DE2739418C2

DE2739418C2 - Verfahren zum Herstellen einer Kontaktverbindung eines lackisolierten Drahtes mit einem Kontaktteil eines elektrischen Bauteiles durch Weichlöten sowie Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2739418C2
Application number: DE19772739418
Authority: DE
Inventors: Egon 8032 Gräfelfing Edinger; Friedrich 8000 München Pedall
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-01
Filing date: 1977-09-01
Publication date: 1985-11-28
Also published as: DE2739418A1

Description

a) das dielektrische Rohr (10) im Bereich der Rohrmündung von der mit einem Hochfrequenzgenerator (150) verbundenen Hochfrequenzspule (11) umgeben ist,

b) über der anderen Mündung des Rohres (10) eine Lotportioniervorrichtung (20) angeordnet ist und

c) in einem Steuerstromkreis (14', 15, 16, 17) den Steuerstromkreis unterbrechende Kontaktelektroden (8,9) geschaltet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, mit zwei Wärmequellen und zwei in Form einer Hochfrequenzschleife geschalteten Hochfrequenzspulen, wobei die zweite Hochfrequenzspule ein zweites dielektrisches Rohr im Bereich der Rohrmündung ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lotportioniervorrkhtung (20) eine Weiche (27) zugeordnet ist, über welche eine portionierte Lotmenge (12) dem Zuführungskanal (13) des ersten dielektrischen Rohres (10) oder dem Zuführungskanal (13') des zweiten dielektrischen Rohres (10') zuführbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zum Herstellen einer Kontaktverbindung eines lackisolierten Drahtes mit einem Kontaktteil eines elektrischen Bauteiles durch Weichlöten unter Verwendung einer portionierten Lotmenge und einei steuerbaren Wärmequelle.

Solche Verfahren mit zugehörigen Vorrichtungen sind bereits bekannt (DE-AS 26 12 071); dort können das von seiner Lackisolation befreite Ende des Drahtes und das Kontaktteil durch einen von einem elektrischen Hochfrequenzfeld einer Hochfrequenzschleife erzeugten Strom erwärmt werden. Die Einwirkungszeit der Wärmequelle auf die Lötstelle ist dort jedoch nicht auf das unbedingt erforderliche Zeitmaß begrenzt.

Oft besteht die Notwendigkeit, dünne, z. B. 40 um dikke larkisolierte Spulendrähte mit vergleichsweise eine große Masse aufweisenden Kontaktteilen zu verlöten. Derartige Kontaktteile sind die Anschlußelemente eines elektrischen Bauteiles, z. B. einer Spule od. dgl. Zur Herstellung einer guten Lötverbindung ist es erforderlich, das Kontaktteil vorzuwärmen; ein »Abschrecken« des schmelzflüssigen Lotes und damit »Kaltlötstellen« werden so verhindert. Bedingt durch die vergleichsweise große Masse des Kontaktteiles ist auch eine entsprechend langandauernde Einwirkungszeit der Wärmequelle auf das Kontaktteil erforderlich. Insbesondere beim halb- oder vollautomatischen Lötkontaktieren ist vorteilhaft, mit nur einer Wärmequelle zum Erwärmen des Kontaktteiles sowie zum Aufschmelzen des Lotes zu arbeiten. Es wurde schon vorgeschlagen, zum Lötkontaktieren eine portionierte Lotmenge zu verwenden, welche vor dem Lötprozeß der Lötstelle zugeführt wird. Auch ist es bekannt, beim Lötkontaktieren eines lackisolierten Drahtes mit einem Kontaktteil, die Lackisolation des Drahtes durch das schmelzflüssige Lot abzuschmelzen. Besitzt das Kontaktteil eine vergleichsweise große Masse und ist der zu kontaktierende Kupferdraht recht dünn, so besteht die Gefahr, daß bei lang andauernder Wärmeeinwirkung der Draht versprödet und/oder mit dem Lot legiert bzw. sich in der Lotschmelze auflöst. Bei geringen Erschütterungen des kontaktierten Bauteiles kann es daher vorkommen, daß der Draht im Bereich seiner Kontaktierungsstelle bricht. Wesentlich ist es daher, daß beim ordnungsgemäßen Lötkontaktieren die Einwirkungszeit der Wärmequelle so kurz wie möglich gehalten wird. Ist das Lot so weit erwärmt, daß es die Lackisolation des Drahtes abschmelzt, so kann davon ausgegangen werden, daß auch das mit dem Lot in Verbindung stehende Kontaktteil hinreichend vorgewärmt ist.

Durch die DE-OS 27 23 029 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktverbindung eines lackisolierten Drahtes mit einer metallischen Verbinderhülse durch Weichlöten bekannt, bei welchem die Verbinderhülse gequetscht und gleichzeitig durch elektrischen Strom erhitzt wird. Sowohl durch die Quetschung als auch durch die Hitze einer auf der Innenseite der Verbinderhülse schmelzenden Zinnschicht wird dann die Lackisolierung des eingesteckten Drahtendes mechanisch und thermisch aufgebrochen, so daß sich durch die Zinnschicht ein galvanischer Kontakt ergibt.

