EP0200014A1 - Verfahren zum abreisssicheren Kontaktieren lackisolierter Drähte - Google Patents

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EP0200014A1 EP86104429A EP86104429A EP0200014A1 EP 0200014 A1 EP0200014 A1 EP 0200014A1 EP 86104429 A EP86104429 A EP 86104429A EP 86104429 A EP86104429 A EP 86104429A EP 0200014 A1 EP0200014 A1 EP 0200014A1
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0207—Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding

Definitions

  • the invention relates to a method for tearing-proof contacting enameled wires on contact elements. More particularly, the invention relates to the application of this method in electronic components such as RF choke with wire-wound ceramic, plastics or ferrite k emen.
  • RF choke with wire-wound ceramic, plastics or ferrite k emen.
  • Such chokes can be provided with connecting wires or can also be designed as so-called choke chips with connecting lugs.
  • the induction coils used are becoming smaller and smaller as part of a progressive miniaturization.
  • the winding wires used have an ever smaller diameter, which makes contacting the coil connections more difficult.
  • the enamel-insulated coil connections can have a diameter in the range from 30 to 100 ⁇ m (0.03-0.1 mm).
  • P 34 33 692.3 such a miniaturized RF choke in chip design is proposed, in which single-layer or multi-layer wound, lacquer-insulated wire must be contacted on plate-shaped contact elements.
  • lacquer-insulated coil connections have been contacted by manual, mechanized or even fully automated soldering. Temperatures of approx. 500 ° C are necessary especially for soldering such high temperature resistant enamelled wires. The heat radiation can damage the materials in the immediate soldering area.
  • Ultrasonic welding can advantageously be used for contacting, the lacquer insulation layer being equally broken up and the welding effect being achieved due to the mechanical effect of the ultrasound.
  • problems arise with diameters of enamel-insulated wires below 0.4 mm, since when welding the wire is weakened by the deformation at the connection point. Since the mechanical requirements can generally not be maintained, an additional cover plate has to be welded on to improve the mechanical strength. The latter is described specifically for laser welding in DE-OS 33 07 773. In the manufacture of HF choke coils, which are either manufactured with connecting wire or more recently with connecting lugs as so-called HF choke chips, this would mean an additional effort, since the cover plates have to be fed in before welding.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved method for contacting thin enamel-insulated wires on a metallic base. This method should be applicable in particular for choke coils in chip design.
  • the object is achieved in that the wire is deformed by the action of ultrasound while breaking the insulating layer and welded onto the contact element and that the entire deformation area is then coated with a drop of an organic or inorganic adhesive.
  • the method according to the invention can be easily integrated into a production line, and the welding and subsequent gluing can take place automatically.
  • a thixotropic adhesive substance which can be hardened quickly is preferably used as the adhesive.
  • HF choke coils with wire-wound ceramic, plastic or ferrite cores which are designed as so-called choke chips and have large-area connection lugs as contact elements
  • the insulated winding wire is placed around the terminal lug of the choke chip at each end, the wire end is welded to the terminal lug and the welding point is covered with organic or inorganic adhesive.
  • the insulated coil wire can be wound around the end of the connecting wire, the coil wire being welded to the connecting wire in the immediate vicinity of the core end and the entire stimulating area of the core end running around the wires with an organic or inorganic Adhesive is covered.
  • the advantages of ultrasound welding of enamelled wires such as reliable contacting and the low temperature load, are used and, likewise, the previous disadvantage of low strength is compensated for by the application of the adhesive.
  • Such adhesives are easy to handle and can be applied as drops to the weld. After curing, the adhesive is mechanically strong and in particular also resistant to temperature changes. The volume of the adhesive drop can be chosen so that the entire deformation point is enclosed. The result of this is that the strength of the contact is greater than the wire strength.
  • 1 means a metallic base, for example a contact element, on which a paint-insulated wire 2 is to be contacted.
  • Ultrasound welding can advantageously be used for this purpose, for which an ultrasound sonotrode with 10 and associated ultrasound anvil with 11 are indicated.
  • the insulation layers are broken up by the mechanical effect and the metallic parts are contacted by friction welding with simultaneous deformation.
  • a one-component adhesive is used as the adhesive. It is important for the intended use that the adhesive substance is thixotropic, i.e. dimensionally stable, is and hardens quickly. In automated production, a drop of the adhesive can then be applied to the welding point directly after welding, which hardens after passing through UV light after a few seconds, so that there is a shape 4 which encloses the deformed area of the wire 1.
  • an RF choke is designated 20.
  • Such chokes usually consist of a core 21, which can be made of ceramic, plastic or ferrite, with a single-layer or multi-layer winding 24 made of enamel-insulated round wire.
  • a core 21 which can be made of ceramic, plastic or ferrite, with a single-layer or multi-layer winding 24 made of enamel-insulated round wire.
  • the core 21 has end faces 22 with cutouts 23, into which connection tabs 25 with a platelet surface are introduced on the front and rear sides.
  • the connecting lugs 25 are bent at their free part so that they can be plugged onto printed circuit boards or the like.
  • connection lug 25 must be contacted with the winding wire 24:
  • the winding wire 24 is placed diagonally around the connection lug 25 and the end 26 of the winding wire 24 is welded on using ultrasound in the manner described above.
  • a drop of the specified adhesive is then applied to the surface of the connecting lug 25.
  • An approximately wart-shaped area 27 is formed, which covers the entire deformation area of the ultrasonic welding. After the adhesive has hardened, a mechanically stable connection is achieved.
  • an HF choke 30 has a ceramic, plastic or ferrite core 31, on which a wire winding 34 is located. On the end face 32 of the core end, a connecting wire 35 is led out, which can be anchored in the core 31.
  • the connecting wire 35 is to be contacted with the winding wire 34.
  • the end 36 of the winding wire 34 is wound at the end around the connecting wire 35 and thus welded in the immediate vicinity of the core 31 by ultrasound.
  • the entire area of the end face 37 of the core 31 surrounding the two wires 35 and 36 is covered with an organic or inorganic adhesive.
  • a grommet shape 37 can form during curing.

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Abstract

Die Kontaktierung von lackisolierten Drähten auf metallischen Unterlagen kann vorteilhafterweise durch Ultraschallschweißen erfolgen. Problematisch ist dabei bei dünnen Drähten, daß durch die Verformung die Festigkeit herabgesetzt wird und ein Abscheren erfolgen kann. Gemäß der Erfindung wird der Draht durch Ultraschalleinwirkung unter Aufbrechen der Isolierschicht verformt und auf die Unterlage aufgeschweißt und anschließend der gesamte Verformungsbereich mit einem Tropfen eines organischen oder anorganischen Klebemittels umhüllt. Das Verfahren ist insbesondere für sogenannte HF-Drossel-Chips (20), die als Kontaktelemente Anschlußfahnen (25) aufweisen, vorgesehen, aber auch bei HF-Drosseln (30) mit Anschlußdrähten (35) vorteilhaft anwendbar.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum abreißsicheren Kontaktieren lackisolierter Drähte an Kontaktelementen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Anwendung dieses Verfahrens bei elektronischen Bauteilen, wie HF-Drosselspulen mit drahtbewickelten Keramik-, Kunstoff-oder Ferritkemen. Derartige Drosseln können mit Anschlußdrähten versehen oder aber auch als sogenannte Drossel-Chips mit Anschlußfahnen ausgebildet sein.
  • Bei elektrischen Komponenten, wie z.B. bei Relais, Schützen und anderen Bauelementen, werden im Rahmen einer fortschreitenden Miniaturisierung die verwendeten Induktionsspulen immer kleiner. Dies bedeutet, daß die dabei eingesetzten Wickeldrähte einen immer geringeren Durchmesser haben, wodurch das Kontaktieren der Spulenanschlüsse schwieriger wird. Beispielsweise können die lackisolierten Spulenanschlüsse einen Durchmesser im Bereich von 30 bis 100 um(0,03 -0,1 mm) aufweisen. In der älteren deutschen Patentanmeldung P 34 33 692.3 wird eine derartige miniaturisierte HF-Drossel in Chipbauweise vorgeschlagen, bei der ein-oder mehrlagig gewickelter, lackisolierter Draht an plättchenförmige Kontaktelemente kontaktiert werden muß.
