DE2226958C3 - Verfahren zur Herstellung eines elektrischen AnschluBelementes mit einer die zum Löten erforderliche Lotmenge tragenden Kontaktierungsöse - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Anschlußelementes, nämlich eines Anschlußdrahtes oder einer Anschlußfahne, das an seiner Kontaktierungsstelle eine Kontaktierungsöse aufweist, wobei diese öse die iwm Lötverbinden des Anschlußelementes mit einem Bauteil erforderliche Lotmenge trägt.

Bekanntlich ist das Kontaktieren von kleinen elektrischen Bauelementen, die z. B. weniger als 0,01 mm dicke Leiterbahnen tragen, schwierig. Die Anschlußelemente, vorzugsweise die Anschlußdrähte, besitzen einen entsprechend geringen Durchmesser. Das Kontaktieren der Anschlußdrähte mit den Leiterbahnen des Substrates erfolgt durch Weichlöten. Vor dem Kontaktieren werden die Anschlußdrähte tauchverzinnt und dabei gleichzeitig entisoliert. Die am Draht haftende Zinn- bzw. Lotmenge ist jedoch zum Kontaktieren zu gering. Es ist daher erforderlich, beim Löten weiteres Lot zuzuführen; dies geschieht gewöhnlieh von Hand durch Abschmelzen eines Lotdrahtes. Diese Verfahrensweise erlaubt keine genaue Dosierung der erforderlichen Lotmenge. An sich ist es auch möglich, die zum Kontaktieren bzw. Löten der Anschlußelemente mit den Bauteilen erforderliche Lotmenge in Form von Zinnformteilen an die Lötstelle heranzubringen und sodann dieses Formteil aufzuschmelzen. Diese Verfahrensweise ist jedoch recht arbeitsaufwendig.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, beim Lötverbinden von Anschlußelementen mit Anschlußdrähten die Kapillarwirkung zu nutzen. So ist es zum Kontaktieren von Anschlußdrähten mit Aufnahmebohrungen von Leiterbahnen tragenden Leiterplatten üblich, diese durch Tauchen in schmelzflüssiges Lot vorzubehandeln. Dabei schließen sich die Aufnahmebohrungen mit Lot. Die Kontaktierung der meist vorverzinnten Anschlußdrähte erfolgt durch nachfolgendes Aufschmelzen des Lotes und Einstecken der Anschlußdrähte eines Bauteiles in die Aufnahmebohrungen. Ferner ist es bekannt, den Anschlußdraht mit Längsrillen zu versehen und ihn darauffolgend in schmelzflüssiges Zinn zu tauchen. Durch die Kapillarwirkung schließen sich die Rillen mit schmelzflüssigem Zinn. Werden derartige so vorbehandelte Anschlußdrähte in die Aufnahmeösen von Schaltungsplatten eingesteckt und nachfolgend auf die Schmelztemperatur des Lotes gebracht, so fließt das Lot entlang den Rillen zur Kontaktierungsöse und benetzt dabei auch deren Wandung. Man erhält so eine gute Lotverbindung. Zum Kontaktieren eines Anschlußdrahtes mit einem elektrischen Bauteil wurde ferner vorgeschlagen, den Anschlußdraht im Bereich seiner Kontaktierungsstelle in Form einer ebenen Spiralfeder zu winden. Beim Kontaktieren des Anschlußdrahtes mit dem elektrischen Bauteil wird am Kontaktierungsort ein Lottropfen aufgebracht und sodann die Windung in den Tropfen getaucht

Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung von Anschlußdrähten mit angebogenen Lötösen verfährt man derart, daß man in diese Lötösen ein Lötmittel in fester Form einbringt. Das Einbringen geschieht entweder durch Einpressen des Lotmittels in einer vorbestimmten Menge, oder aber durch Umwickeln des Anschlußelementes um einen aus dem Lötmittel bestehenden Kern.

Bei der Herstellung von Zündelektroden wurde schon vorgeschlagen, die den Zünddraht aufnehmenden Anschlußelemente an ihrer Verbindungsstelle hakenförmig zu formen, wobei m.in sodann diese Enden in schmelzflüssiges Zinn taucht, derart, daß sich beim Herausheben der Haken aus dem Lotbad ein Lottropfen am Haken anlagen. Während der Hubbewegung greifen die nach oben hin offenen Haken den Zünddraht, der nunmehr vom schmelzflüssigen Lot umhüllt wird und so mit den Zündelektroden verlötet.

