DE2428360A1 - Verfahren und vorrichtungen zum flussmittelfreien anloeten von elektrischen anschlussdraehten an kappenlose elektrische schichtwiderstaende - Google Patents

Verfahren und vorrichtungen zum flussmittelfreien anloeten von elektrischen anschlussdraehten an kappenlose elektrische schichtwiderstaende

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DE2428360A1 DE19742428360 DE2428360A DE2428360A1 DE 2428360 A1 DE2428360 A1 DE 2428360A1 DE 19742428360 DE19742428360 DE 19742428360 DE 2428360 A DE2428360 A DE 2428360A DE 2428360 A1 DE2428360 A1 DE 2428360A1
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01C1/14Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors
    • H01C1/144Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors the terminals or tapping points being welded or soldered

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Description

  • Verfahren und Vorrichtungen zum flußmittelfreien Anlöten von elektrischen Anschlußdrähten an kappenlose elektrische Schichtwiderstände.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum flußmittelfreien Anlöten von elektrischen Anschlußdrähten an kappenlose elektrische Schichtwiderstände, die stirnseitig mit Metallisierungen versehen sind, innerhalb einer reduzierenden Wasserstoffflanme in Serienherstellung und Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens.
  • Bei der Serienherstellung elektrischer Widerstände sind zum Anlöten elektrischer Anschlußdrähte an die Widerstandskörper verschiedene Verfahren, z.B. Tauchlöt-, Schlepplöt-, Wassersto;Efflammenlöt- oder Unterdrucklötverfahren, in Anwendung.
  • Die DT-AS 1.279.792 beschreibt ein Serientauchverfahren zum Anbringen von Stromanschlüssen an elektrische Bauelemente. Bei diesem Verfahren werden die elektrischen Bauelemente, beispielsweise keramische Kondensatorscheiben, zwischen die verformten Enden von Anschlußdrähten eingeklemmt. Diese Anordnungen werden mit Hilfe eines Transportbandes, in das sie mit ihren Anschlußdrähten eingesteckt sind, an verschiedene Tauchstationen, z.B. Flußmittelstation oder Lötbadstation, herangebracht und ihre Lötbereiche in die einzelnen Bäder senkrecht eingetaucht.
  • Auch das in der DT-PS 1.153.807 beschriebene Verfahren arbeitet mit Hilfe eines Transportbandes, das die zwischen die Enden von Anschlußdrähten geklemmten elektrischen Bauelemente an die einzelnen Tauchstationen heranführt. Bei diesem Verfahren wird jedoch das Transportband über Führungsrollen in Schleifen derart geführt, daß das von ihm transportierte elektrische Bauelement in die einzelnen Bäder nicht nur eintaucht sondern ein Stück durch diese Bäder geschleppt wird.
  • Stärker ausgeprägt ist dieser Schleppvorgang bei dem in der DT-AS 1.178.945 beschriebenen Verfahren zum vollautomatischen Anbringen äußerer, radial verlaufender Stromzuführungen. Die elektrischen Bauelemente - hier in Form von Stäben - werden an beiden Stabenden mit Anschlußdrähten, welche zunächst aus zwei fortlaufenden Drähten bestehen, umschlungen und in dieser Anordnung, welche gleichzeitig als Transportband benützt wird, an verschiedene Bäder herangeführt. Mit Hilfe von Führungsrollen wird dieses "Transportband" gedreht, so daß die Stäbe senkrecht stehen. In dieser senkrechten Stellung werden die Stabenden jeweils von der Stirnfläche her bis einschließlich des von der Drahtschlinge umgebenen Bereiches in die verschiedenen Badflüssigkeiten bzw. Schmelzen eingeführt und hindurchgeschleppt.
  • Bei all den bisher beschriebenen Verfahren ist die Verwendung eines Flußmittels zur Befreiung der zu lötenden Oberflächen von anhaftenden Oxiden erforderlich. Die Anwendung von Flußmitteln führt aber zu Fehlfunktionen, die sich z.B. als Rauschen und Driftausfall auswirken.
  • In de-r DU-AS 1.172.376 wird dagegen ein Verfahren zum Anlöten von Anschlußdrähten an elektrische Bauelemente beschrieben, das die Verwendung eines Flußmittels vermeidet. Es werden dafür die zu verlötenden Drahtenden mit Hilfe von reduzierenden Gasflammen erwärmt und auf die Kontaktflächen der Bauelemente gedrückt. Mit diesem Verfahren werden jedoch Lötkegel ausgebildet, welche keine genügend hohe Abzugsfestigkeit der Anschlußdrähte gewährleisten.
