DE2352595A1

DE2352595A1 - Verfahren und lotbad zum kontaktieren und verbinden von elektrischen bauteilen

Info

Publication number: DE2352595A1
Application number: DE19732352595
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dipl Ing Dr Kehrer; Horst Liebezeit; Hanspeter Thumm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1973-10-19
Publication date: 1975-04-30
Also published as: DE2352595B2

Description

Verfahren und Lotbad zum Kontaktieren und Verbinden von elektrischen Bauteilen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf ein Lotbad zum Kontaktieren und Verbinden von elektrischen Bauteilen, insbesondere einer Vielzahl von Adern eines Leiterstranges mit einer Leiterbahnen und Aufnahmebobrungen aufweisenden Schaltungsplatte und eines Anschlußsteckerteiles unter Anwendung eines einen Kamin aufweisenden Lotbades, in dem das schmelzflüssige Lot aus einem Vorratsbehälter hochsteigt.

Lotbäder zum Kontaktieren und Verbinden einer Vielzahl von Bauteilen mit einer Leiterbahnen und Anschlußbohrungen aufweisenden Schaltungsplatte sind in mannigfachen Ausführungsformen bekannt, z,B. sog. Scbwallotbädern, Schlepplot- und Tauchlotbäder. Bei der ersteren Art der Lotbäder werden die zu kontaktierenden Schaltungsplatten mit ihren darauf befestigten Bauteilen durch einen sich über die Breite der Kontaktierungsfläehe erstreckenden Lotbadschwall hinäurchgeführt. In einer bekannten Ausführungsform besitzt ein derartiges Lotbad ein in das scbmelzflüssige Lot eintauchenden Kamin, durch den das von einer Umwälzpumpe geförderte Lot hochsteigt und dabei über die Kanten des Kamins überläuft. Durch den sich über dem Kamin bildenden Schwall werden die Schaltungsplatten mit den zu kontaktierenden Lötansenltissen und äen Leiterbahnen hindurchgeführt.

Die Scblepplötbäder hingegen besitzen eine das schmelsflüssige Lot aufweisende Wanne mit einer über der Wanne geführ ten Transportvorrichtung, welche derart gebildet ist, daß

VPA 9/740/3004 Gil/Sti

50981 8/0529

ORIGINAL INSPECTED

beim Lötverbinden und Kontaktieren die Scbaltungsplatten nacheinander die Kontaktierungsfläche der Lotschmelze zugekehrt in das Lotbad eintauchen und nach einem vorgegebenen Transportweg wiederum aus dem Lofbad austaucben; Letztlich sind Tauchlötbäder bekannt, bei denen das Lot ebenfalls von einer Umwälzpumpe gefördert in einem Kamin hochsteigt und allseitig über den Rand des Kamines abfließt. Die zu verzinnenden Bauteile werden hier vorzugsweise senkrecht in das aus dem Kamin quellende Lot getaucht und nach einer kurzen Verweilzeit herausgehoben. Derartige Tauchlötbäder dienen insbesondere zum Lötverbinden und Verzinnen von Kleinteilen.

Diese bekannten Lötbäder werden in der industriellen Löttechnik mit Erfolg angewandt.

Elektrische Aggregate, insbesondere solche, wie sie in datenverarbeitenden Anlagen zur Anwendung kommen sind vielfach mittels Anschlußsteckerleisten und über viele Meter lange Kabel mit anderen Aggregaten verbunden. Das Verbinden der einzelnen Adern eines Leiterstranges oder Kabels mit den zugehörigen Leiterplatten des Steckerteiles erfolgt durch Handverlöten. Hierbei wird zunächst die Steckerleiste mit der Anschluß- bzw. Schaltungsplatte durch Tauchlöten oder Scbwallöten verbunden. Zum Schutz gegen die beim Verlöten entstehenden, von Flußmittel gebildeten Kolophoniumdämpfe wird die Stirnseite der Anschluß- bzw. Steckerleiste mit einem Klebestreifen abgedeckt. Fach dem erfolgten Verbinden der Anschlußplatte mit der Steckerleiste erfolgt nunmehr das Einlöten der einzelnen Adern des Leiterstranges mit den zugehörigen Leiterbahnen der Anschluß- bzw. Schaltungsplatte. Die einzelnen Adern des Leiterstranges werden sukzessiv in die zugehörigen Aufnahmebohrungen der Leiterbahnen der Anscblußplatte eingesteckt und sodann von Hand verlötet. Diese Verfahrensweise ist indessen recht zeitraubend.

Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde, ein Verfahren und ein Lotbad zum Kontaktieren und Verbinden von elektrischen Bauteilen, nämlich zum Kontaktieren einer Vielzahl von Adern

YPA 9/740/3004 509818/0529

eines mehrere Meter langen Leiterstranges mit den zugehörigen Leiterbahnen einer Anschluß- bzw. Leiterplatte zu schaffen, die auch ein gleichzeitiges Verlöten bzw. Kontaktieren der zugehörigen Schaltungsplatte mit dem Anschlußsteckerteil in einem Arbeitsgang ermöglichen.

Erfindungsgemäß verfährt man beim Verlöten der Werkstücke derart,daß man in einem ersten .Arbeitsschritt durch Stecken die Schaltungsplatte mit der Steckerleiste und die Adern des Leiterstranges mit den Äufnahmebohrungen der Schaltungsplatte provisorisch verbindet, derart, daß alle zu lötenden Eontakt- oder Verbindungsstellen in einer Kontaktierungsebene gelegen sind. In einem zweiten Arbeitsschritt werden die so provisorisch miteinander verbundenen Teile waagerecht auf den Kamin des Lotbades gelegt, derart, daß die Kontaktierungsebene dem Kamin zugewandt ist. In einem dritten Arbeitsschritt wird zeitgesteuert das Lot in den Kamin des Lotbades bis über die Kontaktierungsebene hinaus angehoben, derart, daß das Lot die in der Kontaktierungsebene gelegenen Kontaktierungsstellen benetzt, wobei man nach einer Verweilzeit die nunmehr mit Lötzinn benetzten Teile um eine durch die Kontaktierungsebene verlaufende Achse hochschwenkt und anschließend das Lot absenkt.

Ausgehend von einem Lotbad mit einem das schmelzflüssige Lot beinhaltenden Vorratsteil und einem Kamin, in dem das schmelzflüssige Lot aufsteigt, trägt das zur Ausübung' des Verfahrens dienende Lotbad gemäß der Erfindung eine im Bereich des Kamins angeordnete, die zu verlötenden Werkstücke aufnehmende und haltende Schwenkvorrichtung', deren Schwenkachse mit einer der Längskanten des Kamins zusammenfällt, derart, daß in der einen Extremlage der Schwenkvorrichtung die Lötfläche der zu verlötenden Werkstücke den Kamin waagerecht abdeckt und in der anderen Extremlage der Schwenkvorrichtung die Lötfläche der zu verlötenden Werkstücke nahezu senkrecht über der Längskante des Kamins steht. , ■ -

VPA 9/740/3004

509 818/0529

Durch die erfinderische Verfahrensweise und dem nach der Erfindung gebildeten Lotbad wird es ermöglicht, in einem Arbeitsgang die miteinander zu kontaktierenden und zu verbindenden Teile, nämlich die Steckerleiste mit der Anschlußplatte einerseits sowie die einzelnen Adern des Leiterstranges mit den zugehörigen Aufnahmebohrungen in der Schaltung'splatte andererseits zu verlöten. Die zunächst provisorisch miteinander verbundenen Teile einschließlich der in die Bohrungen der Leiterbahnen eingeführten Adern werden mit ihrer Kontaktierungsflache waagerecht auf dem Kaminrand des Lötbades aufgesetzt und nach erfolgter Lötung durch eine Drehbewegung vom Kaminrand abgehoben. Durch die Drehbewegung der verlöteten Werkstücke von der Lotbadoberfläche werden Zapfen- und Brückenbildungen, wie solche beim Tauch- öder Schwalllöten leicht vorkoratnen, selbst bei kleinen Abständen der Leiterbahnen bzw. der Lötstellen weitgehendst vermieden. Durch die Formgebung des Kaminquerschnittes im Bereich der Auflagefläche bzw. der Kontaktierungsebene hat man es in der Hand, auch partielle Lötungen an Leiterplatten durchzuführen.