Durch die DE-OS 14 65 513 ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktverbindung eines isolierten Kabels mit einem Kontaktteil eines elektrischen Bauteiles durch Schweißen bekannt, bei welchem die Isolierung zwischen den zu verbindenden Teilen durch Wärmeeinwirkung beseitigt wird und die dabei gemessene Verringerung des Isolationswiderstandes zur

Steuerung des Kontaktier- bzw. Schweißvorganges verwendet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art, insbesondere beim Lötkontaktieren von vergleichsweise dünnen lackisolierten Kupferdrähten, die Einwirkungszeit der Wärmequelle auf die Lötstelle auf das unbedingt erforderliche Zeitmaß zu begrenzen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die portionierte Lotmenge auf das mit dem lackisolierten Draht belegte Kontaktstück bringt und das Kontaktstück an einem und den Draht am anderen Potential eines elektrischen Steuerstromkreises legt und nunmehr die zu kontaktierenden Teile und das Lot in der Reihenfolge erwärmt, daß zunächst das Kontaktteil und die Lotmenge die Löttemperatur erreichen und mittelbar den durch das Abschmelzen der Lackisolation des Drahtes entstehenden galvanischen Kontakt zum Abschalten der Wärmequelle nutzt.

Dadurch wird vorteilhafterweise eine genaue zeitliche Begrenzung der Wärmeeinwirkung auf die Lötsteile, insbesondere aber auf den empfindlichen Kupferdraht, bewerkstelligt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Erwärmung des Kontaktteiles sowie das Aufschmelzen der Lotportion durch einen von einem elektrischen Hochfrequenzfeld erzeugten elektrischen Wirbelstrom erfolgt. Die Hochfrequenzenergie erlaubt es, daß bedingt durch die vergleichsweise große Masse zunächst das Kontaktstück und die Lotportion erwärmt werden, hingegen der dünne Kupferdraht nur mittelbar über das schmelzflüssig werdende Lot durch die Lackschicht eine langsam ansteigende Erwärmung erfährt, bis daii das schmelzflüssige Zinn die Drahtisolation abschmelzt, worauf sodann aber die Wärmequelle sofort abschaltet.

Die zur Ausübung des Verfahrens dienende Vorrichtung zeichnet sich vorteilhafterweise dadurch aus, daß sie eine um ein dielektrisches Rohr liegende Hochfrequenzspule aufweist und daß das Rohr Zuführungskanal für die portionierte Lotmenge ist und daß ferner das Rohr mit einer Hochfrequenzspule über der Lötstelle des Bauteiles angeordnet ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine zur Ausübung des Verfahrens dienende Vorrichtung. Ein elektrisches Bauteil 1 trägt z. B. eine Spule; auf dem die Spule haltenden Spulenkörper 2 ist ein Kontaktteil 3 angeordnet. Ein Drahtende 4 der Spule ist durch einen Kanal 6 im Spulenkörper geführt und durch eine trichterförmige Einbuchtung 7 gefädelt. Eine als Klemmelektrode ausgebildete Kontaktelektrode 8 greift durch die Kupferisolierung des annähernd 40 μπι dicken Kupferdrahtes. Eine andere Kontaktelektrode 9 lastet gegen das Kontaktteil 3. Ober der trichterförmigen Einbuchtung 7 befindet sich ein dielektrisches Rohr 10, welches an seinem dem Kontaktteil zugekehrten Ende eine zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes dienende Hochfrequenzspule 11 trägt. Von einer hier nicht dargestellten Portioniervorrichtung ist eine Lotportion 12 durch den Zuführungskanal 13 des Rohres 10 in die trichterförmige Ausnehmung 7 des Kontaktteiles geführt. Durch Betätigung eines Schalters 14 wird ein Hochfrequenzgenerator 150 eingeschaltet und somit die Hochfrequenzspule erregt. Die beiden Elektroden 8 und 9 unterbrechen den ein Schaltrelais 14 enthaltenden Steuerstromkreis 15, 16, dessen Speisung über einen Transformator 17 erfolgt. Durch das Hochfrequenzfeld entstehen im Kontaktteil 3 und in der Lotportion 12 Wirbelströme, so daß sich diese Teile erwärmen. Bei einer bestimmten Temperatur, z. B. 240°, wird die Lotportion flüssig. Durch die Lotschmelze wird die vergleichsweise dünne Lackisolation des Kiipferdrahtes 4 abgeschmolzen. Es entsteht nunmehr ein galvanischer Kontakt zwischen dem über die Kontaktelektrode 9 an einem Potential des Steuerstromkreises liegenden Kontaktstück 3 und dem über die Kontaktelektrode 8 am anderen Potential des Steuerstromkreises liegenden Draht 4.

Dies hat zur Folge, daß das Relais 14 anspricht und die Stromzufuhr zum Hochfrequenzgenerator 150 unterbricht. Der Lötprozeß ist damit beendet Zur Beschleunigung des Abkühlvorganges ist es empfehlenswert, durch den Rohrkanal 13 einen Kühlluftstrom 18 zu blasen; dadurch wird ein nachträgliches Lösen des Kupferdrahtes im schmelzflüssigen Lot entgegengewirkt.

