DE2501807A1

DE2501807A1 - Loetvorrichtung fuer mehradrige kabel

Info

Publication number: DE2501807A1
Application number: DE19752501807
Authority: DE
Inventors: Shizuo Oda; Shoichi Sato
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1974-01-25
Filing date: 1975-01-17
Publication date: 1975-07-31
Also published as: JPS5316602Y2; CA1046861A; JPS50106677U; GB1499678A; FR2258928A1

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DlPU-INO.

H. KINKELDEY

Dd-INQ

ο c η 1 Q η ι ^w· ^STOCKMA1R -

ZOU I 0 U / DR-INS-AeEICAUKH

K. SCHUMANN

_t ■ - OR PEIl NAT, · DH-¹L -PMYS

P. H. JAKOB

■ - DlH.-ING.

G. BEZOLD

0Π. BCR NAT,- DiPL-ChEM.

MÜNCHEN E. K. WEIL

LINDAU

.8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

17. Jan. 1975

Bunker Hanio Corporation

Commerce Drive

Oak Brook, Illinois / U.S.A.

Lötvorrichtung; für mehradrige Kabel

Die Erfindung betrifft eine Lötvorrichtung zum Verlöten einer. Mehrzahl von Leitern mit in zugehörigen Kanälen eines Verbinders enthaltenen metallischen Einsatzteilen.

In der Vergangenheit sind sahireiche Handlötverfahren ver- . ■ wendet-worden, um Leiter mit Hehrfach-Verbindern zu verbinden,

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die bei elektronischen Vorrichtungen weit verbreitet sind. So werden beispielsweise bei einem Verfahren die Leitungsdrähte oder Adern nacheinander abisoliert, worauf die Leiter mit Lot versetzt werden, um einzeln mit jedem metallischen Einsatzteil in dem Verbinder verlötet zu werden. Als weiteres Beispiel sei ein Verfahren genannt, bei welchem Leiter, auf welche bereits Lot aufgetragen worden ist, in metallische EinSatzteile, die bereits'mit Lot versehen worden sind, eingebracht werden und jeder Leiter dann einzeln mit der Innenflache des ihn umgebenden Einsatzteils verlötet wird, indem das zuvor aufgebrachte Lot mit.Hilfe eines Lötkolbens zum Schmelzen gebracht wird. Diese Verfahren sind unwirtschaftlich und erfordern große Geschicklichkeit, um zuverlässige und saubere.Lötungen auszuführen..

In jüngerer Zeit kam eine Leiter-Ausrichteinrichtung in Gebrauch, welche die zu verlötenden Leiter parallel zueinander und in geeigneten Abständen zueinander ausrichtet, die den zugeordneten metallischen Einsatzteilen des Mehrfach-Verbinders entsprechen. Die Leiter-Ausrichteinrichtung schneidet die Leiter automatisch zu und isoliert sie ab und führt die abisolierten Leiterenden in jedes metallische Einsatzteil ein, wodurch die mühevolle Arbeit beim Löten beträchtlich verringert wird. Die automatisch durch die Leiter-Ausrichteinrichtung abisolierten und in die geeignete Lage gebrachten Leiter müssen jedoch noch von Hand einzeln jait den metallischen Einsatzteilen verlötet werden. Ein solches Löten von Hand ist jedoch unwirtschaftlich und führt zu Lötungen von ungleichmäßiger Qualität.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lötvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein automatisches und gleichzeitiges Verlöten einer Mehrzahl von Leitern 'mit den metallischen Einsatzteilen gestattet, die in Kanälen eines Verbinders vorgesehen sind.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Platte aus einem wärmeleitenden Werkstoff mit einer Vielzahl von an einer Endfläche der Platte ausgebildeten Vorr.prüngen vorgesehen ist, welche Vorsprünge den Abständen der metallischen Einsatsteile in den Kanälen entsprechend voneinander entfernt vorgesehen sind und Seiten besitzen, welche zu den äußersten Enden der zugehörigen Vorsprünge konvergierend verlaufen, daß die Seiten mit einem nichtoxydierbaren und von Lot benetzbaren Material beschichtet sind, wobei-die Vorsprünge so dimensioniert sind, daß jedes ihrer äußeren Enden unter Berührung der jeweiligen Kanten des metallischen Einsatzteils durch die konvergierenden Seiten in den dem jeweiligen Vorsprung zugeordneten Kanal einführbar ist und daß Wärme durch die Lötvorrichtung " leitbar ist,* um innerhalb der Kanäle angeordnete leiter mit den metallischen Einsatsteilen zu verlöten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert- In dieser zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht eines Teils einer bekannten Leiter-Ausrichteinrichtung, die zusammen mit der Lötvorrichtung nach der Erfindung verwendet werden kann,