Auch ist es üblich, zum Kontaktieren von kleinen elektrischen Bauteilen, wie Halbleiter od. dgl., die meist aus feinen Drähtchen gebildeten Anschlußelemente vor dem Kontaktieren mit ihrem Kontaktierungsende in schmelzflüssiges Zinn zu tauchen. Beim Herausziehen bildet sich ein kleiner Zinntropfen an der Kontaktierungsstelle des Anschlußelementes, der zum Lötkontaktieren dient. Das Verbinden derartiger elektrischer Anschlußelemente mit den Bauteilen erfolgt beispielsweise dadurch, daß man die Anschlußdrähte gurtet und schrittweise an die Bauteile heranführt. Befinden sich die Anschlußelemente kurz vor dem Bauteil, so werden sie mittels Widerstandselektroden erwärmt, so daß der Zinntropfen schmelzflüssig wird. Ein Stößel drückt die Anschlußelemente sodann gegen die Kontaktierungsstelle des Bauteiles, worauf sodann der Lotprozeß beendet ist.

Zum Kontaktieren von kleinen elektrischen Bauelementen der eingangs genannten Art eignen sich die vorgenannten Anschlußelemente hingegen nicht. Die von den Anschlußelementen getragene, zum Lötkontaktieren dienende Lotmenge ist zu unbestimmt. 1st die Lotmenge zu gering, so ist es erforderlich, beim Löten zusätzlich Lot auf die Lötstelle aufzubringen; ist indessen die Lotmenge zu groß bemessen, so kommt es zu Kurzschlußverbindungen mit benachbarten Leiterbahnen oder Kontaktierungsstellen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, durch verfahrensmäßige Maßnahmen das Dosieren von kleinen Lotmengen an einem Anschlußelement der eingangs genannten Art zu verbessern sowie den

Kontaktierungsvorgang zu erleichtern, wobei insbesondere die Lotmenge am Anschlußelement derart genau bemessen sein soll, daß beim Lö ikon taktieren das schmelzflüssige Lot nur die Flächen der miteinander am Kontaktort in Berührung stehenden Teile benetzt bzw. sich keine Kurzschlußbrücken zwischen eng benachbart liegenden Leiterbahnen bilden.

Ausgehend vorn eingangs genannten Verfahren besteht die Erfindung darin, daß man die Weite der Kontaktierungsöse so wählt, daß sie sich beim Tauchen und nachfolgendem Herausheben aus schmelzflüssigem Lot durch Kapiilarwirkung unter Bildung einer Lotrnembran schließt

Durch diese erfinderische Verfahrensweise wird es ermöglicht, eine stets genau bemessene Lotmenge am Lötort des Anschlußelementes bzw. des zu kontaktierenden Bauteiles aufzutragen. Diest Verfahrensweise ermöglicht es fernerhin, das Kontaktieren von Anschlußelementen mit Bauteilen automatisch, und zwar unter Vermeidung eines zusätzlichen Heranführens von Zinn an die Lötstelle durchzuführen. Die vorverzinnten Anschlußelemente werden gegurtet und nacheinander folgend an die Bauelemente herangeführt und dort durch Aufschmelzen des Lotes und Andrucken der Anschlußelemente gegen die Bauteile mit letzteren verlötet. Erfindungsgemaß verfährt man hierbei deran. daß man als Anschlußelemente Anschlußdrähte oder ■ fjl.ien mit durch eine Lotmembran geschlossene Kontaktierungsöse verwendet, wobei man mittels eines Widerstandsbügels die Kontaktierungsösen gegen die Anschlußstellen der Bauteile drückt und dabei die Lotmembrane aufschmel/i.

In der Befolgung dieser Lehre wird das automatische Kontaktieren wesentlich beschleunigt und vereinfacht. Der besondere Vorteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß die Größen bzw. Flächen der Lötstellen, aber auch ihre Höhen immer konstant sind.

Der Innendurchmesser bzw die Flache der die Ziniimembran tragenden Kontaktierungsose wird in einem Vorversuch zunächst empirisch ermittelt. Dieser Durchmeser ist abhängig vorn Durchmesser des Anschlußdrahtes bzw. von der Starke (Dicke) der Anschlußfahne aber auch von der Art (Zusammensei ^ung) des Lotes, wie auch von der Lotbadtemperatur Die an das Anschlußteil an- oder eingebrachten Kontdktierungsösen werden zunächst mn einem Lot flußmittel beschichtet und sodann in einem Tauchbad verzinnt. Die zur Anwendung kommenden Anschlußdrähte besitzen beispielsweise einen Durchmesser von weniger als 0,2 mm. Derartige Anschlußdrähte tragen eine Isolierschicht, vorzugsweise eine Lacksciiicht. Beim t.intauchen des Ansihlußdrahtes in das Tauchbad schmilzt die Isolierschicht des Drahtes ab Beim Eintauchen der Kontaktieröse in das Zinn b/w Lotbad schließt sich diese Öse mit Lot. Der Anschlußdraht wird sodann aus dem Zinnbad entnommen, das Lot erstarrt zu einei Membran. Darauffolgend wird diese Lotmembran mit einem Lötflußmittel überzogen. Der Anschlußdraht ist nunmehr fertig zum Kontaktieren; dies geschieht mittels eines strombeheizten Bügels. Die Anschlußelemente können aber auch aus kleinen Metallbändchen bestehen und als Formstanzteile, z. B. Lötfahnen und/oder -brücken gebildet sein. Diese Kontaktierungsösen werden hierbei gleichzeitig mit den Formstanzen in das Bauteil eingebracht. Entsprechend wie vorbeschrieben füllen sich die Kontaktierungsösen beim Verzinnen mit Lot, welches nach dem Heraushehen der Anschlußelemente aus dem Zinnbad in den einzelnen Kontaktierungsöseii zu einer Membran erstarrt

In den Zeichnungen sind verschiedene Formen einzelner Anschlußelemente sowie eine automatisch arbeitende Kontaktierungsanlage schematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt einen Anschlußdraht 1, der z. B. einen Durchmesser von 0,15 mm aufweist, an dessen Verbindungsstelle 2 mit der Leiterbahn eines hier nicht

ίο dargestellten Bauelementes, eine Kontaktierungsöse 3. deren Durchmesser D etwa 0,8 mm beträgt, angebogen ist. Die Verbindungsstelle wird zunächst mit einem Lotflußmittei, z. B. Kolophonium, beschichtet und sodann in ein Lotbad getaucht Dabei schließt sich die Kontaktierungsöse 3 mit Lot Nach dem Herausziehen des Drahtes aus dem Lotbad erstarrt das Lot zu einer Membran 4.

In Fig. 2 ist eine Kontaktbrücke dargesteiit. Die Kontaktbrücke ist ebenfalls aus einem Draht 1 gebildet; sie trägt beidseitig Kontaktierungsösen 3, 3'. die durch jeweils eine Lotmembran 4 und 4' geschlossen sind. F ig. 3 zeigt einen vergrößerten Querschnitt gemäß der Schnittlinie 111 der F ι g. 2. Wie ersichtlich, ist die von der Kontaktierungsöse 3 getragene Lotmembran 4 leicht nach außen gewölbt. Dies ist beim automatischen Löten bzw. Kontaktieren besonders vorteilhaft. Der Lötbügel setzt unmittelbar auf das Lot auf. Durch die Erwärmung verflüssig? sich das Lot. so daß die Membran zusammenfallt und nunmehr das Lot die Verbindungs stelle 24 am Bauteil 21 benetzt.

F i g. 4 zeigt eine andere Form einer Kontaktierungs öse an einem Anschlußdraht 1. Hierbei ist die Kontaktierungsöse 3 in Form eines Rechteckes gebogen. Wesentlich ist die Bemessung des Abstandes

D. nämlich die Weite der Kontaktierungsöse. Diese ist von der Drahtstarke und der Art der metallischen Zusammensetzung des Lotbades abhängig: sie soll erfahrungsgemäß nicht mehr als 1.2 mm beiragen, und zwar bei Drahtstärken von weniger als 0.25 mm.

Fig 5 zeigt eine aus Blech gebildete Lotl'ahne 5 mit einer in Form eines Langschlitzes 6 gestalteten Kontaktierungsöse 3. Diese Lötfahne trägt — wie an sich bekannt — eine Lötöse 7 zum Anschluß eines drahtförmigen Leiters. Die Kontaktierungsöse 3 ist — wie bei den Anschlußelementen gemäß den F1 g. 1 bis 4 beschrieben und dargestellt — von einer Zirinmembran 4 geschlossen.

F-1 g. b /eigt eine Anschlußfahne 5 mit 7wei Kontaktierungsschenkeln 8 und 9. die jeweils einen Langschlitz 6 aufweisen, wobei jeder Langschlitz durch eine Zinnmembran geschlossen ist.

Ein vier Kontaktstelle aufweisendes Anschlußelement ist in der F1 g 7 dargestellt. Das als Anschlußfahne gebildete Ansehlußelemeni trägt eine Querlasehe 10. in der gemäß dem Beispiel vier als Kontaktierungsösen dienende Bohrungen 6 eingebracht sind; jede dieser Kontaktierungsösen 3 ist durch eine Membran 4 geschlossen.