  • Ein weiteres Verfahren zum Anlöten von äußeren Stromanschlußelementen in stirnseitig angeordnete Sacklöcher von Bauelementen ist aus der DT-OS 1.527.415 bekannt. Die mit Stromanschlußelementen bestückten elektrischen Bauelemente werden zu diesem Zweck in einen evakuierbaren Behälter eingebracht, in dem ein Lötbad angeordnet ist. Nach dem Evakuieren des Behälters wird das Bauelement in das auf Löttemperatur erhitzte iiötbad eingetaucht. Danach wird der Behälter mit neutraler oder vorzugsweise reduzierender Atmosphäre gefüllt und die Bauelemente werden aus dem Lötbad genommen und abgekühlt. Mit einem derartigen Verfahren stößt man jedoch beim Einbau in eineFertigungsstraße auf erhebliche Schwierigkeiten, die nur unter enormem Aufwand zu überwinden sind.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum flußmittelfreien Anlöten von elektrischen Anschlußdrähten-an kappenlose elektrische Schichtwiderstände anzugeben, das folgende Merkmale vollständig oder wenigstens annähernd vollständig löst: Das Verfahren soll 1. fertigungssicher sein, indem es eine niedrige Ausschußquote, beispielsweise hervorgerufen durch Benetzungsfehler in den Lötbereichen, gewährleistet, 2. an der Widerstandsschicht keine oder nur geringe Änderungen des Ohmwertes hervorrufen und 3. in Fließstraßen für Massenfertigung leicht einsetzbar sein.
  • Außerdem sollen die mit Hilfe des Verfahrens an elektrischen Schichtwiderständen engebrachten Anschlußelemente eine genügend hohe Abzugsfestigkeit und unwesentliche Schädigung des Lotüberzugs aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird von einem Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Widerstandskörper, an dessen Stirnflächen elektrische Anschlußdrähte zum Zwecke der nachfolgenden tötung zunächst mechanisch befestigt sind, waagerecht durch eine mit geschmolzenem Lot angefüllte Wanne derart geschleppt wird, daß seine Längsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung steht, und daß während des Schleppvorgangs die Stirnflächen des Widerstandskörpers und Bereiche der Anschlußdrähte nahe dem Widerstandskörper in eine reduzierende Atmosphäre einer Wasserstoffflamme eingehüllt werden.
  • Beim Anlöten der Anschlußdrähte an die Schichtwiderstände mit dem erfindungsgemäßen Verfahren resultieren Schichtwiderstände mit niedrigem Benetzungsfehlerausschuß und nur geringer Änderung der Ohmwerte. Die Abzugsfestigkeit der Anschlußdrähte ist dabei genügend hoch.
  • Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper durch eine mit geschmolzenem tot angefüllte Wanne derart geschleppt wird, daß a) seine Achse senkrecht zur Bewegungsrichtung steht, b) parallele Seitenwände der Wanne als seitliche Führungsebenen für den Widerstandskörper benützt werden, c) die Anschlußdrähte unmittelbar in der Nähe des Widerstandskörpers auf als Führungsschienen mit wenigstens einer eingearbeiteten Längsrille ausgebildeten, parallelen Seiten wänden der Wanne, welche sich auf Löttemperatur befinden, gleitend oder drehend geführt werden, d) daß während des Schleppvorgangs die gesamte Oberfläche des Widerstandskörpers und die Oberfläche der Anschlußdrähte wenigstens im Bereich der Lötstellen in eine reduzierende Atmosphäre, insbesondere-in eine Wasserstoffflamme, eingehüllt werden, e) daß weiter entfernte Oberflächenbereiche der Anschlußdrähte vor zu starker Hitzeeinwirkung geschützt werden und f) daß im wesentlichen nur die stirnseitigen Metallisierungen des-Widerstandskörpers mit Lot in Berührung kommen, nicht dagegen die eigentliche Widerstandsschicht.
  • Die modifizierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens baut auf den Erfahrungen der Kombination von Schlepp-und Wasserstoffflammenlötung auf. Durch ein hinzukommendes Gleiten und Drehen der am Widerstandskörper befestigten Anschlußdrähte auf lotüberzogenen Führungsschienen wird der Lötvorgang nicht nur durch Benetzung der Nickelkontaktierung an den Stirnflächen eingeleitet, sondern auch mechanisch erzwungen, da die auf Löttemperatur befindlichen Führungsschienen wie Lötkolben wirken.
  • Mit Hilfe der weiterentwickelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden elektrische Schichtwiderstände hergestellt, deren Ausgangswertestreuung nach dem Löten verringert ist und deren Ausschußquote infolge Benetzungsfehler bzw. anhaftender Lotreste an der Widerstandsschicht vermindert ist. Außerdem weisen die angelöteten Anschlußdrähte eine gute Abzugsfestigkeit und eine gleiche Dicke des Lotüberzugs bis in die unmittelbare Nähe des Widerstandsköpers auf, d. h. es sind keine geschädigten Zonen durch Lotentzug oder -anhäufung festzustellen. Derartige Schichtwiderstände gewährleisten daher eine einwandfreie Lötbarkeit bis zu einem Abstand gleich oder größer 2 mm vom Widerstandskörper, was für das automatische Anlöten auf Leiterplatten eine unumgängliche Forderung darstellt.
  • Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschieht in einer Vorrichtung, welche aus einer Wanne, die geschmolzenes Lot bei konstanter Temperatur enthält, und einer Transportvorrichtung für die zu lötenden elektrischen Widerstandskörper besteht, mit der sie waagerecht mit ihrer Längsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung transportiert werden, und welche dadurch gekennzeichnet ist, daß auf jeder der beiden Längsseiten der Wanne eine oder mehrere, reduzierendes Gas liefernde Düsen, insbesondere Wasserstoffbrenner, in unmittelbarer Lotnähe angeordnet sind, die auf die stirnseitigen Metallisierungen des Widerstandskörpers und die dem Widerstandskörper nahen Bereiche der Anschlußdrähte gerichtet sind, und daß die Transportvorrichtung wenigstens einen Niederhalter aufweist, der die Widerstandskörper in das Lötbad hineinleitet.
  • Die Anordnung der Wasserstoffbrenner in unmittelbarer Lotnähe gewährleistet äußerst geringe Benetzungsfehler in den Lötbereichen. Auch die Beschädigung der Anschlußdrähte während der Durchführung des Verfahrens innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist unwesentlich und damit die Beeinträchtigung ihrer Lötfähigkeit in Grenzen gehalten. Die Widerstandsschicht selbst wird von dem Niederhalter gegen Abbrand geschützt, so daß nur geringe Änderungen des Ohmwerts während des Lötvorgangs auftreten.
  • Die Durchführung des weiterentwickelten Verfahrens geschieht in einer Vorrichtung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die parallelen Seitenwände der Wanne, welche sich auf Löttemperatur befinden, als seitliche Führungsebenen für die Widerstandskörper und als Führungsschienen für die Anschlußdrähte der Widerstandskörper ausgebildet sind und mit wenigstens je einer an ihrer Oberfläche eingearbeiteten Längsrille versehen sind, welche ebenfalls mit geschmolzenem Lot angefüllt ist, daß innerhalb der Wanne ein nicht vom Lot benetzbarer Düsenblock angeordnet ist, der beispielsweise aus einem nichtrostenden Stahl besteht und der zur Öffnung der Wanne hin nur so weit reicht, daß die Widerstandskörper noch über ihn- hinweg bewegt werden können, daß der Düsenblock reduzierendes Gas liefernde Düsen enthält, die mit einem im Innern des Düsenblocks befindlichen Gaszufuhrrohr verbunden sind, und daß beiderseits der durch das geschmolzene Lot geschleppten Widerstandskörper oberhalb der Anschlußdrähte Flammenleitbleche angeordnet sind, welche die Anschlußdrähte außerhalb ihres mit Lot benetzten Bereiches schützen.
  • Bei der weiterentwickelten Vorrichtung befinden sich die als Führungsschienen ausgebildeten Seitenwände der Wanne, auf denen die Anschlußdrähte der Widerstandskörper gleitend bewegt werden, auf Löttemperatur. Die Führungsschienen wirken deshalb wie Lötkolben. Die in die Oberfläche der Führungsschienen eingearbeiteten Längsrillen dienen gleichzeitig als Lotzufuhr zum Anschlußdraht und als Puffervolumen für das sich beim Löten an der Berührungsstelle Anschlußdraht-Führungsschiene zusammenziehende Lot und bewirken, daßder Lotmeniskus auf den Führungsschienen während des Lötvorgangs nicht abreißt. Ein sich an der Berührungsstelle Anschlußdraht-Führungsschiene bildender Tropfen aus flüssigem Lot fördert weiteres tot über die spaltförmige Öffnung zwischen der seitlichen Begrenzung der Wanne und dem vorbeigleitenden Widerstandskörper aus dem jeweiligen Spalt zwischen Führungsschiene und Düsenblock und damit aus der Wanne in die Längsrillen der Führungsschienen.
  • Die als Führungsschienen dienenden Bereiche der Seitenwände sind erfindungsgemäß vom tot benetzbar und bestehen aus verzinntem Nickel.
  • Eine ununterbrochene Benetzung der Führungsschienen verhindert, daß das Lot von dem Widerstandskörper so weit weggedrückt wird, daß keine Lötverbindung mehr zustandekommt.
  • Der Spalt zwischen der Stirnfläche eines durch die Wanne bewegten Widerstandskörpers und seitlicher Begrenzungsfläche der Wanne ist erfindungsgemäß eng bemessen und entspricht einer für den Fließbandtransport erforderlichen Mindesttoleranz.
  • Die Breite der Wanne, welche dem Abstand der Führungsschienen gleichkommt, entspricht somit der maximalen Länge der Widerstandskörper zuzüglich einer für den Fließbandtransport erforderlichen Mindesttoleranz. Durch diese engtolerierte Führung des Widerstandskörpers an den Seitenwänden der Wanne im Zusammenwirken mit dem mittig zwischen den Führungsschienen angeordneten Düsenblock aus nicht vom Lot benetzbaren Material, der so dimensioniert ist, daß gerade genügend Lot über den Spalt zwischen Düsenblock und Seitenwand der Führungsschiene zugeführt wird, werden nur die Nickelkontaktierungen an den Stirnflächen der Widerstandskörper vom Lot benetzt, während die übrige mit Widerstandsmaterial belegte Oberfläche des Keramikkörpers praktisch nicht mit dem Lot in Berührung kommt und daher auch anhaftende Lotreste auf der Widerstandsschicht vermieden werden.