Anschlußsteckerleisten bestehen aus einer Kontaktfederleiste, die mit der Anschluß- oder Schaltungsplatte durch Löten verbunden wird, sowie aus einer die Stecker aufweisenden, in die Kontaktfedern der Kontaktfederleiste eingreifenden sog. "Mescerleiste". Torteilhaft verfährt man beim Löten derart, daß man auf die Kontaktfederleiste die Messerleiste aufsetzt. Dadurch wird vermieden, daß Kolophoniumdärapfe an die Kontaktfedern der Steckerleiste herantreten können, so daß sich ein zusätzliches Abdecken der Stirnfläche der Kontaktfederleiste erübrigt .

flach Beendigung des Lötvorganges, bei hochgeklappter Schwenkvorrichtung, wird das Lötergebnis mit Hilfe eines Spiegels kontrolliert. Sollten sich unzulässige Zapfen oder Brücken gebildet haben, so kann die Schwenkvorrichtung mit den Werkstücken sofort ohne erneuten Flußmittelauftrag nochmals zurückgeschwenkt und der Lötvorgang wiederholt werden. Wird

YPA 9/740/3004 509818/0529

indessen der Lötvorgang zu einem späteren Zeitpunkt, d.h. nach dem Erkalten der Lötstellen wiederholt, so ist ein neuer Elußmittelauftrag erforderlich.

Besonders vorteilhaft ist es, den Lötvorgang mittels eines Steuergerätes automatisch durchzuführen.

In den Zeichnungen sind ein gemäß der Erfindung gebildetes Lotbad in zwei schaubildlichen Ansichten sowie Einzelheiten hierzu teilweise schematisch dargestellt.

Figur 1 zeigt eine Steckerleiste 1 , die provisorisch mit einer Leiterbahnen 5 tragenden Anschlußplatte 4 verbunden ist. Letztere Anschlußjjlatte besitzt Bohrungen 6, in welchen abisolierte Adern 7 eines Leiterstranges 8 einführbar sind. Die Steckerleiste besteht aus einer Kontaktfederzungen 2' aufweisenden Kontaktfederleiste 2 und einer Stecker 3^! tragenden Stift- oder Messerleiste 3. Die hier nur schematisch dargestellten Federzungen 2' stehen in elektrischer Verbindung mit Kontaktnadeln 3, die durch Bohrungen 6* in der Anschlußplatte geführt sind und zu den Leiterbahnen ragen. Zum Löten wird die Anschlußplatte - wie dargestellt - waagerecht auf den hier geschnitten dargestellten Kamin 10 eines Lotbades gelegt. Die Anordnung ist so getroffen, daß alle Kontaktstellen in einer Ebene, nä.mlich in der Kontaktierungsebene 12, gelegen sind, wobei diese Kontaktierungsebene auch die Dachebene des Kamins 10 ist. Das in dem Kamin in Richtung des Pfeiles 11 aufsteigende Lot benetzt die Kontaktierungsstellen, so daß die Lötung von statten geht. Es ist besonders vorteilhaft, . auf die Kontaktfederleiste 2 die Stift- oder Messerleiste 3 aufzusetzen, so daß ein Eindringen von beim Löten sich bildenden Kolophoniumdämpfen im Kontaktbereich der Kontaktfeder vermieden wird. .

Wie insbesondere aus der Figur 2 hervorgeht, steuert man beim Löten den Zufluß des Lotes derart, daß das Lot mit einem Miniskus 13 um den Betrag "S" von beispielsweise 1,5 mm über die Kontaktierungsebene und somit auch über dem Rand 10' des Kamins 10

VPA 9/740/3004 5 0 9 8 18/0529 ^BAD ^ommL

übersteht. Dadurch ist es für die Bedienungsperson ersicht lich und die Gewähr gegeben, daß alle Kontaktstellen mit Lot in Berührung gekommen sind.

In den Figuren 3 und 4 ist ein nach der Erfindung gebildetes Lotbad in zwei schaubildlichen Ansichten dargestellt. Das Lotbad besteht hier aus einem das schmelzflüssige Lot aufnehmenden Behälter 14» der durch eine Deckplatte 15 abgedeckt ist. Der Behälter besitzt einen durch die Deckplatte hindurchgeführten und in das schmelzflüssige Lot ragenden Kamin 10, in dem das Lot hochsteigt. Ein Steuerkamin 17 mit einstellbaren Steuerelektroden 18 ragt ebenfalls in die durch den Deckel 15 abgedeckte Lotschmelze. Eine Druckgasleitung 19 mündet in den Behälter, derart, daß beim Anlegen eines Gasdruckes die lotschraelze in den Karinen hochsteigt und bei nachlassendem Druck^iurückfällt. In der Druckgaszuleitung 19 ist ein hier nicht dargestelltes Ventil gelegen, welches zur Be- und Entlüftung des Behälters ait Druckgas dient. Das Ventil ist mittelbar über die Steuerelektroden 18 zu betreiben.

