DE2514284C3 - Verfahren zum Herstellen einer oder mehrerer Lötverbindungen zwischen Anschlußdrähten und deren Verbindungselementen eines elektrischen Bauteiles sowie Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer oder mehrerer Lötverbindungen zwischen Anschlußdrähien und deren Verbindungselementen eines elektrischen Bauteiles, durch Tauchen der mit den zugehörigen Anschlußdrähten umwickelten AnschlüBelemente in ein Lotbad, wobei man zum Erzeugen einer stets gleichbleibenden Länge der Lötverbindungen die Anschlußstelle des Anschlußelementes auf eine vorbestimmte Tiefe in das Lotbad z;i taucht und dabei ein Absinken des Lotbadspiegels durch Zufuhr von Frischlot zum Lotbad ausgleicht sowie die sich beim Löten bildenden Flußmitteldämpfe absaugt. Fernerhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.

Das Tauchlöten von Teilen aller Art gehört seit langer Zeit zum Stand der Technik. So ist es auch bekannt, mit einer Lackisolationsschicht überzogene Anschlußdrähte durch Tauchlöten mit den zugehörigen Anschlußelementen zu kontaktieren. Beim Tauchen des

3!i Anschlußdrahtes ist ein auf etwa 365" C erwärmtes Lotbad löst sich die Lackisolationsschicht vom Anschlußdraht, so daß dieser nunmehr lötfähig ist. Es ist wesentlich, daß beim Tauchlöten eine vorgegebene Eintauchtiefe der Anschlußelemente mit den umwickelten Anschlußdrähten eingehalten wird. Als Lotbäder zum Tauchlöten von kleinen elektrischen Bauteilen dienen entsprechend kleine Lotbäder. Durch die beim Tauchen der Anschlußelemente hervorgerufene Entnahme von Lot sinkt der Lotbadspiegel im Lotbad.

Damit eine möglichst gleichbleibende Eintauchtiefe der Anschlußelemente eingehalten werden kann, benutzt man einen Anschlag und achtet darauf, daß der Lotbadspiegel auf einem gleichbleibenden Pegel verbleibt. Dies geschieht durch Zufuhr von Frischlot zum Lotbad. Es hat sich indessen gezeigt, daß es, insbesondere bei kleinen, d. h. nur höchstens 60 Millimeter langen und höchstens 10 Millimeter breiten Lotbädern, sogenannten Lotbecken, schwierig ist, durch eine manuelle Zufuhr von Frischlot eine genaue Pegelhöhe einzuhalten. Vor dem Tauchlöten werden die Anschlußstellen — meist ebenfalls durch Tauchen — mit einem Flußmittel beschichtet. Beim anschließenden Tauchlöten bzw. Kontaktieren verdampft das Flußmittel im hochtemperierten Lotbad, wobei die aufsteigen-

(k> den Dämpfe sich auf das Bauteil niederschlagen, dort kondensieren und sich verfestigen. Derartige Verunreinigungen sind nicht nur unschön, sie können auch Anlaß zu späteren Funktionsstörungen des betreffenden Bauelementes geben. Um diesen Nachteil sowie die Bildung von Dampfblasen an der Belotungsfläche zu vermeiden, wurde schon in der DT-OS 23 19 630 bei einer Lötvorrichtung für gedruckte Schaltungsplatten vorgeschlagen, beim Tauchlöten die sich bildenden

Dämpfe mittels einer Absaugvorrichtung abzusaugen. Die Absaugvorrichtung ist in der Art einer Glocke gebildet, sie deckt die Schaltungsplatte auf der die elektrischen Bauteile tragenden Fläche ab, wohingegen die Belotungsfläche dem Glockcnraum abgekehrt und dem Lotbadspiegel, zugekehrt ist. Wird an dem Glockenraum ein Vakuum angelegt, so werden die sich beim Tauchlöten zwischen dem Lotbadspiegel und der Belotungsflr.che bildenden Flußmitteldämpfe durch die in der Schaltungsplatte gelegenen Bohrungen abgesaugt. Eine derartige Verfahrensweise ist indessen nur bei mit Bohrungen versehenen Schaltungsplatten möglich, wobei der zusätzliche Nachteil besteht, daß unter dem Einfluß der Saugwirkung des Luftstromes durch diese Bohrungen Lotteilchen an die elektrischen Bauteile herantreten und dort zu Störungen führen. Üblich ist es auch über Lötvorrichtungen bzw. Lotbäder Absaugvorrichtungen zum Absaugen der aufsteigenden gesundheitsschädlichen Flußmitteldämpfe anzuordnen.