  • Erfindungsgemäß ist das Niveau des Lotes in der Wanne regulierbar, indem die Wanne durch ein System kommunizierender Röhren mit einem Lotvorratsbehälter in Verbindung steht, in das ein Verdrängungskolben - dem Verbrauch an Lot entsprechend - regulierbar eintauchbar ist.
  • Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Lötstrecke innerhalb der beiden Transportbänder sehr klein gehalten werden kann und trotzdem das Niveau des Lotes innerhalb der Wanne entgegen dem laufenden Verbrauch an Lot überaus konstant bleibt und damit eine gleichmäßige Benetzung der Lötbereiche mit Lot während der Durchführung des Verfahrens gewährleistet ist.
  • An Hand der-Figuren 1 bis 3 wird im Nachfolgenden die Vorrichtung nach der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine modifizierte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des in vorteilhafter Weise weitergebildeten Verfahrens nach der Erfindung näher beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene, schematisiert dargestellte Vorderansicht eines Lötbadsystems. In Fig. 2 ist ein Teil dieses Lötbadsystems, nämlich die Lötstrecke, in Seitenansicht dargestellt. Fig. 3 gibt einen Ausschnitt einer weiterentwickelten tötstrecke in vergrößertem Maßstab stark schematisiert wieder.
  • Das in Fig. 1 gezeigte Lötbadsystem besteht im wesentlichen aus einer Lötstrecke, die sich ihrerseits zusammensetzt aus einer Anordnung geschmolzenen Lotes 2 innerhalb einer Wanne 1 und einer Transportvorrichtung 3 für die zu lötenden elektrischen Widerstände 4 und einem Lotvorratsbehälter 29.
  • Die Wanne 1 setzt sich aus einem Kopfteil 5 und einem Unterteil 6 zusammen. Das Kopfteil 5 ist beispielsweise durch einfaches Aufsetzen und Verschrauben auswechselbar, so daß durch geringe Umrüstung des Lötbades an verschieden dimensionierten Schichtwiderständen elektrische Anschlußdrähte angelötet werden können. Innerhalb des Unterteils 6 sind Heizstäbe 7 untergebracht, die bis knapp unterhalb des Bodens der Wanne 1 reichen und mit deren Hilfe das in der Wanne befindliche Lot 2 bei gewünschter Temperatur gehalten wird. Zur Überwachung der Temperatur ragt vom Boden der Wanne 1 aus bis direkt unter die Oberfläche des geschmolzenen Lotes 2, das vorwiegend aus Lötzinn besteht, ein Temperaturfühler 8 (nur in Fig. 2 dargestellt). Dieser wird innerhalb eines Hohlrohres 9 durch das Unterteil 6 geführt und ist mit einem Thermoregler (in der Figur nicht dargestellt) gekoppelt.
  • Weiterhin befindet sich im Unterteil 6 ein Lotzufuhrrohr 10, das am Boden der Wanne 1 in das Lot 2 einmündet und das einen Teil eines Systems kommunizierender Röhren darstellt.
  • Die Transportvorrichtung 3 kann recht verschieden gestaltet sein. So sind z.B. Transportbänder in Form von Ketten oder miteinander verbundener Scheiben denkbar. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Transportvorrichtung 3 besteht aus je einem entlang den Längsseiten der Wanne 1 angeordneten, beweglichen Metallband 11. Die Metallbänder 11 sind in ihrem unteren Teil waagerecht abgewinkelt und werden dort schlittenähnlich innerhalb von Hohlschienen 12 geführt. Im oberen senkrechten Teil weisen die Metallbänder 11 Schlitze 13 auf, in welche die Anschlußdrähte 14 der Widerstandskörper 4 eingreifen. Die Widerstandsktrper 4 werden dadurch in der Bewegungsrichtung der Metallbänder 11 mitgenommen. Die der Wanne 1 zugekehrten Seiten der Hohlschienen 12 sind von Kulissen 15 verkleidet. Die Deckflächen der Kulissen 15 dienen als Gleitflächen 16 für die Anschlußdrähte 14 und sind entsprechend als Schienen ausgebildet. Entlang des mittleren Bereiches der Wanne 1 besitzen die Kulissen 15 eine trapezförmige Ausnehmung 17.
  • Im gleichen Bereich greift von oben her ein Niederhalter 18 an den Widerstandskörpern 4 an und drückt diese durch sein Eigengewicht auf ein niederes Niveau herab bzw. in das geschmolzene Lot 2 hinein. Das Niederdrücken der Widerstandskörper 4 mit Hilfe eines Niederhalters 18 durchzuführen, ist weitaus günstiger als z.B. mit Hilfe von Niederhaltefedern, die an den Anschlußdrähten 14 angreifen und damit diese verbiegen oder ihre verzinnte Oberfläche beschädigen. Außerdem deckt der Niederhalter 18, wenn er in Form, Breite und Länge entsprechend ausgebildet ist, die mit Widerstandsmaterial belegte Oberfläche der Widerstandskörper 4 schützend gegen die Wasserstoffflamme ab.