F i g. 2 zeigt eine ähnliche Vorrichtung, wobei jedoch hier zwei Hochfrequenzspulen 11 und 11' nach Art einer Hochfrequenzschleife gelegt sind. In einem Kunststoffgehäuse 19 befindet sich eine Spule 5', deren beide Drahtenden 4 und 4' durch jeweils einen Kanal 6 und 6' hindurchgeführt und durch die trichterförmigen Einbuchtungen 7 und T der Kontaktteile 3 und 3' gelegt sind. Wie ersichtlich, sind die Kontaktteile 3 und 3' voneinander durch den Spulenkörper 19 isoliert. Das Anlöten der Spulenenden an die Kontaktteile erfolgt, wie bei F i g. 1 beschrieben. Die Kontaktelektrode 8 steht mit dem in Form eines Tellers gebildeten Kontaktstück 3' und die Kontaktelektrode 3 mit dem in Form eines Ringes gebildeten Kontaktstück 9 in elektrischer Kontaktverbindung. Sobald das schmelzflüssige Lot die Lackisolation an den beiden Lötstellen abgeschmolzen hat, besteht über die Spule 5' eine galvanische Verbindung, so daß der Steuerstromkreis 15, 16 über das Relais 14 (Fig. 1) geschlossen ist. Durch das Abschalten des Hochfrequenzgenerators 150 wird somit die Wärmezufuhr zur Lötstelle augenblicklich unterbrochen. Es besteht auch die Möglichkeit, andere exakt steuerbare Wärmequellen, z. B. Halogenlampen., Laserlicht und dgl.

zu verwenden, sofern die Erwärmungsreihenfolge Kontaktteil/Zinn/Drahtisolation/Kupferleiter eingehalten wird.

F i g. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens. Sie besteht im wesentlichen aus dem Lotportionierer 20, aus den Wärmequellen 21 und den Kontaktelektroden 8 und 9 des Steuerstromkreises 15,16 (F i g. 1). Im vorliegenden Beispiel besteht der Portionierer aus dem Zustellmechanismus 22, der einen Lötmittel enthaltenden Lotdraht 12' von einer Vorratsrolle 23 in einzelnen Transportschritten abspult. Jeder Transportschritt entspricht der gewünschten Menge der Lotportion. Ein Portionierungsmesser 24 trennt die bemessene Lotportion vom Lotdraht. Die fallende Lotportion gerät in einen Trichter 25 und von dort durch den Rohrkanal (-wie bei F i g. 1 angedeutet) auf die Lotstelle des elektrischen Bauteiles 1 bzw. des Kontaktteiles 3. Benutzt man nur einen Portionierer 20 zum Beschicken von mehreren Lötstellen 26', 26, so dient eine Weiche 27 dazu, die Lotportion einmal in den Rohrkanal 13 und darauffolgend in den Rohrkanal 13' der Wärmequellen 21 einzuführen. Die Kontakte 8 und 9 sind in Pfeilrichtung 28 hub beweglich angeordnet und auf das jeweilige Kentaktteil (Fig. 1 oder F i g. 2) steuerbar. Die Wärmequellen 21 sowie die Kontakte 8 und 9 sind in einem Bock 29 gehalten, der in Form einer Brücke gebildet ist und unter dem in einer Führungsschiene 30 die Bauteile 1 sukzessive in die Lötposition gefahren werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktverbindung eines lackisolierten Drahtes mit einem Kontaktteil eines elektrischen Bauteiles durch Weichlöten unter Verwendung einer portionierten Lotmenge und einer steuerbaren Wärmequelle, dadurch gekennzeichnet, daß man die portionierte Lotmenge (12) auf das mit dem lackisolierten Draht (4) belegte Kontaktstück (3) bringt und das Kontaktstück an einem und den Draht am anderen Potential eines elektrischen Steuerstromkreises (15, 16) legt und nunmehr die zu kontaktierenden Teile und das Lot in der Reihenfolge erwärmt, daß zunächst das Kontaktteil und die Lotmenge die Löttemperatur erreichen und mittelbar den durch das Abschmelzen der Lackisülation des Drahtes entstehenden galvanischen Kontakt zum Abschalten der Wärmequelle (11) nutzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Kontaktteiles (3) sowie das Aufschmelzen der Lotportion (12) durch einen von einem elektrischen Hochfrequenzfeld erzeugten elektrischen Wirbelstrom erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man unmittelbar nach dem Abschalten der Wärmequelle (11, 21) die Lötstelle (25) mit einem Kühlmittel beaufschlagt.

4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine um ein dielektrisches Rohr (10) liegende Hochfrequenzspule (11) aufweist und daß das Rohr Zuführungskanal (13) für die portionierte Lotmenge (12) ist und daß ferner das Rohr mit der Hochfrequenzspule über der Lötstelle (25) des Bauteiles (1) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Wärmequellen (21) aufweist, die jeweils eine Hochfrequenzspule (11, 11') besitzen, die in Form einer Hochfrequenzschleife geschaltet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß