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Verfahren zum Anlöten von Anschlußdrähten eines elektrischen Bauteiles
an seine Anschlußstifte sowie Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Anlöten von Anschlußdrähten an Anschlußstifte
eines relativ kleinen elektrischen Bauteiles, gemäß dem man die Anschlußdräbte zunächst
um die verzinnten Anschlußstifte wickelt und die Verbindungsstellen mit einem Lötflußmittel
beschichtet, darauffolgend mittels einer Lötvorrichtung die Anschlußdrähte mit den
Anschluß stiften verlötet.
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Das Verbinden von Anschlußdrähten eines Bauteiles mit den zugehörigen
Anschlußstiften kann in mannigfacher Weise erfolgen.
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So ist es üblich, nach erfolgtem Umwickeln der Anschlußstifte mit
den Anschlußdrähten, diese sodann unter Zuhilfenahmo eines Lötkolbens mit den jeweiligen
Anschlußstiften zu verlöten. Diese Verfahrensweise besitzt indessen den Nachteil,
daß die Zinnauftragsschicht an der der Lötspitze des Lötkolbens zugekehrten Fläche
groß, hingegen an der abgekehrten Fläche entsprechend geringer ist. Sind die Anschlußstifte
sehr klein - wobei hier unter klein ein Querschnitt des Anschlußstiftes von weniger
als 0,5 mm2 verstanden wird - so bedarf es einer besonderen manuellen Fertigkeit,
eine hinreichend saubere Lötverbindung zu erstellen. Fernerhin ist es bekannt, die
mit den drähten umwickelten Stifte eines Bauteiles in schmelzflüssiges Lot zu tauchen
und nach erfolgtem Benetzen wiederum herauszuziehen. Das Tauchen geschieht zumeist
senkrecht zur Oberfläche des Lotbades. Auch dieses Verfahren besitzt den Nachteil,
daß die Zinnauftragsu##nge unkontrollierbar ist, wobei insbesQndere beim Rerausziehcn
der Anscblußstifte aus dem schmelzflusqigen Lot, es zur Zapfenbildun# kommt. Diese
spitzen Zapfen wirken bei der weiteren Handhabung der Bauelemente störend.
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ffblich ist es auch, die Bauteile mit ihren Anschlußstiften durch
einen Lotschwall zu führen und so die Anschlußdrähte mit den Anschlußstiften zu
verlöten, jedoch besteht auch hier der vorgenannte Nachteil. Letztere Vorrichtungen
werden insbesondere zum automatischen Löten von Bauteilen aller Art mit elektrischen
Leitern angewandt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anschlußdrähte, z.B.
von Spulen oder Schalenkernspulen, an die Anschlußstifte des Bauteiles derart anzulöten,
daß die Lötstellen gleichmäßig mit Lot beschichtet sind, wobei jedoch eine Tropfen-
oder Zapfenbildung vermieden werden soll. Auch soll der Lötvorgang von ungeübtem
Personal ausführbar sein. Diese Aufgabe wird gemäß dem erfinderischen Verfahren
dadurch gelöst, daß man die mit den Anschlußdrähten umwickelten Anschlußstifte des
Bauteiles in durch Adhäsion in Kanälen gehaltenes schinelzflüssiges Lot einer Lötvorrichtung
ein- und nach erfolgtem Benetzen mit Lot wiederum herausführt.
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Durch diese erfinderische Verfahrensweise wird bewerkstelligt, daß
nur eine bemessene Lotmenge allseitig gleichmäßig den mit dem Anschlußdraht umwickelten
Anschlußstift benetzt, so daß auch nur eine von der Weite des Kanals abhängige und
somit bemessene Lotmenge die Lötstellen beaufschlagen kann. Eine Tropfen-oder Zapfenbildung
wird dadurch vermieden. Das Verfahren ist von ungeübtem Personal ausführbar.