Anhand der Fig.8 ist das Verfahren zum Dosieren von kleinen Zinnmengen zum automatischen Kontaktieren von Anschlußelementen näher erläutert. Die hier gemäß F i g. 1 gebildeten Anschlußelemen;te, nämlich Anschlußdrähte 1, sind mit einer Kontaklierungsöse 3 versehen; diese Anschlußdrähte sind in einem Band 11 gegurtet Das Band bewegt sich in Richtung des Pfeiles 12. Dabei durchlaufen die Kontaktierungsösen 3 eine erste Station 13, in der sie mit einem Lotflußmittel, vorzugsweise mit flüssigem Kolophonium 14, beschich-

tet werden. Das flüssige Kolophonium wird hier mittels einer Sprühdose 15 auf die Kontaktierungsösen aufgesprüht. Beim weiteren Vorschub des Bandes durchläuft jede öse 3 in einer Station 16 ein Schwallötbad 17. Hier werden die Kontaktierungsösen entisoliert und verzinnt; dabei schließen sich die Kontaktierungsösen mit Lot Nach dem. Durchlaufen des Schwallötbades und Abkühlen des Lotes tragen die Kontaktierungsösen eine Membran 4. Während ihres weiteren Vorschubes gelangen die Kontaktierungsösen 3 zu einer Station 18; hier werden sie erneut mit einem erwärmten Lötflußmittel 14 beschichtet. Die Anschlußelemente 1 sind nunmehr zum Kontaktieren bereit. Wie im gestrichelt gezeichneten Rahmen 19 dargestellt, gelangen die Anschlußelemente an die Kontaktierungsstation einer automatisch arbeitenden Kontaktierungsvorrichtung, allgemein mit 20 bezeichnet. Keramiksubstrate 21 werden in Richtung des Pfeiles 22 ebenfalls der Kontaktierungsvorrichtung 20 zugeführt. Hier stehen die durch eine Zinnmembran 4 geschlossenen Kontaktierungsösen 3 den Anschlußstellen 24 am Substrat 21 gegenüber. Mittels einer hier nicht dargestellten fotoelektrischen Abtastvorrichtung wird nunmehr ein Kontakt ausgelöst, der einen Lötbügel 25 freigibt. Der Lötbügel wird in Richtung des Pfeiles 26 abwärts gesenkt. Er lastet mit vorgemessenem Andruck gegen die Lotmembran 4 bzw. gegen die Kontaktierungsöse und drückt diese gegen die Kontaktierungsstelle 24 des Keramiksubstrates. Gleichzeitig mit dem Vorhub des Lötbügels 23 wird auch der Heizstrom zu seiner Erwärmung ausgelöst. Bei Erreichen der Schmelztemperatur des Lotes fällt die Lotmembran zusammen; die Lötung geht vonstatten. Ein hier nicht dargestelltes Gebläse kühlt beim Abheben des Widerstandsbügels die Lötstelle. Das nunmehr mit einem Anschlußelement versehene Keramiksubstrat bewegt sich in Pfeilrichtung 27, und zwar rechtwinklig zum Gurt 11, so daß das Anschlußelement 1 aus dem Gurt herausgezogen wird. Die Kontaktierung des Keramiksubstrates ist beendet.

Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Formen der Konlaktierungsösen können auch in einer anderen Figuration ausgebildet, z. B. als gabelförmige Schlitze, gebildet sein. Indessen ist die ösenform vorteilhafter; sie gewährleistet eine höhere Stabilität.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Anschlußelementes, nämlich eines Anschlußdrahtes oder einer Anschlußfahne, das an seiner Kontaktierungsstelle eine Kontaktierungsöse aufweist, wobei diese öse die zum Lötverbinden des Anschlußelementes mit einem Bauteil erforderliche Lotmenge trägt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Weite (D) der Kontaktierungsöse (3) so wählt, daß sie sich beim Tauchen und nachfolgendem Herausheben aus schmelzflüssigem Lot durch Kapillarwirkung unter Bildung einer Lotmembran (4) schließt

L Verfahren nach Anspruch 1, gemäß dem man die vorverzinnten Anschlußelemente gurtet und nacheinander folgend an die Bauelemente heranführt und dort durch Aufschmelzen des Lotes und Andrücken der Anschlußelemente gegen die Bauteile mit den letzteren verlötet, dadurch gekennzeichnet, daß man als Anschlußelemente (1 oder 5) Anschlußdrähte (1) oder Fahnen (5) mit durch eine Lotmembran (4) geschlossene Kontaktierungsösen (3) verwendet, wobei man mittels eines Widerstandsbügels (25) die Kontaktierungsösen gegen die Anschlußstellen (2) der Bauteile (21) drückt und dabei die Lotmembranen (4) aufschmelzt.