DE3134498C2 - Verfahren zur Verbindung von Einzelteilen durch Schweißen und gleichzeitiges Verlöten oder nur Verlöten - Google Patents

Verfahren zur Verbindung von Einzelteilen durch Schweißen und gleichzeitiges Verlöten oder nur Verlöten

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Technik der Mikroschweißung und Lötung im Gerätebau, und insbesondere auf Verfahren zur Verbindung von Einzelteilen; sie betrifft ein Verfahren zur Verbindung von Einzelteilen (2 und 3), vorwiegend von Einzelteilen mit kleinen Abmessungen, mittels ihres Zusammendrückens und Erhitzens mit Hilfe von Elektroden (1 und 1Δ), durch welche hintereinander drei Stromimpulse geschickt werden. Mit einem ersten und einem zweiten Stromimpuls werden der schmelzbare Isolationsüberzug (8) eines der Einzelteile (2) und das Lötmetall (4) in der Zone der Verbindung der Einzelteile (2 und 3) zerstört und die Einzelteile (2 und 3) werden zusammengeschweißt mit einem dritten Strom impuls, der den Elektroden (1 und 1Δ) vor der Abführung derselben von den Einzelteilen (2 und 3) zugeführt wird, werden das Lötmetall (4) und der schmelzbare Isolationsüberzug (8) geschmolzen, die Elektroden (1 und 1Δ) werden von den Einzelteilen (2 und 3) abgeführt, und der dritte Stromimpuls wird abgeschaltet. Die Erfindung kann im Gerätebau zur Verbindung beispielsweise von isolierten Drahtleitern mit Kontaktfeldern von Druckplatten eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung von Einzelteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Ein derartiges Verfahren ist ; ;s »Fachbuchreihe Schweißtechnik«. Band 51, 1967, S. 83 bis 85 bekannt Gemäß diesem bekannten Verfahren werden zwei Stromimpulse hintereinander zugeführt, von denen der erste Stromimpuls eine U-förmige Elektrode passiert und bewirkt, daß die Isolationsschicht auf einem Drahtleiter unterhalb der Elektrode entfernt wird. Die U-förmige Elektrode arbeitet mit einer Kontaktelektrode zusammen, die auf einer mit Lötmetall überzogenen Leiterschicht aufgepreßt ist, so daß der zweite Stromimpuls von der U-förmigen Elektrode durch die Einzelteile zur Kontaktelektrode fließen kann und dabei das Verlöten der Einzelteile bewirkt wird.
Ein weiteres ähnliches Verfahren ist aus der US-PS 32 63 059 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden den Elektroden hintereinander drei Stromimpulse zugeführt, wobei die ersten beiden Stromimpulse dazu dienen, einerseits einen schmelzbaren Isolationsüberzug im Bereich der Verbindungsstelle zu zerstören, während der zweite Stromimpuls dazu dient, die Schweißverbindung der Einzelteile an der Verbindungsstelle herzustellen. Nach Abheben der Elektroden von der Verbindungsstelle wird durch die Elektroden der dritte Stromimpuls geschickt, durch den die Elektroden auf eine solche Temperatur erhitzt werden, daß eventuell an den Elektroden zurückbleibende Reste des schmelzbaren Isolationsüberzugs abbrennen.
Bei diesen bekannten Verfahren werden nach dem Zusammenschweißen bzw. Zusammenlöten, der Einzelteile an den Rändern der Verbindungsstelle spitze Vorsprünge auf der Oberfläche der Einzelteile gebildet, die aus dem Isolationsmaterial des Isolationsüberzugs bestehen und welche die nachfolgende Verbindung von Schaltungselementen verhindern können. Außerdem führen diese bekannten Verfahren dazu, daß Teile der Oberfläche der Verbindungsstelle nach dem Lot- oder Schweißvorgang freiliegen und daher einer Korrosion ausgesetzt sind Bei den bekannten Verfahren wird die Elektrode in relativ kaltem Zustand von der Verbindungsstelle abgehoben.
Außerdem führen die bekannten Verfahren zu einer vergleichsweise geringen Festigkeit der Verbindungsstelle, die ca. bei 20 bis 25%, bezogen auf die Festigkeit eines isolierten Drahtes, liegt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs derart zu verbessern, daß die Verbindungsstelle eine höhere mechanische Festigkeit und eine höhere Korrosionsbeständigkeit erhält
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs.
Dadurch, daß sich der Verbindungsbereich unmittelbar nach Abheben der Elektroden noch im geschmolzenen Zustand befindet, wird erreicht, daß sowohl das Lötmetall als auch das geschmolzene Isolationsmaterial unter der Einwirkung der Kräfte der Oberflächenspannung zerfließen können und dadurch die Oberfläche der Verbindungsstelle von Lötmetall und von Isolationsmaterial gleichmäßig bedeckt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbindung von Einzelteilen,
F i g. 2 eine Schnittdarstellung der zu verbindenden Einzelteile nach dem Durchgang eines ersten Stromimpulses durch die Elektroden,
F i g. 3 eine Schnittdarstellung der zu verbindenden Einzelteile nach dem Durchgehen eines zweiten Stromimpulses durch die Elektroden,
Fig.4 eine Schnittdarstellung der zu verbindenden Einzelteile nach der Zuführung eines dritten Stromimpulses zu den Elektroden vor der Aütührung der Elektroden von den Einzelteilen, und
F i g. 5 eine Schnittdarstellung der verbundenen Einzelteile nach der Abführung der Elektroden von denselben.