Zweck der Erfindung ist es, die Qualität der zu kontaktierenden Bauteile zu verbessern. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile ein Verfahren zur Herstellung einwandfreier und hinsichtlich ihrer Kontaktierungslänge genau bemessene Lotverbindungen zwischen Anschlußdrähten und deren Verbindungselementen eines elektrischen Bauteiles sowie eine zur Ausübung dieses Verfahrens dienenden Vorrichtung zu schaffen.

Ausgehend vom eingangs genannten Verfahren besteht die Erfindung darin, daß man die im Raum zwischen dem Lotbadspiegel und dem Bauteil entstehenden Flußmitteldämpfe quer zum Tauchhub des Bauteiles absaugt und ferner die Kontaktierungslänge der Anschlußstelle durch eine automatische Zufuhr von Frischlot zum Lotbad selbsttätig regelt, derart, daß die Höhe des Lotbadspiegels innerhalb eines vorgegebenen Pegelintervalles gehalten wird.

Durch diese erfinderische Verfahrensweise wird die Qualität der zu kontaktierenden Bauteile wesentlich verbessert. Durch die selbsttätige Regelung des Lotbadspiegels in Verbindung mit dem Absaugen der Flußmitteldämpfe im nahen Bereich ihrer Entstehung erhält man eine stets gleichbleibende und saubere Kontaktierungsfläche sowie deren Umgebung am Bauteil. Die Beiriebssicherheit der elektrischen Bauteile kann so wesentlich erhöht werden.

Ausgehend von einer Lötvorrichtung mit einem das schmelzflüssige Lot aufnehmenden, beheizbaren Lotbecken und einer Vorrichtung zum Tauchen eines Bauteiles in das Lotbecken und einem den Tauchhub begrenzenden Anschlag sowie einer Absaugvorrichtung /um Absaugen der Flußmitteldämpfe besteht die Erfindung darin, daß das Lotbecken mit einer Absaugvorrichtung zum Absaugen der Flußmitteldämpfe quer zur Richtung des Tauchhubes des Bauteiles sowie mit einer Vorrichtung zum selbsttätigen Zuführen eines Lötdrahtes in die Lotbadschmelzc ausgerüstet ist. Die Vorrichtung zum selbsttätigen Zuführen des Lötdrahtes in das schmelzflüssige Lot besteht vorteilhaft aus einer Leit- und Vorschubvorrichtung, wobei die Leitvorrichtung den Lötdraht in die Lotschmelze führt und die Vorschubvorrichtung den Lötdraht von einer Vorschubrolle abspult und ihn in die Lotschmelze fördert. r>'<' Absauevorrichtung zum Absaugen der Flußmitteldämpfe ist vorteilhaft unmittelbar über den (15 Lotspiegel des Lotbeckens angeordnet. Vorzugsweise bildet sie mit dem Lotbecken eine Baueinheit. Die 1 ntriraht-Vorschubvorrichtung besteht aus einem durch einen Motor angetriebenen, den Lötdraht fördernden Transportrad und einem damit in Eingriff stehenden, den Lötdraht führenden Leitrad. Das Leitrad ist in Fern: eines Zahnrades gebildet und besitzt eine quer zu den Zähnen verlaufende, dem Durchmesser des Lötdrahtes entsprechende Umfangsnut. Die Lötvorrichtung ist mit einem, eine Steuervorrichtung schaltenden Niveauschalter zur Regelung des Niveaus der Lotschmelze ausgerüstet. Fernerhin steht mit dem Lotbecken ein automatisch betriebener, den Lotbadspiegel von Zinnasche und sonstigen Verunreinigungen freihaltender Abstreifer in Verbindung. Vorteilhaft ist es, den Niveauschalter zur Regelung des Niveaus der Lotschmelze mit diesem Abstreifer zu verbinden. Vorzugsweise ist der Niveauschalter als Stiftelektrode gebildet. Das Lotbecken besteht aus einem beheizbaren Metallblock, in dem eine in Form einer L-förmigen Nut gebildete Ausnehmung gelegen ist; der lange Sieg der Nut ist das Löttauchbecken und der kurze Quersteg das Schmelzbecken für den Lötdraht. Der Lötdraht ist in einem Rohr geführt, wobei dieses Führungsrohr über dem Schmelzbecken der L-förmigen Nut mündet.