  • Zur besseren Herausführung der Widers-tandskörper 4 aus dem Lotbad ist die in Bewegungsrichtung befindliche Schmalseite der Wanne 1 mit einer Auslaufschräge 19 versehen. Indem die Widerstandskörper 4 während des Aushebens aus dem Lotbad auf der Auslaufschräge 19 aufliegen, ergibt sich eine leichte Drehung derselben, welche für die Ausbildung einer sauberen Lötstelle wichtig ist.
  • Auf beiden Seiten der Lötstrecke ist je eine Reihe von Brennköpfen 20 in Form von Düsen angeordnet, welche eine Neigung zur Achse der darüberlaufenden Widerstandskörper 4 von ungefähr 10 bis 150 aufweisen. Die Brennköpfe 20 werden von Gaszuführrohren 21 aus, die nach Fig. 1 z.B. an den Hohlschienen 12 entlanggeführt sind, mit reduzierendem Gas, beispielsweise Wasserstoff, versorgt. Die Brennköpfe 20 befinden sich dabei in unmittelbarer Lotnähe und sind auf die mit Metallisierungen 28 versehenen Stirnflächen der Widerstandskörper -4 und die den Widerstandskörpern 4 nahen Bereiche der Anschlußdrähte 14 gerichtet, so daß eine vor Sauerstoffzutritt schützende Flammenhaube entsteht. Die Reihe der Brennköpfe 20 ist dabei so positioniert, daß ein Widerstandskörper 4 vor dem Eintauchen in das geschmolzene Lot 2 an ungefähr zwei bis drei Einzeldüsen vorbeigeführt wird.
  • Es ist wichtig, daß die Widerstandskörper 4 vor der eigentlichen Lötung einige Sekunden in der Wasserstoffflamme verweilen, um die stirnseitig aufgebrachten Metallisierungen 28, welche meist aus Nickel bestehen, zu reduzieren. Ebenso ist darauf zu achten, daß auch während des Lötvorgangs bis zum Austauchen und anschließenden Glattschmelzen der Lötstellen der Widerstandskörper 4 und die Anschlußdrähte 14 die reduzierende Atmosphäre der Flamme nicht verlassen.
  • Zur Vermeidung der Bildung von Spitzen am Umfang der Widerstandskörper 4 laufen diese an Nachbrennern vorbei. Es kann jedoch darauf verzichtet werden, wenn die letzten Brennköpfe 20 an der Reihe auch die Ecken der Wanne 1 zwischen Auslaufschräge 19 und Badende mit Wasserstoff bestreichen.
  • Die für einen Mehrschichtbetrieb benötigte Zinnmenge wird in geschmolzenem Zustand in einem Lotvorratsbehälter 29 außerhalb der eigentlichen Fließstraße aufbewahrt. Durch diese Anordnung des Lotvorratsbehälters 29 außerhalb der Transportvorrichtung 3 ist es möglich, die Lötstrecke innerhalb der beiden Transportbänder 11 besonders klein zu gestalten und damit die Wärmebelastung der Widerstände gering zu halten.
  • Der totvorratsbehälter 29 ist in eine gemeinsame Kammer 30 und zwei getrennte Kammern 31 und 32 unterteilt. In der gemeinsamen Kammer 30 und in einer der abgetrennten Kammern - 31 - befindet sich ein in senkrechter Richtung beweglicher Verdrängungskolben 33. Die andere abgeteilte Kammer - 32 -des Lotvorratsbehälters 29 ist über das Lotzufuhrrohr 10 mit der Wanne 1 verbunden. Lotvorrasbehälter 29, Lotzufuhrrohr 10 und Wanne 1 der Lötstrecke bilden damit ein System kommunizierender Röhren, was -bedeutet, daß das Niveau des geschmolzenen Lots 2 in der Wanne 1 und im Vorratsbehälter 29 gleich hoch ist.
  • Der totvorratsbehälter 29 ist durch eine Platte 34 abgedeckt.
  • Sie enthält Öffnungen zur Durchführung des Verdrängungskolbens 33 und zur Durchführung eines gedämpften Schwimmers 35 innerhalb eines mit ihr fest verbundenen Führungsringes 40.
  • Das Niveau des Lotspiegels wird im Lotvorratsbehälter 29 mit Hilfe des gedämpften Schwimmers 35, welcher z.B. mit einem berührungslosen Grenztaster 36 eines induktiven Schaltelements 37 gekoppelt ist, überwacht. Bei Erniedrigung des Lotniveaus, verursacht durch den laufenden Verbrauch an Lot 2 innerhalb de-r Lötstrecke, sinkt der gedämpfte Schwimmer 35 und schaltet über das induktive Schaltelement 37 eine Bewegungseinrichtung 38 des Verdrängungskolbens 33 so lange ein, bis das erforderliche Lotspiegelniveau wieder erreicht ist. Wesentlich ist, daß der Schwimmer 35 ein Dämpfungsglied 39 besitzt, damit die von der Fließstraße erzeugten und auf den Lotspiegel einwirkenden Erschütterungen nicht ohne weiteres auf den Schwimmer 35 übertragen werden.
  • Eine beim Inbewegungsetzen des Verdrängungskolbens 33 entstehende Druckwelle wird durch die Aufteilung des Lotvorratsbehälters 29 in drei verschiedene Kammern verhindert.
  • Die Regelung der Temperatur des geschmolzenen Lote 2 innerhalb der Wanne 1 und des Lotvorratsbehälters 29, d.h. das Ein- und Ausschalten der Heizstäbe -7 bzw. einer elektrischen Heizvorrichtung 41 des Lotvorratsbehälters 29, erfolgt durch die Steuerung eines Temperaturreglers (in der Zeichnung nicht dargestellt), der mit Temperaturfühlern 8 und 42, welche sich beispielsweise direkt unter der Oberfläche des geschmolzenen Zinns und innerhalb der abgetrennten Kammer 32 des Vorratsbehälters 29 befinden, gekoppelt ist. Zur Erhaltung einer konstanten Temperatur hat sich als vorteilhaft erwiesen, die eigentliche Lötstrecke und den totvorratsbehälter 29 durch zwei getrennte Heizregelkreise zu steuern.
  • Die Anbringung eines Kamins (in der Zeichnung nicht dargestellt) über der tötstrecke zum Zwecke der Wärmeabfuhr hat sich ebenfalls als günstig erwiesen, da dadurch die Temperatur an der Löteinheit in besonderem Maße gesenkt werden kann. Eine Selbstverständlichkeit ist, daß sich das Lötbad in Wasserlage befindet, da sonst an beiden Stirnseiten der Widerstandskörper 4 unterschiedliche Lötungen auftreten.
  • Zum Entleeren der Lötstrecke bzw. des Ttotvorratsgefäßes 29 vom geschmolzenen Lot 2 sind an den tiefsten Stellen Abflußöffnungen 44 und 45 vorgesehen, welche mit einer Schraube 43 bzw. einem Ventil 47 abgeschlossen sind.
  • Grundsätzlich könnte mit der geschilderten Anordnung des Lotvorratsbehälters 29 statt mit einem Verdrängungskolben 33 im flüssigen Lot, auch Lot in Form von Draht oder Stäben direkt und stetig dem Lotvorratsbehälter 29 zugeführt werden.
  • Die gesamte Lötstation innerhalb der Fließstraße besteht aus zwei Lötbadeinheiten, welche wechselweise eingeschaltet werden können. Für einen fugenlosen Mehrschichtbetrieb ist diese Vorsorge wesentlich, damit die Reinigung und Wartung der Bäder regelmäßig erfolgen kann.
  • Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens angelöteten Anschlußdrähte 14 an elektrische Schichtwiderstände weisen eine den DIN-VorscHriften gerechte Abzugsfestigkeit auf. Eine wesentliche Verbesserung in Bezug auf die Tötbarkeit der Anschlußdrähte 14 bis nahe an den Widerstandskörper 4 erfahren die mit Hilfe einer modifizierten Vorrichtung an- bzw. eingelöteten Anschlußdrähte 14.
  • Fig. 3 gibt einen Ausschnitt des im besonderen weiterentwickelten Bereiches dieser Vorrichtung stark schematisiert wieder.
  • Auf die Darstellung der Transportvorrichtung 3 für die Widerstandskörper 4, ebenso wie auf die Darstellung der Zufuhr des geschmolzenen Lotes 2 aus dem totvorratsbehälter 29 und die Temperaturkonstanthaltung des Lotes 2 ist verzichtet. Die dargestellte Ausführungsform der Lötstrecke weist innerhalb des geschmolzenen Lotes 2 einen Düsenblock 22 auf, der in seiner Oberfläche Austrittsdüsen 23 eines reduzierenden Gases enthält.
  • Die Düsen 23 sind in Reihen parallel zur Bewegungsrichtung in der Oberfläche des Düsenblockes 22 angeordnet. Die Höhe des Düsenblockes 22 ist so eingerichtet, daß die Widerstandskörper 4 gerade noch mit der nötigen Bewegungstoleranz über ihn hinweg bewegt werden können. Im Inneren des Düsenblockes 22 befindet sich ein Gaszufuhrrohr 21.
  • Die in Bewegungsrichtung verlaufenden Seitenwände des Kopfteiles 5 der Wanne 1 sind als Führungsschienen 24 für die Anschlußdrähte 14 der Widerstandskörper 4 ausgebildet und dienen gleichzeitig als seitliche Führungsebenen der Widerstandskörper 4. In die Oberfläche der Führungsschiene 24 sind ein oder mehrere Längsrillen 25, welche ebenfalls mit geschmolzenem Lot 2 angefüllt sind, eingearbeitet, z.B. eingefräst. Die waagerechte Führungsebene der Führungsschiene 24 muß während des Betriebes ständig von Lot benetzt sein.
  • Dies wird durch die Verwendung von Nickelschienen, welche vorher verzinnt wurden, erreicht.
  • Das geschmolzene Lot 2 wird über einen Spalt zwischen der Stirnfläche des im Lotbad entlang geschleppten Widerstandskörpers 4 und der seitlichen Begrenzungsfläche der Führungsschiene 24 der tängsrille 25 zugeführt. Um die Kapillaraszension für den Lottransport in die Längsrille 25 auszunutzen, werden die Widerstandskörper 4 eng toleriert an den seitlichen Begrenzungsflächen der Wanne 1 entlang geführt, deren gegenseitiger Abstand die Breite des totbades angibt und der maximalen Länge der Widerstandskörper 4 entspricht zuzüglich einer erforderlichen Mindesttoleranz für die Bewegung.
  • Auch bei dieser Ausführung des Verfahrens werden die Widerstandskörper 4 mit Hilfe eines Niederhalters 18 herabgedrückt und zwar auf die Oberfläche des im Lotbad befindlichen Düsenblockes 22. Der Düsenblock 22 besteht aus nicht vom Lot benetzbaren Material, z.B. aus Remanit 1880,einem nicht rostenden Stahl, und befindet sich mittig zwischen den Führungsschienen 24. Indem die Widerstandskörper 4 auf den nicht vom Lot benetzbaren Düsenblock 22 herabgedrückt werden, kommt die Widerstandsschicht praktisch nicht mehr mit dem flüssigen Lot 2 in Berührung - abgesehen von den beiden Teilen der Widerstandsschicht, die über den Düsenblock 22 hinausragen, die aber im wesentlichen mit lötbarer Metallkontaktierung versehen sind - und evtl. verbleibende Lotreste auf der Widerstandsschicht werden vermieden. Die Anschlußdrähte 14, welche in der Fig. 3 in stirnseitig an den Widerstandskörpern 4 angebrachten Sacklöchern 26 eingesteckt sind, gleiten dabei auf den lotüberzogenen Führungsschienen 24. Die Führungsschienen 24 befinden sich auf Löttemperatur, da sie einerseits gleichfalls von den Wasserstoffflammen überstrichen werden und andererseits immer von geschmolzenem Lot 2 umgeben sind. Die Wirkungsweise der Führungsschienen 24 ist damit die von I.ötkolben, sodaß das weitergebildete Lötverfahren als eine Kombination aus Wasserstoffflammen-, Schlepp- und Kolbenlötung anzusehen ist.
  • Durch die Installierung je eines Flammleitbleches 27 beiderseits der durch das Lot geschleppten Widerstandskörper 4 oberhalb der Anschlußdrähte 14 wird die Flammenzone 46 (gestrichelt markiert) verschmälert, und damit die verzinnten Anschlußdrähte 14 außerhalb ihres mit Lot benetzten Bereiches besser geschützt.
  • Mit Hilfe der vorteilhaft weitergebildeten Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Anschlußdrähte flußmittelfrei an kappenlose elektrische Schichtwiderstände angelötet, deren Abzugsfestigkeit den DIN-Vorschriften entspricht und deren gute Lötbarkeit im besonderen bis 2 mm an den Widerstandskörper uneingeschränkt erhalten bleibt, was für einen späteren Einbau, z.B. in teiterplatten, von Bedeutung ist. Außerdem sind keine Lotanhäufungen an den Anschlußdrähten festzustellen. Darüber hinaus ist das Verfahren leicht in Fertigungsstraßen mit Fließbandherstellung der Widerstände einsetzbar. Die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten kappenlosen elektrischen Schichtwiderstände weisen nur eine relativ kleine durch den Lötvorgang bedingte Widerstandsänderung a R / R auf und Ausfälle durch Lotreste an der Widerstandsschicht oder durch Benetzungsfehler werden weitgehend vermieden.
  • 8 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (8)

  1. Patentansprüche 1.) Verfahren zum flußmittelfreien Anlöten von elektrischen Anschlußdrähten an kappenlose elektrische Schichtwiderstände, die stirnseitig mit Metallisierungen versehen sind, innerhalb einer reduzierenden Wasserstoffflamme in Serienherstellung, d a d u r c h. g e k e n n z e i c hn e t, daß ein Widerstandskörper (4), an dessen Stirnflächen elektrische Änschlußdrälite (14) zum Zwecke der nachfolgenden Lötung zunächst mechanisch befestigt sind, waagerecht durch eine mit geschmolzenem Lot (2) angefüllte Wanne (1) derart geschleppt wird, daß seine Längsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung steht, und daß während des Schleppvorgangs die Stirnflächen des Widerstandskörpers (4) und Bereiche der Anschlußdrähte (14) nahe dem Widerstandskörper (4) in eine reduzierende Atmosphäre einer Wasserstoffflamme eingehültt werden.