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Ausgehend von einer Lötvorrichtung, bestehend aus einer beheizbaren
Vorratswanne, in der das schmelzflüssige Zinn bei einer konstanten Löttemperatur
gehalten ist, besteht die zur Ausübung des Verfahrens dienende Vorrichtung darin,
daß mit der Vorratswanne Losierkanäle in Verbindung stehen, die in Lötkanäle münden,
in denen das schmelzflüssige Lot durch Adhäsion gehalten ist. Sollen mehrere Anschlußstifte
od. dgl. mit den Anschlußdrähten eines Bauteiles gleichzeitig gelötet werden, so
entspricht die geometrische Teilung der Lötkanäle der Teilung des am Bauteil angesetzten
A#schlußstifte, derart, daß die Anschluß
stifte in die Lötkanäle
- oder umgekehrt - einführbar sind. Die Lötkanäle können sowohl waagerecht als auch
senkrecht zum Lotbadspiegel der Vorratswanne geführt sein; sie sind mittels den,
vorzugsweise waagerecht verlaufenden Dosierkanälen mit der Vorratswanne verbunden.
Sowohl die Dosierkanäle wie auch die Lötkanäle sind so eng beme#ssen, daß in ihnen
das schmelzflüsaige Lot durch Adhäsion gehalten wird. Die Dosierkanäle haben die
Aufgabe zu verhindern, daß beim schnellen Herausziehen der mit schmelzflüssigem
Zinn beschichteten und mit den Anschlußdrähten umwickelten Anschlußstifte aus der
Vorratswanne eine größere Menge schmelzflüssigen Lotes nachgezogen wird.
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Beim Einführen der Stifte in die Lötkanäle entweicht das Lot durch
die Losierkanäle in den Vorratsbehälter, benetzt aber dabei die Oberfläche der Anschlußstifte
und des Drabtes. Die Temperatur des Lotes ist derart bemessen (etwa 37000), daß
die Lackisolierschicht abbrennt und somit das schmelzflüssige Lot die Verbindungsflächen
benetzt.
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In einer bevorzugten Ausfübrungsform besteht die Vorrichtung aus einem
an sich bekannten Lötkolben, wobei der Lötkolbeneinsatz eine Vertiefung, nämlich
die Vorratswanne, aufweist, die über die in der Spitze des Lötkolbeneinsatzes eingebrachten
tosierkanäle mit den Lötkanälen in Verbindung steht. Die Lötkanäle verlaufen senkrecht
zur vorderen Kante des Lötkolbeneinsatzes.
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Sind beispielsweise an einem elektrischen Bauteil die Anschlußstifte
in Form einer Krone ausgeführt und stehen in einer Ebene, so empfiehlt es sich,
die Lötvorrichtung in Form eines Ringes zu bilden, wobei die Vorratswanne den Ringraum
umgibt und die das schmelzflüssige Lot haltenden Lötkanäle radial und parallel zur
Ringachse verlaufen. Die Lötvorrichtung kann aber auch in Form einer Scheibe gebildet
sein, wobei die Vorratswanne im Zentrum der Scheibe gelegen ist und die das schmelzflüssige
Lot durch Adhäsion haltenden Lötkanäle parallel zur Blächennormalen der Scheibe
geführt sind.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Oberflächen der Vorratswanne und
den Kanälen mit einer Eisenschicht zu belegen. Dadurch wird vermieden, daß das in
der Vorratswanne bzw. in den Kanälen stehende Lötzinn mit der zumeist aus Kupfer
gebildeten Lötvorrichtung legiert. Dadurch weiten sich die Kanäle auf, so daß die
Vorrichtung im Laufe der Zeit unbrauchbar wird. Um eine Tropfenbildung an der Vorrichtung
zu vermeiden, sind die an der Vorratswanne und den Kanälen angrenzenden Flächen
mit einem lotabweisenden Material beschichtet, z.B. vernickeln Das sich auf der
Oberfläche der Nickelbeschichtung bildende Oxyd ist lotabweisend, so daß keine Tropfen
an der Vorrichtung anhaften können.
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In den Zeichnungen sind verschiedene nach der Erfindung gebildete
Vorrichtungen teilweise schematisch dargestellt.
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In den Figuren 1 und 2 ist der vordere Teil eines Lötkolbeneinsatzes
im vergrößerten Maßstab etwa 3:1' dargestellt. Wie ersichtlich, ist der Lötkolbeneinsatz
1 im Bereich seines vorderen Teiles 2 - hier geschnitten dargestellt - in Form eines
Löffels gestaltet. Er besitzt eine das schmelzflüssige Lot 3 aufnehmende Vorratswanne
4, die über im wesentlichen waagerecht verlaufenden Dosierkanälen 5, 5' mit den
Lötkanälen 6, 6' in Verbindung steht. Diese Lötkanäle verlaufen nahezu senkrecht
zur Kante 7 des Lötkolbeneinsatzes 1. Sowohl in den Dosierkanälen 5, 5' wie auch
in den etwas weiter gehaltenen Lötkanälen 6, 6' ist das schmelzflüssige Lot durch
Adhäsion gehalten. Zum Verlöten werden die mit einem Anschlußdraht 8, 81 umwickelten
Anschlußstifte 9, 9' eines elektrischen Bauteiles, beispielsweise einer Spule 10,
in die Lötkanäle hineingeführt.
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Dabei sind die mit dem Anschlußdraht umwickelten Lötstifte dreiseitig
von der beheizten Spitze des Lötkolbeneinsatzes umgeben. Die Flankenflächen umgeben
den Anschlußstift und leiten die Wärme gleichmäßig auf seine Flächen. Dadurch wird
bewerkstelligt, daß einerseits der Anschlußstift bzw. die Lötstelle schnell und
gleichmäßig erwärmt wird und andererseits nur eine eng bemessene Menge Zinn die
Lötstelle beaufschlagt.
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Nach vollzogenem Löten und Abziehen des Lötkolbeneinsatzes fließt
durch die engen Losierkanäle aus der Vorratswanne nur eine dem Rauminhalt der Lötkanäle
entsprechende Lotmenge nach.
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Dadurch wird an den Lötstellen eine Zapfenbildung vermieden, denn
erst nach einer - wenn auch relativ kurzen - Pause können sich die Lötkanäle 6,
6' wiederum mit Lötzinn füllen. Die das schmelzflüssige Lot aufnehmende Vorratswanne
wie auch die Kanäle 5 und 6 sind mit einer Eisenschicht belegt - wie gestrichelt
über die Eonturlinie bei35 angedeutet - während die von Lot freibleibenden Flächen,
hier bei 36 strichpunktiert dargestellt, zur Vermeidung einer Tropfenbildung vernickelt
sind.
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Figur 5 zeigt eine Lötvorrichtung, beispielsweise zum Anlöten des
Anschlußdrahtes an die Anschlußstifte 9, 9' einer Schalenkernspule Der Lötkolben
11 ist hier auf einen Sockel 12 aufgesetzt und befestigt, wobei der Sockel 12 von
Hand in Richtung des Pfeiles 13 verschiebbar ist. Der Sockel 12 ruht auf einem Löttisch
14, der zentrisch das Bauteil 10', im vorliegenden Falle die Schalenkernspule, trägt.
Das Anlöten der Anschlußdrähte an die Anschlußstifte der Schalenkernspule erfolgt
wie vorbeschrieben, indem man den Lötkolben 11 mit seinen gemäß den Figuren 1 und
2 gebildeten Einsatz 1 an die Anschlußstifte heranführt. Besitzt die Schalenkernspule
mehrere Anschlüsse, beispielsweise 15, 15', 16, 16' und'17, 17t so empfiehlt es
sich, mehrere Lötkolben - wie hier durch die Diagonalen 18, 18' und 19 angedeutet
- zu verwenden, wobei die Bewegung der Lötkolben zum Werkstück und zurück durch
einen Triebmechanismus erfolgt.