Pig. 2 eine Draufsicht von einem Verbinder mit Hilfe der in Pig. 1 dargestellten Leiter-Ausrichteinrichtung ausgerichtete Leiter,

Pig. 3 einen Teilquersehnitt durch eine Lötvorrichtung mit rechtwinkligen Vorsprüngen, welche zum Zwecke des Vergleichs mit der Lötvorrichtung nach der Erfindung dargestellt ist,

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Fig. 4- u und 4-b Teilquerschnitte in Längs- bzw. Querrichtung durch eine Lötvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5 einen Teilquerschnitt in Längsrichtung durch eine Aunführungsforin einer erfindungsgemäßen Lötvorrichtung,

Fig.· 6 einen Teilquerschnitt in Längsrichtung, der die Anwendung der erfindungsgemäßeh Lötvorrichtung zeigt, .

Fig. 7 einen Teilquerschnitt in Längsrichtung der in Fig. 3 dargestellten Lötvorrichtung mit rechtwinkligen Vorsprüngen,

Fig. 8 Seitenansichten zweier \rerschiedener Gestaltungsfcrraen A und B von Vorsprüngen mit kurvenförmig gestalteten Seiten nach einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 Seitenansichten zweier verschiedener Gestaltungsformen C und D von im Abstand voneinander angeordneten Vorsprüngen nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Fig.10 eine Teilseitenansicht einer Lötvorrichtung mit gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beschichteten oder plattierten Oberflächen.

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Die Lötvorrichtung nach der Erfindung kann zusammen mit-einer in Pig. 1 dargestellten bekannten Leiter-Aiisrichteinrichtung 2 verwendet werden. Bei dieser Einrichtung wird ein mehradriges Kabel 4 an einem Gestell 6 befestigt und es wird jede einseine Ader ·8 in eine Kut einer Einspannvorrichtung 10 eingeführt, in welcher Nuten in Abständen voneinander ausgebildet sind, welche den Abständen entsprechen, in welchen die Adern mit einem Verbinder Verlötet werden sollen. Die Enden der Adern werden von einem Halter 12 für "die Adern gehalten. Auf diese Weise sind die Adern ausgeriehtet und gehalten. Dann werden ein Trennmesser 14 und ein Abisoliermesser 16 automatisch auf eine Aufnähmestation abgesenkt. Die Adern 8 werden an der Stelle 9 geschnitten und an der Stelle 11 schneidet das Abisoliermesser 16 in die Isolierungen der Adern. Während das Abisoliermesser noch abgesenkt ist, wird das Ausrichtgestell 6 bewegt und es werden die Isolierungen durch das Abisoliermesser abgezogen. ·

Sodann werden das Trennmesser 14, das Abisoliermesser 16, die Einspannvorrichtung 10 und die Aufnahmestation 18 beiseite bewegt. Dann wird ein Verbinder 20 automatisch in die richtige Lage gebracht und es wird das Ausrichtgestell 6 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt, so daß die Leiter 22 der abisolierten Adern dem Verbinder 20 in der in Pig. 2 dargestellten Weise zugeführt·werden. Auf diese Weise sind die zur Verbindung der Adern 8 mit dem Verbinder 20 benötigten Arbeitsvorgänge mit Hilfe der Leiter-Ausrichteinrichtung 2 beträchtlich verringerbar.

Das Verlöten der Adern oder Drähte mit dem Verbinder muß jedoch noch immer von Hand vorgenommen werden und demzufoi-

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ge ist diese Arbeitsweise noch immer unbefriedigend und es sind gleichmäßige Lötverbindungen nur schwer zu erzielen. Demzufolge wird eine Lötvorrichtung benötigt, welche ■die Mehrzahl von Adern automatisch und gleichzeitig verlötet, üg. 3 zeigt eine vorgeschlagene automatische Lötvorrichtung, welche jedoch nicht gänslich befriedigen konn-r te und welche zum Vergleich und zum Zwecke eines besseren Verständnisses der Lötvorrichtung nach.der Erfindung beschrieben wird. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, werden die Leiter 22. der abisolierten Adern in metallischen Einsatzteilen 24 angeordnet, welche in Kanälen 26 im Verbinder vorgesehen sind. Das Lot 28 wird oberhalb der Einsatzteile 24 angeordnet. Die Lötvorrichtung 30 besitzt rechtwinklig geformte Vorsprünge. 33 j die in Abständen voneinander angeordnet sind, welche den Abständen der metallisdi.en Einsatzteile 24 voneinander entsprechen. Außerdem sind diese Vorsprünge 33 so breit und so lang ausgebildet, daß sie in die metallischen Sinsatzteile hinein abgesenkt w.erden können. Die Lötvorrichtung 30 wird automatisch auf das Lot 28 abgesenkt und schmilzt das Lot, wodurch die Adern 8, bzw. ihre Leiter 22 gleichzeitig und automatisch an den metallischen Einsatzteilen 24- des Leitungsverbinders'20 befestigt'werden. Eine Lötvorrichtung dieser Bauart ist jedoch nicht frei von Nachteilen« So sind beispielsweise die Mengen des in die metallischen Einsatzteile gelangenden Lotes nicht nur klein, sondern auch ungleichförmig. In ungünstigen Fällen erhalten bestimmte metallische Einsatzteile.nur wenig'Lot, wodurch keine zuverlössige Lötverbindung erhalten wird. Außerdem ist die Lebensdauer der Lötvorrichtung unbefriedigend kurz.

Die Fig. 4a und 4b zeigen von vorn und von der Seite gesehen einen Schnitt durch die Lötvorrichtung nach der Erfindung. Die Lötvorrichtung 32 weist eine Platte 34 auf, die

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einen Erhitzungsbereich 36 und am Ende ausgebildete Vorsprünge 38 besitzt. Jeder Vorsprung 38 besitzt zwei konvergierend verlauf ende Seiten 40, die in Pig. 4a als Seiten eines Dreiecks sichtbar sind. Die konvergierend verlaufenden Seiten 40 berühren die Kanten 42 der metallischen Einsatzteile 24, welche jeweils in den Kanälen 26 des Verbinders 20 vorgesehen sind. Die Ober

flächen der konvergierenden Seiten 40 sind nit einem Material 44, wie chemisch aufgebrachten Fickel, übersogen odor plattiert, welches die Oxydation verhindert und an welchem das Lot leicht haftet (dieses Material xd.rd vom Lot benetzt). Die übrigen Oberflächen der Lötvorrichtung 32, darunter auch die nichtkonvergierenden Seiten der Vorsprünge, sind mit ehern Material 46, wie Hartchrom, beschichtet oder plattiert, welches gleichfalls eine Oxydation verhindert, aber nicht vom Lot benetzt wird.