Zwei V-artige Elektroden 1 und 1' (Fig. 1) sind mit einem Spalt zwischen sich an einem Einzelteil 2 in Form eines Drahtleiters mit einem schmelzbaren Isolationsüberzug angeordnet, der auf einem anderen Einzelteil 3 in Form einer Platte aufliegt. Ein Lötmetall 4 kann in Form eines Überzugs aus einer Zinn-Blei-Legierung beziehungsweise in Form eines Stabes zugeführt werden.
Die Elektroden 1 und 1' sind an Transformatoren 5,6 und 7 angeschlossen. Bei einer Durchführung des Verfahrens wurden als die zu verbindenden Einzelteile ein Kupferdraht mit einem schmelzbaren Isolationsüberzug mit einem Durchmesser von 0,1 mm und einer Schmelztemperatur des schmelzbaren Isolationsüberzugs von 36O0C und Kupfer-Kontaktfelder auf Rohdruckplatten verwendet, die einen galvanischen Überzug aus einer Zinn-Blei-Legierung mit einem Schmelzpunkt von 1830C und einer Stärke von 20-25 μηι aufweisen,
Die Umrißmaße der Kontaktfelder sind 1,8 χ 2,8 χ 0,05 mm. Als Elektroden 1 und Γ wurden zwei übliche V-artige Elektroden verwendet, die aus Molybdän ausgeführt sind und einen Spalt von 0,1 mm zwischen sich einschließen. Die Abmessungen der Arbeitsstirnfläche jeder Elektrode sind 0,3 χ 0,8 mm. Jede Elektrode 1 und 1' ist einzeln an ihren Transformator 5 bzw. 7 und beide zusammen sind an einen gemeinsamen Transformator 6 angeschlossen.
3 4
Eine Baugruppe für die Programmsteuerung (in den Elektroden 1 und Γ klebenden Resten des schmelzbaren Zeichnungen nicht gezeigt) der Vorrichtung wird so ein- Isolationsüberzuges 8 und des Lötmetalls 4 zerfließen gestellt, daß die Einschaltung des dritten Stromimpulses und unter der Einwirkung der Kräfte der Oberflächenfür die Erhitzung der Elektroden 1 und 1' vor der Abfüh- spannung die Oberfläche des entisolierten Abschnittes rung der Elektroden 1 und Γ von den Einzelteilen 2 und 5 des Drahtleiters (F i g. 5) überdecken. Die zurückgeblie-3 und die Abschaltung nach der Abführung der Elektro- benen Teilchen des schmelzbaren Isolationsüberzuges 8 den 1 und Γ von rten Einzelteilen 2 und 3, daß heißt nach und des Lötmetalls 4 verbrennen nach der Abführung der Unterbrechung des Metallkontaktes zwischen den der Elektroden 1 und Γ von den Einzelteilen infolge der Elektroden 1 und Γ und den Einzelteilen 2 und 3 erfolgt fortwährenden Zuführung des Stromimpulses und der
Die Energie des Stromimpulses wird so gewählt, daß io Erhitzung der Elektroden 1 und 1' auf eine erhöhte im Moment der Abhebung der Elektroden 1 und Γ von Temperatur.
den Einzelteilen 3 und 4 die Temperatur der Arbeits- Auf die gleiche Weise kann das Verfahren auch im
Stirnflächen der Elektroden 1 und 1' um das l,5fache der Falle der Verwendung anderer Typen von Elektroden, Schmelztemperatur eines besonders schwerschmelzba- beispielsweise einer vom Dreielektroden-Typ, einer V-ren Überzugs höher liegt (das heißt, daß sie ~ 540° C ist). 15 artigen und einer Widerstandselektrode verwirklicht
Der technologische Prozeß der Verbindung von Ein- werden. Als obligatorische Bedingung für die Verwirklizelteilen nach dem erfindungsgernäßen Verfahren be- chung des Verfahrens gilt daß die Elektroden 1 und 1' steht in folgendem. Nach dem Anordnen eines Drahtlei- von den Einzelteilen lediglich nach ihrer Erhitzung bis ters unter den Elektroden J und Γ und Andrücken des- auf eine Temperatur abgehoben «'erden, die die selben an das Kontaktfeld der Platte mit eine-.*. Druck 20 Schmelztemperatur eines besonders schwjrschmelzbavon 2,5 N wird durch die V-artigen Elektroden t und Γ ren Isolationsüberzuges 8 beziehungsweise des Lötmegleichzeitig der erste Stromimpuls von den Transforma- tails 4 übersteigt, wenn sich die letzteren in geschrmizetoren 5 bzw. 7 mit einer Dauer von 20 msek und einer nem Zustand befinden.
