebracht werden, sowie ein Hilfsgerät zur Ausführung des Verfahrens.
Derartige Verfahren kommen insbesondere bei der Aufbringung von Lötmittel auf gedruckte Schaltungen zur Anwendung. Sie haben den Zweck, die Massenfertigung zu vereinfachen und in großen Stückzahlen zahlreiche Verschmelzungen möglichst gleich-■ f örmiger Art in kurzer Zeit zu erreichen.
Es ist bekannt, die Verlötung der Stromanschlüsse von elektrischen Bauteilen auf bedruckten Schaltungen vorzunehmen, indem als Lot eine auf die Leiterseite aufgebrachte zusammenhängende Lotschicht an der Platine angebracht wird. Das Aufbringen der Lotschicht kann durch Bestäuben, Bedampfen oder durch Anbringung einer Folie geschehen. Überschüssiges Lötmetall kann anschließend durch ruckartiges Bewegen der Platine abgeschüttelt werden. Hierbei besteht trotz der unvermeidbaren Vorbereitungen aller Lötzonen keine Gewähr dafür, daß sehr nahe beieinanderliegende Lötzonen durch nachträgliches Abklopfen der Platte tatsächlich lotfrei werden. Es findet keine gezielte Anbringung des Lötmittels an den Lötstellen statt, sondern ein überschüssiger Auftrag, zu dessen Entfernung wiederum besondere Maßnahmen nötig sind.
Ferner ist es bekannt, zum Verbinden elektrischer Leiter einen Lotverbinder zu verwenden, der aus einer Lötmittel enthaltenden Hülse besteht. Die Hülse ist an den Stirnseiten mit Silikongummieinsätzen abgedichtet, die das Entweichen des Lötmittels verhindern, gleichzeitig aber das Einführen der zu verbindenden Leitungsenden ermöglichen sollen. Für jede einzelne Schmelzzone benötigt man einen entsprechenden Lotverbinder. Diese bekannte Vorrichtung ist für den Einsatz bei gedruckten Schaltungen ungeeignet. Sie ermöglicht auch nicht die gezielte Verteilung zahlreicher Teile auf einzelne, in gegenseitiger Zuordnung liegende, vorher genau festlegbare Stellen. Schließlich ist ein Verfahren zum Herstellen hohler Gebrauchsgegenstände bekannt, bei dem eine Folie aus thermoplastischem, rückstellfähigem Kunststoff zunächst in die Form des Gegenstandes gebracht wird. Danach erfolgt unter Wärmeeinwirkung oberhalb der Fließtemperatur der Folie eine Verformung, so daß der Gegenstand in eine zweite Gebrauchsform übergeführt wird und in dieser Form »einfriert«. Die zweite Gebrauchsform ist unter Ausnutzung der thermischen Rückstellfähigkeit des Kunststoffs beim Erwärmen in die erste Gebrauchsform rückführbar. Auf diese Weise soll man einen Gebrauchsgegenstand bei der ersten Formgebung . beispielsweise die Form eines Aschenbechers geben können, während er bei der zweiten Formgebung die Gestalt eines Bechers mit solchen Abmessungen bekommt, daß er auf den Bodenteil einer Flasche aufschiebbar ist. Durch thermisches Zurückstellen in die erste Gebrauchsform erhält man zu gegebener Zeit wieder den Aschenbecher.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Aufbringung einer Vielzahl von Teilen auf einen oder mehrere Gegenstände anzugeben, das eine präzise Verteilung der Teile in genau dosierbaren Mengen exakt an die dafür vorgesehenen Stellen ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art am plattenförmigen Hilfsgerät eine Vielzahl von becherförmigen Näpfen aus einem sich unter Wärmeeinwirkung selbsttätig zurückstellenden Material vorgesehen ist, daß in mindestens einige dieser Näpfe Teile des schmelzbaren Materials festhaltend eingesetzt werden und daß das sich zurückstellende Material danach derart aufgeheizt wird, daß es das schmelzbare Material bei seiner Zurückstellung ausstößt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft zur gezielten Anbringung von Lötmittel an den Lötstellen gedruckter Schaltungen verwandt. Es ist jedoch nicht auf diesen Anwendungszweck beschränkt. Mit dem Verfahren läßt sich das Material in genau dosierten Mengen in exakter Weise an die dafür vorgesehenen Stellen bringen.
Vorteilhaft wird das Material der Näpfe derart eingestellt, daß es beim Zurückstellen bis nahezu in die einfache flache Form zurückgeführt wird. Unter »Einstellen« ist im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche der Vorgang des vorübergehenden »Einfrierens« zu verstehen, bei dem das Material durch Erhitzung über seine Erweichungstemperatur, anschließende Verformung und Abkühlung eine bestimmte Form erhält, die durch Erwärmen wieder rückgängig gemacht werden kann. Dieses Rückgängigmachen ist als »Zurückstellen« bezeichnet.
Es ist nicht erforderlich, daß sich das Material vollständig in seine ursprüngliche Form zurückstellt. In vielen Fällen genügt für die Durchführung des Ausstoßens des schmelzbaren Materials die Abflachung der Napfform.
Eine günstige Arbeitsweise ergibt sich, wenn die Verformungstemperatur der Näpfe etwas oberhalb des Schmelzpunktes der darauf aufzunehmenden Teile des schmelzflüssig auszudrückenden Materials gewählt wird.
Ein bevorzugtes Hilfsgerät zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer Platte mit einer Vielzahl von becherförmigen Näpfen aus einem warmschrumpffähigen Material mit Vorspannung. Das Material der Platte ist grundsätzlich frei wählbar. In vielen' Fällen wird man die Näpfe jedoch einstückig mit der Platte herstellen und somit Platte und Näpfe aus dem gleichen Material erzeugen.
Das Hilfsgerät kann als Massenartikel hergestellt werden, insbesondere in der Weise, daß die Platte und die Näpfe aus thermoplastischem Kunststoff aus einem vernetzten Polymerisat, vorzugsweise aus einem unter Strahleneinwirkung polymerisierten Polyolefin bestehen. Bestehen die Näpfe aus durchsichtigem Material, so kann man den Ablauf des Schmelzvorganges im Bedarfsfalle optisch verfolgen. Beim Löten elektrischer Schaltungen erkennt man, wie die in den Näpfen eingesetzten Teile sich unter der Hitzeeinwirkung verfärben und silbrig glänzend zu fließen beginnen, bevor sich die Näpfe in die Ebene der Platte zurückformen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Hilf sgerätes gemäß der Erfindung zusammen mit einer eine gedruckte Schaltung tragenden Platine, die eine Vielzahl von zu lötenden Klemmenpunkten aufweist,
F i g. 2 eine schaubildliche Ansicht des Gerätes, das sich auf der eine gedruckte Schaltung tragenden Platine zusammen mit einem Heizwerkzeug in Stellung befindet,
F i g. 3 einen Längsschnitt eines Teils des Gerätes in Stellung oberhalb eines Lötpunktes,
F i g. 4 den gleichen Teil des Gerätes nach der anfänglichen Hitzeeinwirkung,
F i g. 5 den gleichen Teil des Gerätes nach Beendigung des Heizvorganges.
F i g. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Hilfsgerätes zum Aufbringen eines Lötmittels. Das Hilfsgerät ist oberhalb einer eine gedruckte Schaltung tragenden Platine angeordnet, die eine Vielzahl von Lötpunkten aufweist. Es besteht aus einer Platte 10, welche mit einer Vielzahl von in der Hitze rückstellbaren schalenähnlichen Näpfen 11 versehen ist, die in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sind. Diese Näpfe
ίο können durch Druckformung, Vakuumformung, Ausstanzen od. dgl. gebildet werden.
Gewünschtenfalls brauchen nur die Näpfe aus einem Material zu bestehen, das die ihm erteilte Eigenschaft der Rückstellbarkeit in der Hitze aufweist. In diesem Fall kann die Platte selbst aus irgendeinem passenden Material bestehen, und die mit ihr vereinigten Näpfe können auf entsprechende Weise gebildet sein. Jeder der Näpfe 11 wird dann mit einer Lötmittelvorform in Form eines Teiles 12 gefüllt, das aus einer abgemessenen Menge des Lötmittels und einem entsprechenden Flußmittel besteht. Die Platte 10 wird oberhalb einer üblichen, eine gedruckte Schaltung tragenden Platine 13 angeordnet, auf der eine Vielzahl von elektrischen Leitern 14 ausgebildet ist. Jeder der elektrischen Leiter 14 endet angrenzend an eine Bohrung 15, die mit einer Auskleidung 16 aus Zinn oder einem anderen durch das Lötmittel benetzbaren Material versehen oder überzogen ist. Zapfen 17 von auf der Platine 13 anzuordnenden Bestandteilen erstrecken sich in die Bohrungen 15.
Gemäß F i g. 2 ist die Platte 10 mit der Platine 13 derart angeordnet, daß die Näpfe 11 unmittelbar oberhalb der Bohrungen 15 liegen, und ein Heizwerkzeug 18 ist oberhalb der Platte 10 angeordnet. Das Hilfsgerät wird vorzugsweise durch Streifen 19 eines druckempfindlichen Klebemittels an jedem Ende in Stellung gehalten. Außerdem wird eine Niederhaltevorrichtung 20 verwendet, um eine ReIativbewegung zwischen der Platine und der Platte zu verhindern, bis das Lötmittel fest geworden ist. Selbstverständlich kann auch irgendeine andere Vorrichtung zur Verhinderung einer Relativbewegung zwischen Platte und Platine verwendet werden. Die dargestellte Niederhaltevorrichtung ist mit Endteilen 21 und Querstangen 22 versehen, welche auf jeder Seite der Näpfe 11 zu liegen kommen. Die Niederhaltevorrichtung 20 wird gewöhnlich nur verwendet, wenn das dargestellte Konvektions-Heizwerkzeug Verwendung findet. Wenn ein Leitungsheizverfahren angewendet wird, legt sich das Heizwerkzeug selbst nach unten auf das Gerät und dient zur Verhinderung einer Bewegung der Teile.