Wie die Ergebnisse von Versuchen zeigen, die mit der oben beschriebenen Lötvorrichtung 32 durchgeführt wurden, werden die besten Lötungen dann erzielt, wenn der Winkel θ zwischen den beiden konvergierenden Seiten 40 eines Vorsprungs 38 80° beträgt, wenn die metallischen Einsatzteile 24 in dem Isolationsiierkstoff 48 in Abständen "d" von 0,8 mm angeordnet sind und wenn die Länge "a" der Einsatzteile 5»5 die Breite "b" 1,4 ram und die Höhe "c" 1,0 mm beträgt. Dabei betrug der Außendurchmesser des Leiters 22 der abisolierten Adern' 0,5

Schlechte Lötungen ergaben sich als Folge einer verzögerten Wärmeleitung dann, wenn der Winkel 0 klein war. -und wenn die konvergierenden Seiten 40 der Vorsprünge 38 nicht mehr mit den Kanten 42 der metallischen Einsatzteile 24 in Berührung standen. Außerdem wurde gefunden, daß bei allmählich vergrößertem Winkel θ die Lötungen allmählich

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schlechter wurden. Die Lotungen waren jedoch für den praktischen Gebrauch so lange befriedigend, als geschmolzenes Lot 50 (Fig. 5)j welches an der Oberflache dicht an der Basis 52 der konvergierenden Seiten haftete, nicht so tief reichte, daß das Isolationsmaterial 4-'S zwischen den metallischen Einsatzteilen 24 verbrannt wurde.

Die Lebensdauer der Lötvorrichtung 32, welche Vorspränge 38 mit konvergierenden Seiten 40 aufweist, ist langer als die Lebensdauer der Lötvorrichtung 30, welche rechtwinklige Vorsprünge 32 hat. Als Grundkörper für die Lötvorrichtung diente eine Extpferplatte mit einer Dicke von 4 mm, die Erhitzungstemperatur betrug 300 C und als Lot diente ein Mischlot (mit einem Kern aus einem aktivierten Flußmittel, bestehend aus 60% Zinn und 40% Blei). Die Dicke der"chemisch aufgebrachten ITickel-Beschichtung oder -Plattierung betrug 30 /um.

Wenngleich die Gründe noch nicht ganz geklärt sind, auf welchen die "Überlegenheit der Lötvorrichtung mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Vorsprüngen gegenüber der Lötvorrichtung mit rechtwinkligen Vorsprüngen beruht, läßt sich folgendes annehmen: Wenn, wie in Fig. 6 dargestellt, die Lötvorrichtung 32 anfänglich (die Ausgangsstellung ist in Fig. 6 in ausgezogener Linienführung bezeichnet) auf das Lot 28 drückt, welches über die metallischen Einsatzteile 24 gelegt ist, so beginnt zunächst an den Spitzen 54 der Vorsprünge 38 das Schmelzen und Einschneiden in das Lot . Bewegen sich die Vorsprünge 38 weiter, so treten die konvergierenden Seiten 40 allmählich in das Lot 28 ein und schmelzen dasselbe, wie in Fig. 6 in gestrichelten Linien dargestellt. Dadurch wird die gesamte Länge des Lotes geschmolzen und'es haftet das Lot gleichmäßig an der vollen

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Länge der konvergierenden Seiten 40. Da die Oberflächen der konvergierenden Seiten 4-0 mit Nickel 44 beschichtet " oder plattiert sind, welches leicht von dem Lot benetzt wird, wohingegen der Rest der Lötvorrichtung mit Hartchrom beschichtet oder plattiert ist, welches nicht so leicht durch das Lot benetzbar ist, haftet das Lot gleichmäßig und gut an den abgeschrägten Seiten.

Gelangen die konvergierenden Seiten 40 mit den Kanten 42 der metallischen .Einsatzteile 24 in Berührung, wie in Fig. dtirch die unterste gestrichelte Linienführung dargestellt ist, so werden die metallischen Einsatsteile.24 sehr rasch erhitzt, da sie im Vergleich.zu den Leitern 22 der abisolierten Adern eine kleine Wärmekapazität besitzen. In dem Maß, wie die !Temperatur der metallischen Einsatzteil-.e ansteigt, läuft das an den konvergierenden· Seiten 40 haftende Lot' · längs der konvergierenden Seiten 40 nach unten und gelangt in gleichmäßigen Mengen in jedes metallische Einsätzteil Dadurch werden die Leiter 22 der abisolierten Adern mit dem Lot umgeben und durch die Wärmeeinwirkung wird die Lötung ausgeführt. .

Andererseits gelangt bei der Lötvorrichtung 30 mit den rechtwinkligen VorSprüngen 33 die Lötvorrichtung 30 mit dem Lot hauptsächlich an den Endflächen 56 der rechtwinkligen Vorsprünge 33 in Berührung,! wie aus Fig. 7 zu erkennen ist. Außerdem schneiden die vertikal verlaufenden Seiten 58 der rechtwinkligen Vorsprünge senkrecht zur Lotebene in das Lot ein, so daß lediglich ein vertikaler Querschnitt des Lotes ' . : mit der Lötvorrichtung in Berührung gelangt. Das hat zur Folge, daß das Lot lediglich örtlich und nicht in seiner ' ■ ganzen Länge erhitzt wird, wie dies bei der Lötvorrichtung ,32 mit ihren dreieckigen Vorsprängen 38 der Fall ist.

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-1C-- '

Solche örtlichen Spannungen führen dazu, .daß kleine Mengen an Lot an den Vorsprüngen'33 haften und.demzufolge fließen nur geringe Lotmengen um die Leiter 22. Das wiederum hat zur Folge, daß überflüssiges Lot nach der Lötung auf den metallischen Einsatzteilen zurückbleibt. Wenngleich gewisse Lotmengen an den Endflächen 56 der rechtwinkligen Vorsprünge 33 der Lötvorrichtung 30 haften, ist der Fluß . dieses Lotos auf die Leiter 22 nicht gut, was am horizontalen Verlauf der Endflächen liegt.

Außerdem wird der Fluß des Lotes auf die Leiter 22 stark durch die Oberflächenausbildungen der Endflächen 56 und der Leiter 22 beeinflußt, was zu ungleichmäßigen Plußmengen an Lot führt. Demzufolge sind gleichmäßige und zuverlässige Lötungen schwer zu erzielen. Außerdem sammelt sich Lot bei wiederholten Lotungen auf der Lötvorrichtung an und dieses angesammelte Lot fließt plötzlich auf die Leiter, wenn die Menge an angesammeltem Lot ein bestimmtes Maß überschritten hat. Dieses erschwert Lötungen von gleichmäßiger Qualität. Zusätzlich zu den Vorsprüngen 38 mit konvergierenden Seiten 40, die ein'Dreieck bilden, können im Rahmen des Erfindungsgedankens andere Ausführungsforraen verwendet werden, wie solche, deren konvergierende Seiten Kurvenzügen gemäß Fig. 8 (A und B) entsprechen.

Sind die Abstände oder 'Zwischenräume zwischen den metallischen Einsatzteilen groß, so können auch ebene Bereiche 60 zwischen den Vorsprüngen vorgesehen werden, wie in Fig. 9 (C) dargestellt. In diesem Fall ist jedoch darauf zu achten, daß das Lot nicht an den ebenen oder flachen Bereichen haftet. Die Ausbildung von Hohlkehlen oder Rinnen 62 in der Basis der Vorsprünge., wie in Fig. 9 (D) dargestellt, ist

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gleichfalls möglich.

Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich die konvergierenden Seiten der Vorsprünge mit Hickel plattiert oder beschichtet waren, können d5.e Yorsprünge 38 auch vollständig mit Nickel 44 beschichtet oder plattiert werden, wie in I?ig. 10 dargestellt. Ein solches vollständiges Vernickeln der Vorspränge 38 ist nicht erforderlich, wenn nicht zu erwarten ist, daS das Lot, mit Ausnahme der konvergierenden Seiten, wegen der Gestalt der Lötvorrichtung an den Vorsprüngen 38 haftet. (Dies kann beispielsweise dann der.-Fall sein, wenn die Dicke der Lötvorrichtung viel größer ist als die Breite des Lotstreifens). Um den BeschichtungsVorgang zu vereinfachen, kann die übrige Lötvorrichtung mit Hartchrom 46 beschichtet oder plattiert werden.

Im Hinblick auf die Hickel-Beschiehtung oder -Plattierung 44 sei unterstrichen, daß es sich bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung um eine solche Beschichtung handelt, die in einem Bad ohne Einwirkung eines elektrischen Stroms als sogenannte "electroless coating" abgeschieden wird.

genannte electroless coating

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß sich der' findungsgedanke in vielen Ausführungsformen verwirklichen läßt. Daraus ergibt sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, da diese lediglich zur Erläuterung 4er Erfindung dienen.

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Claims

Patentansprüche

1 ./Lötvorrichtung zum Verlöten einer Mehrzahl von Leitern mit Ϊ21 zugehörigen Kanälen eines Verbinders enthaltenen metallischen Einsatsteilen, dadurch gekennzeich net, daß eine Platte (34) aus einem wärmeleitenden. Werkstoff mit einer Mehrzahl von an einer Endfläche der .Platte ausgebildeten Vorsprüngeh (38) vorgesehen ist, Vielehe Vorspringe den Abständen der metallischen Eins.atzteile (24-) in den Kanälen (26) entsprechend voneinander entfernt vorgesehen sind und Seiten (40) besl tzen, welche

. zu den äußersten Enden der zugehörigen Vorsprünge konvergierend verlaufen, daß die Seiten mit einem nicht-oxydierenden und von Lot (28) benetzbaren Material (44) beschichtet sind, wobei die Vorsprünge so dimensioniert sind, daß jedes 5.hrer äußeren Enden unter Berührung der jeweiligen Kanten (42) des metallischen Einsatzteils durch die konvergierenden Seiten in den dem jeweiligen Vorsprung zugeordneten Kanal einführbar ist und daß VJärme durch die

■ Lötvorrichtung leitbar ist, um innerhalb der Kanäle, angeordnete Leiter (22) mit den metallischen Einsatzteilen zu verlöten. ' ·
2. Lötvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche der Platte (34) mit Ausnahme der konvergierenden Seiten (40) mit einem anderen nicht-oxydierbaren Material (46) beschichtet ist, welches nicht vom Lot (38) benetzbar ist.
3. Lötvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das BeSchichtungsmaterial (44) für die konvergierenden Seiten (40) Nickel ist oder enthält, vorzugsweise chemisch aufgetragenes Nickel, und das andere

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Beschichtungsnaterial (46) Hartchron ist oder enthält. ·
4. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspränge (5S) eine in Querschnitt dreieckige Gestalt besitzen und daß der von den konvergierenden Seiten (40) an den äußersten Punkten eingeschlossene Winkel 80° beträgt.
5. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3," dadurch ge ken*n zeichnet , daß die Vorspränge (38) eine in Querschnitt sinuswellenförmige Gestalt besitzen.
6. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die äußersten Punkte der Vorsprünge (38) abgerundet sind und daß die konvergierenden Seiten (40) abgerundet sind und v/eich in die äußersten Punkte übergehen.
7. Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorsprünge (38) voneinander durch Bereiche (60,62) getrennt sind.
8. Lötvorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den voneinander getrennten Vorsprüngen (38) ein Kanal (26) ausgebildet ist, mit dessen Hilfe der Wärmefluß aus der Lötvorrichtung zu den zwischen den Kanälen (26) liegenden Teilen (48) des Verbinders (20) verringerbar ist.

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