In den Zeichnungen sind eine zur Ausführung des erfinderischen Verfahrens dienende Lötvorrichtung nebst Einzelheiten hierzu dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Lötbecken 1 zum Tauchiöten, insbesondere zum Lötkontaktieren kleiner elektrischer Bauteile 3. Das Lötbecken besitzt eine hier im Längsschnitt dargestellte Nut 2, in der sich schmelzflüssiges Lot 4 befindet. Das Bauteil 3 trägt Anschlußelemente 5, im vorliegenden Falle Anschlußfahnen, um deren Enden 5^; jeweils ein Anschlußdrain 6 des Bauelementes gewickelt ist. Die Anschlußdrähte besitzen eine Lackisolationsschicht. Beim Eintauchen in das hochtemperierte Lot löst sich die Isolationsschicht vom Anschlußdraht. Mengenanteile dieser Isolationsschicht schwimmen einerseits auf der Lotschmelze, andere verdampfen. Vor dem Eintauchen der umwickelten Anschlußelemente in das schmelzflüssige Lot werden diese in einem vorhergehenden Arbeiisgang mit Flußmittel beschichtet. Das dargestellte Bauelement i wird beim Tauchkontaktieren bis auf die Höhe H — der hier nur beispielsweise dargestellten Anschläge 7

— abgesenkt. Dabei tauchen die Enden 5' der Anschlußfahnen bis etwa auf die Höhe 5 in das schmelzflüssige Lot ein. Beim Eintauchen der Anschlußelemente in die Lotschmelze verd nipft neben der Lackisolation auch das Lötflußmiuel. Sofern keine weitere Vorsorge getroffen wird, kondensieren die aufsteigenden Dämpfe an der der Lotschmelze zugekehrten Fläche 3' des Bauelementes. Zur Vermeidung dieses Nachteiles werden die sich zwischen dem Lotbadspiegel 4' und der dem Lotbad zugekehrten Fläche 3' des Bauteiles 3 und damit im Raum 8 aufhaltenden Dämpfe quer zur Tauchrichtung 9 des Bauteiles in Höhe unmittelbar über dem Lotbadspiegel

— wie durch die Pfeile iO dargestellt — abgesaugt. Durch diese Handlungsweise wird ein Kondensieren

der Flußmitteldämpfe sowie der abgedampften Reste der Lackisolation am Bauteil vermieden. Zur Erzeugung einer stets gleichbleibenden Kontaktierungslänge ist es erforderlich, auch den Lotbadspiegel 4' ständig innerhalb eines vorgegebenen Niveaupegels zu halten.

F i g. 2 zeigt die Lötvorrichtung in einer schaubildlichcn Ansicht. Wie ei Mcluüch, besitzt die irr. Lötbecken 1 eingebrachte Nut 2, und zwar in ihrer Ansicht von oben, eine im wesentlichen L-förmige Gestalt. Der lange Steg 11 dieser Nut ist die Tauchzone, welche in Fig. 1 im

wesentlichen im Längsschnitt dargestellt ist. Der kurze Quersteg 12 dieser Nut ist das Schmelzbecken für den Lötdraht 13. Dieser Lötdraht ist in einem Führungsrohr

14 gelagert; er steht mit einer in einem Schutzgehäuse

15 angeordneten Vorschubvorrichtung in Berührungsverbindung. Beim Betrieb der Vorschubvorrichtung erfolgt ein Vorschub des Lötdrahtes 13 in die Lotschmelze 4. Dies hat zur Folge, daß der Lötdraht abschmilzt, wobei sich die Nut 2 mit Lot füllt bzw. der Lotbadspiegel 4' ansteigt. Die Vorschubvorrichtung für den Lötdraht wird eingeschaltet, sobald der Lotbadspiegel 4' um ein vorgegebenes Maß absinkt. Wie ersichtlich, ist hier im Lötbecken, und zwar in Höhen über dem Lotbadspiegel, ein Schlitz 16 eingebracht, der sich nahezu über die gesamte Länge 11 der Nut erstreckt. Der Schlitz 16 steht mit einer Haube 18 in Verbindung, an dessen Stutzen 19 ein hier nicht dargestelltes Absauggebläse angeschlossen ist. Das Lötbecken ist vorzugsweise aus einem lotabweisenden Material hergestellt; es besitzt eine Bohrung, in der eine Heizpatrone 20 angeordnet ist. Eine weitere Bohrung dient zur Aufnahme eines die Heizung regelnden Wärmefühlers 21. Wie bei Lötbädern bekannt, wird die Temperatur des Lotbades ständig in einem engen Temperaturintervall gehalten. Es läßt sich nicht vermeiden, daß sich auf dem Lotbadspiegel 4' Schlacke, z. B. Reste der Lackisolierung sowie Zinnasche und sonstige Verunreinigungen ansammeln. Ein automatisch betriebener Abstreifer 22, von welchem im vorliegenden Beispiel nur die Schaufel dargestellt ist, bewegt sich in Richtung der strichpunktierten Linie 23 zunächst oberhalb des Lotbades und taucht sodann in das schmelzflüssige Lot ein, worauf der Rückhub und Arbeitshub einsetzt. Die sich beim Rückhub hinter der Kralle 24 ansammelnde Zinnasche u.dgl. wird über einen Wall 25 der Nut 2 gezogen und fällt sodann in ein Sammelbecken 26. Die Kralle 24 besitzt Seitenfianken 27, welche sich beim Rückhub des Abstreifers 22 gegen den Rand 28 des Lötbeckens legen, so daß seine Eintauchtiefe ständig gleichbleibend ist.

Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, trägt die Kralle 24 des Abstreifers 22 eine Stiftelektrode 29, welche unmittelbar in Richtung des Arbeitshubes 30 hinter der Kralle 24 des Kratzers 22 angeordnet ist. Diese Stiftelektrode dient als Niveauschalter zur Einregelung des Lotbadspiegels. Die sich beim Rückhub vor der Kralle bildende Zinnasche 31 gelangt nicht an die Stiftelektrode. Die Höhe der Bugwelle hinter der Kralle 24 ist bei stets gleichbleibender Arbeitshubgeschwindigkeit abhängig von in der Nut 2 enthaltenen Lotmenge. Die \nordnung ist hierbei derart getroffen, daß beim Eintauchen der Kralle 24 in die Lotschmelze 4.

z. B. bei 31', der Schaltstromkreis für die Stiftelektrode 29 abgeschaltet ist. Wie aus dem Diagrammzug 33 — oberhalb des Lotbades — zu ersehen, wird während des Arbeitshubes kurzzeitig ein im Schaltstromkreis 34 liegender Schalter 35 — wie im Diagrammzug bei 36 dargestellt — geschlossen. Dies hat zur Folge, daß nur dann ein Schaltimpuls erfolgt, wenn die Bugwelle 37, wie gestrichelt dargestellt, die Stiftelektrode in diesem Zeitpunkt berührt. Ein Signalumsetzer bekannter

ίο Bauart 38 ist derart eingerichtet, daß nur während des Abfragezyklus 36 ein Signal über die Leitungen 39 an einen Zeitgeber 40 geliefert wird, wenn während des Abfragezyklus kein Signal anliegt. Nur in diesem Falle wird über die Leitungen 41 ein Stellmotor 42 kurzzeitig in Betrieb gesetzt. Der Zeitgeber 40 schaltet den Motor 42 ein, wobei die Dauer der Einschaltung mittels einer Handhabe 43 in der Größenordnung zwischen einer und fünf Sekunden einstellbar ist. Der Motor 42 ist Teil des Vorschubmechanismus für den Lötdraht. Es versteht

m> sich, daß anstelle der Stiftelektrode 29 auch andere, das Lotbadniveau regelnde Vorrichtungen, z. B. Schwimmer, zur Anwendung kommen können. Indessen besitzt die im vorliegenden Beispiel gezeigte Stiftelektrode den Vorteil einer hohen Empfindlichkeit bei der Abfrage des

Z3 Lotbadniveaus.