Wie insbesondere aus der Figur 4 hervorgeht, wird die Kontaktleiste 1 zusammen mit der aufgesteckten Anschluß- oder Schaltungsplatte 4 in eine Klemm- und Schwenkvorrichtung, im allgemeinen mit 20 bezeichnet, eingesetzt, wobei sodann die Schwenkvorrichtung in Richtung des Pfeiles 21 um die Schwenkachse 22 geschwenkt wird, so daß nunmehr alle zu kontaktierenden Anschlußstellen in der waagerecht über den Kamin verlaufenden Kontaktierungsebene 12 - hier durch die Parallelen 23 dargestellt - liegen. Die Schwenkvorrichtung besitzt fernerhin eine Befestigungsplatte 24 mit einer Gabelklemme 25 und Spannpratzen 35· Die Gabelklemme hält den aus einer Vielzahl von . Adern 7 bestehenden Leiterstrang 8,hingegen halten die Spannpratzen die Kontaktleiste 1. Im vorliegenden Beispiel und in der einfachsten Ausführung ist die Schwenkvorrichtung in zwei Schwell klagern 26 mittels zweier Drehzapfen 27» die jeweils mit einem Handgriff 27' versehen sind, drehbar gelagert. Die Schwenkzapfen sind in Pfeilrichtung 22 · aus den Schwenklagern

VPA 9/740/3004 "

5 09818/0529

26 herausziehbar, so daß die Werkstückaufnähme 24 und 36 der Schwenkvorrichtung.aus ihren Lagern entnehmbar ist. Dies hat den Torteil, daß mehrere Werkstückaufnahmen einem Lofbad zugehörig sein können, die vor dem Löten mit den zu kontaktierenden Werkstücken bestüekbar sind. Nach dem Einsetzen der Werkstückaufnahme in die Drehlager 26 erfolgt das Verlöten wie vorgeschrieben. Wesentlich ist es hierbei, daß die Schwenkachse 22 mit der. rückwärtigen Kante 10' des Kamins 10 fluchtet. Dadurch wird bewerkstelligt, daß beim Aufschwenken der Werkstückaufnahme entgegen der Richtung des Pfeiles 21 die kontaktierende Fläche nahezu auf dem Lotbadspiegel abrollt. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß - wie bereits zu Figur 2 gezeigt - der Lotbadspiegel um 1,5 bis 2 mm über die Kante 10' des Kamins ragt ohne überzufließen und daß ferner die Schwenkvorrichtung vor dem Absenken des Lotbadspie-, gels hochgeschwenkt werden soll.

In Figur 5 ist dieser Bewegungsvorgang anhand von zwei Diagrammen dargestellt. Der Diagrammzug 16 zeigt den Bewegungsvorgang des Lotes innerhalb des Kamins, wo hingegen der Diagrammzug 28 die Bewegung der Schwenkvorrichtung veranschaulicht. Im Zeitpunkt 29 wird die Schwenkvorrichtung aus der. Hochlage herabgeschwenkt; sie liegt im Zeitpunkt 30 waagerecht auf dem oberen Rand des Kamins. Zum Zeitpunkt 31 des Diagrammzuges 16 steigt das Lot durch Einspeisen von Gas über die Leitung 19 (Figur 3) zunächst schnell im Kamin hoch, bis es die Höhe einer der Steuereleketroden, beispielsweise 19", des Steuerkamins 17 erreicht hat, worauf·sodann die Gas- · zufuhr gedrosselt wird und nunmehr das Lot - wie bei 32 dargestellt - langsam bis etwa 1,5 mm über die obere Kante des Kamins und ohne überzufließen ansteigt.Entsprechend einer an einem hier nicht dargestellten Steuergerät voreingestellten Zeit wird der Lotbadspiegel - wie im Diagramm bei 33 dargestellt - auf der gewünschten Höhe gehalten und im Zeitpunkt wiederum durch Belüften des Lötbades abgesenkt. Kurz vor dem Absenken erfolgt, wie bei 34' dargestellt, ein Hochschwenken der Schwenkvorrichtung. Sollten beim Löten Brücken entstanden sein, so ist es möglich, den Lötvorgang wie vorbeschrieben zu wiederholen. Die Erfahrung hat gezeigt, daß beim nochmaligen TPA 9/740/3004 5 0 9 8 18/052 9

Löten die entstandenen Brücken oder Zapfen«aufgehoben werden.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte lötvorrichtung ist für den Handbetrieb geeignet; sie ist jedoch auch automatisch zu betreiben. Beim Handlöten erfolgt kurz vor dem Rückhub des Lotes ein Signal, worauf sodann die Bedienungsperson die Schwenkvorrichtung hochstellt. Soll indessen die Vorrichtung automatisch arbeiten, so kann einer der Schwenkzapfen 27 mit der Schwenkvorrichtung fest verbunden und mit einer, z.B. mittels Druckluft zubetreibender Stellvorrichtung verbunden sein.

6 Patentansprüche
5 Figuren

TPA 9/740/3004

509818/0529

Claims

γ-9-

Patentansp-Γ iic.h'e

1. Verfahren zum Eontaktieren und Verbinden einer Vielzahl von Adern eines Leiterstranges mit einer Leiterbahnen und Aufnahmebohrungen aufweisenden Schaltungs- bzw. Anschlußplatte und eines Anschlußsteckerteiles unter Anwendung eines einen Kamin aufweisenden Lotbades, in dem das schmelzflüssige Lot aus einem Vorratsbehälter hochsteigt, dadurch gekennzeichnet , daß man

a) in einem ersten Arbeitsschritt durch Stecken, die Anschlußplatte (4) mit der Steckerleiste (1) und die Adern (7) des Leiterstranges (8) mit den in die Leiterbahnen (5) der Anschlußplatte eingebrachten Aufnahmebohrungen (6) provisorisch verbindet, derart, daß alle zu lötenden Kontakt- und Verbin-· dungssteilen in einer Kontaktierungsebene (23) gelegen sind und

b) in einem zweiten Arbeitsschritt die so provisorisch miteinander verbundenen Teile (1, 4 und 7, 8) waagerecht auf den Kamin (10) des Lotbades legt, derart,

'■ daß die Kontaktierungsebene (23) dem Kamin zugewandt:' ist sowie ,

c) in einem dritten Arbeitsschritt zeitgesteuert das Lot (11·) im Kamin (10) des Lotbades bis über die Kontaktierungsebene (23) hinaus anbebt und nach einer Verweilzeit zurücklaufen läßt, wobei man mit einsetzendem Rücklauf des Lotes die durch Löten kontäk-* tierten Teile um eine durch die Kontaktierungsebene verlaufende Achse hochschwenkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man das Lot beim Kontaktieren der .Scbaltungsplatte (4) 1 bis 2 mm über die Kontaktierungsebene hinaus anhebt.

VPA 9/740/3004 .

509818/0529

2352595 -ιοί. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß man zum Schutz der Kontaktfederzungen (2¹) gegen die heim löten entstehenden Kolopboniumdämpfe die Kontaktfederleiste (2) durch Aufstecken der Messerleiste (3) abdeckt.

4. Lotbad zur Ausübung des Verfahrens zum Kontaktieren und Verbinden von elektrischen Bauteilen, insbesondere zum Kontaktieren eines eine Vielzahl von Adern aufweisenden Leiterstranges mit einer Leiterbahnen und Aufnahmebohrungen aufweisenden Anschlußplatte und eines Anschlußsteckerteiles, bestehend aus einem das schmelzflüssige Lot beinhaltenden Vorratsteil und einem Kamin, in dem das schmelzflüssige Lot aufsteigt, dadurch gekennzeichnet , daß das Lotbad eine im Bereich des Kamins (10) angeordnete, die zu verlötenden Werkstücke (1,4 und -7,8) aufnehmende und haltende Schwenkvorrichtung (20) aufweist, deren Schwenkachse (22) mit der Längskante (10¹) des Kamins fluchtet, derart, daß in der einen Extremlage der Schwenkvorrichtung die zu verlötenden Werkstücke den Kamin waagerecht abdecken und in der anderen Extremlage die zu verlötenden oder die verlöteten Werkstücke nahezu . senkrecht über der Längskante des Kamins stehen. .

5. Lotbad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwenkvorrichtung (20) aus fest mit dem Lotbad (14) verbundenen und beidseitig vom Kamin (10) angeordneten Drehlagern (26) sowie aus einer in den Drehlagern mittels Schwenkzapfen (27) gelagerten Werkstückaufnabme (24, 35) besteht.

6. Lotbad nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmplatte (24) der Schwenkvorrichtung eine Gabelklemme (25) sowie zwei dieAnschlußplatte (4) haltende Pratzen (35) aufweist.

VPA 9/740/3004

5098 18/0529

Leerseite