Impulsstärke von 0,5 J geschickt Unter der Einwirkung Das Verfahren mit den Merkmalen nach der Erfin-
des Impulses werden die Arbeitsstirnflächen der Elek- 25 dung ermöglicht es, Verbindungen von Einzelteilen, von troden 1 und Y auf eine Temperatur erhitzt, die die denen mindestens eines einen schmelzbaren Isolations-Schmelztemperatur des schmelzbaren Isolationsüber- überzug aufweist, mit erhöhter mechanischer Festigkeit zuges des Drahtleiters übersteigt und Korrosionsbeständigkeit infolge des Überziehens
Jede der erhitzten Elektroden 1 und 1' dringt in den des entisolierten Abschnittes des Drahtleiters 2 mit schmelzbaren Isolationsüberzug 8 (Fig. 2) bis zum 30 Schichten des Lötmetalls 4 und des Isolationsüberzuges Drahtkiter ein, erhitzt den Drahtleiter und drückt den 8 herzustellen.
schmelzbaren Isolationsüberzug 8 und das Lötmetall 4
unter dem Drahtleiter heraus bis zur Entstehung eines Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Kontaktes zwischen dem Drahtleiter und dem Kontakt-
feld der Platte. Dann wird der zweite Stromimpuls vom 35
Transformator 6 (mit einer Dauer von 20 msek und einer Stärke von 0,7 J) durch den gebildeten Kreis: Elektroden 1 und Γ und die Einzelteile 2 und 3 (Drahtleiter
und Kontaktfeld der Platte) geschickt indem man einen
lokalen Abschnitt der Einzelteile zwischen den Elektro- -to
den 1 und 1' zur Ausbildung einer Schweißverbindung
zwischen dem Drahtleiter und dem Kontaktfeld der
Platte erhitzt (die Temperatur der Erhitzung des lokalen
Abschnittes der Einzelteile ist gleich 750-8000C). Das
Herausdrücken des Lctmetaüs 4 unter dem Drahtleiter 45
heraus kann sowohl durch die Zuführung eines ersten
Stromimpulses als auch durch die Zuführung eines zweiten Stromimpulses in Abhängigkeit von der Energiestärke des jeweiligen Stromimpulses erfolgen.
Weiter wird durch die Elektroden 1 und Y der dritte 50
Stromimpuls von den Transformatoren 5 bzw. 7 (die
Dauer des Stromirnpulses beträgt 40 msek. Stärke 1 J)
zwecks Erhitzung dieser Elektroden 1 und Y, Schmelzung des Lötmetalls 4 und des schmelzbaren Isolationsüberzuges 8 geschickt. Dann wird in einer gewissen Zeit, 55
(5 msek), die für die Erhitzung der Arbeitsstirnflächen
der Elektroden t und Y bis auf eine Temperatur ausreicht, die die Schmelztemperatur eines besonders
schwerschmelzbaren Isolationsüberzuges 8 beziehungsweise des Lötmetalls 4 um 50—1000C übersteigt, ein 60
Kommando zum Hochheben der Elektroden 1 und Γ
gegeben. Die Elektroden 1 und Γ werden ohne Einstellung ihrer Erhitzung hochgehoben, wodurch Vorsprünge 9 (F i g. 3), die aus dem schmelzbaren Isolationsüberzug 8 entstehen, und Vortprünge 10, die aus dem Lötme- 65
tall 4 in der Zone der Verbindung der Einzelteile 2 und 3
entstehen, abschmelzen und über dem Einzelteil 2
(Fig.4) zusammen mit uen geschmolzenen, an den

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Verbindung von Einzelteilen, insbesondere kleinen Einzelteilen, von denen mindestens eines einen schmelzbaren Isolationsüberzug aufweist, durch Schweißen und gleichzeitiges Verlöten oder nur Verlöten, bei dem die Einzelteile unter Zuhilfenahme von heizbaren Elektroden zusammengedrückt und erwärmt werden, wobei der schmelzbare Isolationsüberzug im Bereich der Verbindungsstelle durch einen ersten, ein Aufheizen der Elektroden bewirkenden Stromimpuls zerstört wird und die Einselteile durch einen zweiten Stromimpuls dann miteinander verschweißt bzw. verlötet werden, dadurch gekennzeichnet, daß den Elektroden (1, V) vor Beginn deren Abhebens von den Einzeiteilen (2, 3) ein dritter Stromimpuls zugeführt wird, wodurch die Elektroden (1, V) und die Einzelteile (2, 3) auf eine Temperatur erhitzt werden, welche den Schmelzpunkt des Lötmetalls (4) und des Isolationsüberzugs (8) übersteigt, deren an den Elektroden (1, V) zurückbleibende Teilchen nach dem Abheben der Elektroden (1, 1') von den Einzelteilen durch den gleichen dritten Stromimpuls abgebrannt werden.
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