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Der Triebmechanismus für die Lötkolben befindet sich im Raum 32 zwischen
dem Löttisch 14 und der Sockelplatte 33. Obwohl es. zur Bewerkstelligung einer sauberen
Lötung genügt, die Lötkolben kurzzeitig an die Lötstifte heranzufahren, ist es doch
empfehlenswert, das Bauteil senkrecht zur Bewegung der Lötkolben 11, nämlich zur
Flächennormalen 34 in Richtung des Pfeiles 20 zu bewegen; bei dieser Bewegung wird
überschüssiges Lot durch die oben beschriebene Adhäsion des Lötzinns im Lötkanal
zurückgebalten.
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Eine andere Ausführungsform, bei der die Lötvorrichtung in Form eines
Ringes gebildet ist, zeigen die Figuren 4 und 5.
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Die Lötvorrichtung besteht hier aus einem Ring 21, wobei die Vorratswanne
4 den Ringraum 22 kreisförmig umgibt. Die Dosierkanäle 5 sind radial geführt und
münden in die parallel zur Ringachse 23 im Ringraum 22 verlaufenden Lötkanäle 6,
6 usw.
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Die Vorratswanne ist hier umgeben von einer elektrischen Heizung 24,
wobei unterhalb des Ringtellers 25 ein Thermostat 26 zum Einregeln und Konstanthalten
der Temperatur der Zinnschmelze 3 angeordnet ist. Das mit seinen Anschlußstiften
9, 9' usw. versehene Bauteil 10 wird in Richtung des Pfeiles 27 in die Lötkanäle
6, 6' eingeführt und nach erfolgtem Benetzen der Lötstelle wiederum in Richtung
des Pfeiles 27' herausgezogen. Der Lötvorgang ist damit beendet.
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Eine andere Ausführungsform, bei der die Lötvorrichtung in Form einer
Platte gebildet ist, zeigt die Figur 6. Die Vorratswanne 4 ist hier zentrisch in
eine Platte 37 eingesetzt, wobei der Boden 28 der Vorratswanne in Kontaktverbindung
mit einer elektrischen Heizplatte 29 steht. Auch hier sind die Dosierkanäle 5 radial
nach außen geführt und münden in die parallel zur Plattennormalen 30 verlaufenden
Lötkanäle 6. Wie ersichtlich, ist hier die Heizplatte 29 in Form eines Napfes gebildet,
wobei der Napf die radial und senkrecht zur Normalen der Platte verlaufenden Lötkanäle
6 mantelförmig umgibt. Die Anschlußstifte des Bauteiles 10 (Fig. 4) werden auch
hier senkrecht entgegen der Normalen 30 in die Schlitze eingeführt. Bei schnellem
Eintauchen der Anschlußstifte in die Lötkanäle kann es vorkommen, daß ein Teil des
durch Adhäsion in den Schlitzen 6 gehaltenen schmelzflüssigen Zinns ausgestoßen
wird. Aus diesem Grund sind in der Heizplatte 29 Bohrungen 31 eingebracht, durch
die das ausgestoßene Zinn abtropft und aufgefangen wird. Dieser Nachteil kann jedoch
durch eine etwas größere Tiefenbemessung der Lötschlitze bzw. kanäle aufgefangen
werden. Der Vorteil der in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Lötvorrichtungen besteht
indessen darin, daß ihre Handhabung einfacher und sicherer ist; daher sind diese
Lötvorrichtunger mit Vorzug dort einzusetzen, wo ungeschultes Personal mit der Ausübung
des Verfahrens beauffragt ist.
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In den Beispielen sind die Losierkanäle als einseitig offene Rinnen
ausgebildet; sie können aber auch in Form von Bobrungen gebildet sein, in denen
das Lot durch Adhäsion gehalten wird. Die Dosier- und Lötkanäle können auch waagerecht
oder in einem Winkel zur Waagerechten geführt sein,- ohne daß dadurch der Rahmen
der Erfindung verlassen wird.
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9 Patentansprüche 6 Figuren