In den Fi g. 3,4 und 5 sind die verschiedenen Stadien des Heizvorganges dargestellt. Gemäß F i g. 3 ist ein Napf 11 der Platte 10 auf der Platine 13 derart angeordnet, daß der Teil 12 unmittelbar oberhalb der Bohrung 15 liegt. Wie ersichtlich, ist die Platine 13 von üblicher Art und weist eine isolierende Unterlage 23 aus Epoxydharz, metallische Leiter 14 und einen nichtleitenden Überzug 24 auf, der auf der ganzen Oberfläche der Platine mit Ausnahme der Umgebung der Bohrung 15 angeordnet ist.
Bei Einwirkung von Hitze schmilzt das Flußmittel des Teiles 12 und reinigt die zu lötende Oberfläche. Wenn die Platte 10 ihren kristallinen Schmelzpunkt erreicht, beginnt der mit Lötmittel gefüllte Napf 11' gemäß Fig.4 in seine ursprüngliche flache Form
zurückzukehren. Diese Wirkung drückt den aus geschmolzenem Flußmittel und Lötmittel bestehenden Teil 12' auf den Lötpunkt. Bei Beendigung des Heizvorganges hat sich der Napf 11" nahezu vollständig zurückgestellt, und das Lötmittel hat gemäß F i g. 5 den Zapfen 17 und die Auskleidung 16 der Bohrung vollständig umschlossen (Teil 12"), um zwischen ihnen eine Verbindung zu bilden, die ausgezeichnete mechanische und elektrische Eigenschaften aufweist. Nach Abkühlung des Lötmittels wird die aus Kunststoff bestehende Platte 10 entfernt.
Wenn die Platte 10 durchsichtig ist, kann das Ende des Heizvorganges leicht beobachtet werden durch den plötzlichen Wechsel von der ursprünglichen dunkelgrauen Farbe des Lötmittels bis zu einem glänzenden Silbergrau, wenn der Fließvorgang einsetzt. Die Länge des Vorganges kann bei der Massenproduktion automatisch gesteuert werden. Eine visuelle Überprüfung des Lötpunkts kann durch die durchsichtige Platte 10 vorgenommen werden, bevor diese entfernt wird. Das Ergebnis ist die zuverlässige Bildung von Mehrfachverbindungen durch genaue ίο Anordnung der richtigen Menge von Lötmittel und Flußmittel oberhalb der Lötpunkte und durch wirksames Eindrücken des Lötmittels in die Lötpunkte, wenn Lötmittel fließt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Aufbringung einer Vielzahl von Teilen eines heißschmelzbaren Materials auf einen oder mehrere Gegenstände, bei welchem die Teile in den vorgesehenen Abständen zueinander an einem plattenförmigen Hilfsgerät angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß am plattenförmigen Hilfsgerät eine Vielzahl von becherförmigen Näpfen, aus einem sich unter Wärmeeinwirkung selbsttätig zurückstellenden Material vorgesehen ist, daß in mindestens einige dieser Näpfe Teile des schmelzbaren Materials festhaltend eingesetzt werden und daß das sich zurückstellende Material danach derart aufgeheizt wird, daß es das schmelzbare Material bei seiner Zurückstellung ausstößt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Näpfe derart eingestellt wird, daß es beim Zurückstellen bis nahezu in die einfache flache Form zurückgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das heißschmelzbare Material der Teile in den Näpfen ein Lötmittel ist und vorzugsweise aus der Mischung eines metallischen Lotes mit einem Flußmittel besteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungstemperatur der Näpfe etwa oberhalb des Schmelzpunktes der darin aufzunehmenden Teile des . schmelzflüssig auszudrückenden Materials gewählt wird.
5. Hilfsgerät zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (10) eine Vielzahl von einzelnen becherförmigen Näpfen (11) aufweist, welche aus einem warmschrumpffähigen Material mit Vorspannung bestehen.
6. Hilfsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Näpfe (11) aus einem warmschrumpffähigen Isolierstoff bestehen, mit einem Polymerisat wie Polyolefin.
7. Hilfsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat durch Bestrahlung vernetzt ist.
8. Hilfsgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Näpfe (11) und die Platte (10) aus dem gleichen Material, insbesondere aus lichtdurchlässigem Material, bestehen.
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