In den F i g. 4 und 5 ist die Zustellvorrichtung für den Lötdraht dargestellt. Der Lötdraht wird von einer Vorratsrolle 44 mittels eines Transportzahnrades 45 abgezogen. Das Transportzahnrad sitzt auf der Welle 46 eines Untersetzungsgetriebes 47 des Motors 42. Ein Leitzahnrad 48 steht mit dem Transportzahnrad 45 im Eingriff. Das Leitzahnrad besitzt eine dem Durchmesser des Lötdrahtes entsprechend weit gehaltene Umfangsnut 49, zwischen welcher der Lötdraht geführt ist. Bei eingeschaltetem Motor 42 schiebt sich der Lötdraht durch das Führungsrohr 14 zum Schmelzbecken 12.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, anstelle der gezeigten Ausführungsform sowohl der Absaugdüse, nämlich dem Schlitz 16 im Lotbecken sowie der mittels eines Motors 42 betriebenen Vorschubvorrichtung für den Lötdraht 13 andere diesen Zweck erfüllenden Vorrichtungen zu verwenden. So kann z. B. die Absaugdüse als selbständiges Bauteil gebildet und unmittelbar über dem Rand 28' des Lotbeckem angeordnet sein. Ferner besteht die Möglichkeit, du. Transportvorrichtung für den Lötdraht, z. B. mit einen magnetbetriebenen Schieber zu betreiben; wesentlicl ist, daß die Lotmenge beim Absinken des Lotbadspie gels selbsttätig durch eine kontinuierliche oder diskonti nuicrliehc Zufuhr von F'rischlot, nämlich dem Lötdrahl dem Lotbecken zugeführt wird.

Hicr/u 2 Blatt Zeichnuneen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Lötverbindungen zwischen Anschlußdrähten und den Verbindungselementen eines elektrischen Bauteiles, durch Tauchen der mit den Anschlußdrähten umwickelten Anschlußelemente in ein Lotbad, wobei man zum Erzeugen einer stets gleichbleibenden Länge der Lötverbindung die Anschlußstelle des Anschlußelementes auf eine vorbestimmte Tiefe in das Lotbad taucht und dabei ein Absinken des Lotbadspiegels durch Zufuhr von Frischlot zum Lotbad ausgleicht sowie die sich beim Löten bildender Flußmitteldämpfe aus dem Raum zwischen dem Lotbadspiegel und der letzteren zugekehrten Fläche des Bauteiles absaugt, dadurch gekennzeichnet, daß man die im Raum (8) zwischen dem Lotbadspiegel (4') und dem Bauteil (3) entstehenden Flußmitteldämpfe quer zum Tauchhub des Bauteiles absaugt und ferner die Länge der Lötverbindung (5') durch eine automatische Zufuhr von Frischlot (13) zum Lotbad (2) selbsttätig regelt, derart, daß beim Tauchlöten die Höhe des Lotbadspiegels innerhalb eines vorgegebenen Pegelintervalles gehalten wird.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Lötvorrichtung mit einem das schmelzflüssige Lot aufnehmenden, beheizbaren Lotbecken und einer Vorrichtung zum Tauchen eines Bauteiles in das Lotbecken und einem den Tauchhub begrenzenden Anschlag sowie einer Absaugvorrichtung zum Absaugen der beim Löten entstehenden Flußmitteldämpfe, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotbecken (1) mit einer Absaugvorrichtung (16, 18, 19) zum Absaugen der Flußmitteldämpfe quer zur Richtung des Tauchhubes (9) des Bauteiles (3) sowie mit einer Vorrichtung (15, 42, 45, 48) zum selbsttätigen Zuführen eines Lötdrahtes in die Lotbadschmelze (4) ausgerüstet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötdraht-Vorschubvorrichtung ein durch einen Motor (42) angetriebenes, den Lötdraht (13) förderndes Transportzahnrad (45) und ein damit im Eingriff stehendes, den Lötdraht führendes Leitzahnrad (48) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitzahnrad (48) eine quer zu seinen Zähnen verlaufende, den Durchmesser des Lötdrahtes entsprechende Umfangsnut (49) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötvorrichtung einen mit einer Steuervorrichtung (38,40) zum Ein- und Ausschalten des Motors (42) in Verbindung stehenden Niveauschalter (29) zur Regelung des Niveaus (4') der Lotschmelze (4) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveauschalter (29) aus einer Stiftelektrode besteht und diese Stiftelektrode an einem die Zinnasche (31') vom Lotbadspiegel (4') streifenden Abstreifer (22) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Lotbecken (1) eine Absaugdüse (16,18) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotbecken (1) aus einem beheizbaren, lotabweisenden Metallblock besteht, wobei in diesem Metallblock eine Heizpatrone (20) und ein Wärmefühler (21) eingebracht sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet.daß das Lotbecken (1) in Form einer in einen Metallblock eingebrachten L-förmigen Nut gebildet ist, wobei der lange Steg der Nut das Löttauchbekken (11) und der kurze Quersteg das Schmelzbecken (12) für den Lötdraht (13) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötdraht (13) in einem Führungsrohr (14) geführt ist, wobei das Führungsrohr über dem Schmelzbecken (13) der L-förmigen Nut (2) mündet.