  2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der Widerstandskörper (4) durch eine mit geschmolzenem Lot (2) angefüllte Wanne (1) derart geschleppt wird, daß a) seine Achse senkrecht zur Bewegungsrichtung steht, b) parallele Seitenwände der Wanne (1) als seitliche Führungsebenen für den Widerstandskörper (4) benützt werden, c) die Anschlußdrähte (14) unmittelbar in der Nähe des Widerstandskörpers (4) auf als Führungsschienen (24) mit wenigstens einer eingearbeiteten Längsrille (25) ausgebildeten parallelen Seitenwänden der Wanne (1), welche sich auf Löttemperatur befinden, gleitend oder drehend geführt werden, d) daß während des Schleppvorgangs die gesamte Oberfläche des Widerstandskörpers (4) und die Oberfläche der Anschlußdrähte (14) wenigstens im Bereich der Lötstellen in eine reduzierende Atmosphäre, insbesondere in eine Sasserstoffflamme, eingehüllt werden, e) daß weiter entfernte Oberflächenbereiche der Anschlußdrähte (14) vor zu starker Hitzeeinwirkung geschützt werden und f) daß im wesentlichen nur die stirnseitigen Metallisierungen (28) des Widerstandskörpers (4) mit Lot in Berührung kommen, nicht dagegen die eigentliche Widerstandsschicht.
  3. 3.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, welche aus einer Wanne, die geschmolzenes Lot bei konstanter Temperatur enthält, und einer Transportvorrichtung für die zu lötenden elektrischen Widerstandskörper besteht, mit der sie waagerecht mit ihrer Längsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung transportiert werden, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf jeder der beiden Längsseiten der Wanne (1) eine oder mehrere reduzierendes Gas liefernde Düsen (20), insbesondere Wasserstoffbrenner, in unmittelbarer Lotnähe angeordnet sind, die auf die stirnseitigen Metallisierungen (28) des Widerstandskörpers (4) und die dem Widerstandskörper (4) nahen Bereiche der Anschlußdrähte (14) gerichtet sind, und daß die Transportvorrichtung (3) wenigstens einen Niederhalter (18) aufweist, der die Widerstandskörper () in das Lötbad hineinleitet.
  4. 4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die parallelen Seitenwände der Wanne (1), welche sich auf Löttemperatur befinden, als seitliche Führungsebenen für die Widerstandskörper (4) und als Führungsschienen (24) für die Anschlußdrähte (14) der Widerstandskörper (4) ausgebildet sind und mit wenigstens je einer an ihrer Oberfläche eingearbeiteten Längsrille (25-) versehen sind, welche ebenfalls mit geschmolzenem Lot (2) angefüllt ist, daß innerhalb der Wanne (1)ein nicht vom Lot benetzbarer Düsenblock (22) angeordnet ist, der beispielsweise aus einem nichtrostenden Stahl besteht und der zur Öffnung der Wanne (1) hin nur so weit reicht, daß die Widerstandskörper (4) noch über ihn hinweg bewegt werden können, daß der Düsenblock (22) reduzierendes Gas liefernde Düsen (23) enthält, die mit einem im Innern des Düsenblocks (22) befindlichen Gaszufuhrrohr (21) verbunden sind, und daß beiderseits der durch das geschmolzene Lot (2) geschleppten Widerstandskörper (4) oberhalb der Anschlußdrähte (14) Flammenleitbleche (27) angeordnet sind, welche die Anschlußdrähte (14) außerhalb ihres mit Lot benetzten Bereiches schützen.
  5. 5.) Vorrichtung nach Anspruch 4, da d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die als Führungsschienen (24) dienenden Bereiche der Seitenwände vom Lot benetzbar sind.
  6. 6.) Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die ührungsschienen (24) aus verzinntem Nickel bestehen.
  7. 7.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spalt zwischen der Stirnfläche eines durch die Wanne (1) bewegten Widerstandskörpers (4) und seitlicher Begrenzungsfläche der Wanne (1) eng bemessen ist und einer für den Fließbandtransport erforderlichen Mindesttoleranz entspricht.
  8. 8.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Niveau des Lotes (2) in der Wanne (1) regulierbar ist, indem die Wanne (1) durch ein System kommunizierender Röhren mit einem Lotvorratsbehälter (29)in Verbindung steht, in das ein Verdrängungskolben (33) - dem Verbrauch an Lot (2) entsprechend - regulierbar eintauchbar ist.
    L e e r s e i t e
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3036197A1 (de) * 1980-09-25 1982-04-08 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum flussmittelfreien anloeten von elektrischen wickelenden an elektrische anschlussdraehte einer drossel
DE3513171A1 (de) * 1985-04-12 1986-10-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum flussmittelfreien loeten von elektrischen wickelenden an elektrische anschlusselemente elektrischer bauelemente, insbesondere spulen und drahtwiderstaende

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DE3513171A1 (de) * 1985-04-12 1986-10-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren und vorrichtung zum flussmittelfreien loeten von elektrischen wickelenden an elektrische anschlusselemente elektrischer bauelemente, insbesondere spulen und drahtwiderstaende

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