  • Bisher werden lackisolierte Spulenanschlüsse durch manuelles, mechanisiertes oder auch vollautomatisiertes Löten kontaktiert. Speziell für das Verlöten derartiger hochtemperaturfester Lackdrähte sind dabei Temperaturen von ca. 500 °C notwendig. Durch die Wärmestrahlung können die im inmittelbaren Lötbereich liegenden Werkstoffe geschädigt werden.
  • Zum Kontaktieren kann vorteilhaft das Ultraschallschweißen eingesetzt werden, wobei durch die mechanische Wirkung des Ultraschalls gleichermaßen die Lackisolationsschicht aufgebrochen und die Verschweißwirkung erreicht werden. Allerdings treten bei Durchmessern von lackisolierten Drähten unter 0,4 mm Probleme auf, da beim Anschweißen der Draht an der Verbindungsstelle durch die Verformung geschwächt wird. Da die gestellten mechanischen Forderungen im allgemeinen nicht aufrechterhalten werden können, muß bisher zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit ein zusätzliches Deckplättchen mit aufgeschweißt werden. Letzteres wird speziell für das Laserschweißen in der DE-OS 33 07 773 beschrieben. Bei der Fertigung von HF-Drosselspulen, die entweder mit Anschlußdraht oder auch neuerdings mit Anschlußfahnen als sogenannte HF-Drossel-Chips hergestellt werden, würde dies einen Mehraufwand bedeuten, da die Deckplättchen vor dem Verschweißen zugeführt werden müssen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Kontaktieren dünner lackisolierter Drähte auf eine metallische Unterlage anzugeben. Dieses Verfahren soll insbesondere für Drosselspulen in Chip-Bauweise anwendbar sein.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Draht durch Ultraschalleinwirkung unter Aufbrechen der Isolierschicht verformt und auf das Kontaktelement geschweißt wird und daß anschließend der gesamte Verformungsbereich mit einem Tropfen eines organischen oder anorganischen Klebemittels umhüllt wird.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich ohne weiteres in eine Fertigungslinie integrieren, wobei das Verschweißen und anschließende Verkleben automatisiert erfolgen kann. Als klebemittel wird vorzugsweise eine thixotrope Klebesubstanz verwendet, die schnell aushärtbar ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich speziell HF-Drosselspulen mit drahtbewickelten Keramik-, Kunststoff-oder Ferritkernen, die als sogenannte Drossel-Chips ausgebildet sind und als Kontaktelemente großflächige Anschlußfahnen aufweisen, kontaktieren. Dabei wird der isolierte Wickeldraht jeweils endseitig um die Anschlußfahne des Drossel-Chips gelegt, das Drahtende an die Anschlußfahne angeschweißt und die Schweißstelle mit organischem oder anorganischem Klebemittel überdeckt. Bei HF-Drosseln mit Anschlußdrähten als Kontaktelemente kann dagegen der isolierte Spulendraht jeweils endseitig um den Anschlußdraht gewickelt werden, wobei der Spulendraht in unmittelbarer Nähe des Kernendes an den Anschlußdraht angeschweißt wird und der gesamte, um die Drähte laufende Stimbereich des Kemendes mit einem organischen oder anorganischen Klebemittel abgedeckt wird.
  • Bei der Erfindung werden die Vorzüge des Ultraschallschweißens von Lackdrähten, wie sichere Kontaktierung und die geringe Temperaurbelastung, genutzt und gleichermaßen der bisherige Nachteil der geringen Festigkeit durch das Aufbringen des Klebemittels kompensiert. Solche Klebemittel sind einfach handhabbar und können als Tropfen auf die Schweißstelle aufgebracht werden. Nach dem Aushärten ist der Kleber mechanisch fest und insbesondere auch temperautrwechselbeständig. Das Volumen des Klebetropfens kann so gewählt werden, daß die gesamte Verformungsstelle umschlossen wird. Im Ergebnis wird dadurch erreicht, daß die Festigkeit der Kontaktierung größer als die Drahtfestigkeit ist.
  • Bei der Verwendung des Verfahrens für elektronische Bauteile werden nicht nur die geforderte Verbesserung der mechanischen Stabilität bei gleichzeitiger Fertigungsvereinfachung erzielt; es wird auch erreicht, daß die Schweißstelle des Bauteiles gegen klimatische und korrosive Einflüsse geschützt ist. Die Schweißstelle oder das gesamte Bauteil kann darüber hinaus auch mit mechanisch festen Überzügen ummantelt werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben such aus nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen
    • FIG 1a) und b) das Prinzip des Kontaktierungsverfahrens.
    • FIG 2 einen neuartigen HF-Drossel-Chip in perspektivischer Darstellung, bei dem die Erfindung verwendet ist und
    • FIG 3 eine Schnittdarstellung einer herkömmliche HF-Drossel mit Anschlußdraht unter Verwendung der Erfindung.
  • In FIG 1 bedeutet 1 eine metallische Unterlage, beispielsweise ein Kontaktelement, worauf ein lackisolierter Draht 2 kontaktiert werden werden soll. Dafür kann vorteilhaft das Ultraschallschweißen verwendet werden, wofür eine Ultraschallsonotrode mit 10 und zugehöriger Ultraschallamboß mit 11 angedeutet sind. Beim Ultraschallschweißen werden durch die mechanische Wirkung die Isolationsschichten aufgebrochen und durch Reibschweißung die metallischen Teile unter gleichzeitiger Verformung kontaktiert.
  • Problematisch ist allerdings das Ultraschallschweißen bei Drähten geringen Durchmesssers, insbesondere unter 0,4 mm, da es hier durch die Verformung zu einem Abscheren des Drahtes kommen kann. Wenn gemäß FIG 1 nach dem Aufschweißen auf due Kontaktstelle ein Tropfen eines geeigneten Klebemittels aufgebracht wird, läßt sich der gesamte gegen Abscherung gefährdete Bereich schützen und somit eine sichere mechanische Verbindung erreichen.
  • Insbesondere für das Ultraschallschweißen von Drähten unter 100 um Durchmesser ist es wichtig, durch den Andruck der Sonotrode 10 den Draht 1 vorab zu verformen und anschließend den Schall einwirken zu lassen. Dabei werden beispielweise mit einer Ultraschallfrequenz von 40 kHz und Andruckkräften zwischen 2 und 10 N gearbeitet, wobei die Leistungen üblicherweise im Bereich bis zu einigen Watt liegen.
  • Als Klebemittel wird beispielsweise ein Einkomponenten klebstoff verwendet. Wichtig für den bestimmungsmäßigen Gebrauch ist dabei, daß die Klebesubstanz thixotrop, d.h. formbeständig, ist und schnell aushärtet. Bei einer automatisierten Fertigung kann dann unmittelbar nach der Schweißung ein Tropfen des Klebemittels punktuell auf die Schweißstelle aufgebracht werden, der bei Durchlauf durch UV-Licht nach wenigen Sekunden aushärtet, so daß sich eine Form 4 ergibt, die den verformten Bereich des Drahtes 1 umschließt.
  • In FIG 2 ist eine HF-Drossel mit 20 bezeichnet. Solche Drosseln bestehen üblicherweise aus einem Kern 21, der aus Keramik, Kunststoff oder Ferrit bestehen kann mit eine darauf befindlichen ein-oder mehrlagigen Wicklung 24 aus lackisoliertem Runddraht. Im Rahmen einer Miniaturisierung solcher elektronischer Bauteile (bspw. 3,2mm x 2,5mm x 1,5 mm und 40 um-Draht für Nenninduktivitäten von 0,068 -8,2 tiH bei 2 MHz Meßfrequenz) ist man dazu übergegangen, statt der bisher üblichen Anschlußdrähte großflächige Kontaktelemente vorzusehen. Dazu weist der Kern 21 Stirnenden 22 mit Aussparungen 23 auf, in den front-und rückseitig plättchenflächige Anschlußfahnen 25 eingebracht sind. An ihrem freien Teil sind die Anschlußfahnen 25 abgeknickt, so daß sie auf Leiterplatten od. dgl. gesteckt werden können.
  • Die Anschlußfahne 25 muß mit dem Wickeldraht 24 kontaktiert werden: Hierzu wird der Wickeldraht 24 diagonal um die Anschlußfahne 25 gelegt und das Ende 26 des Wickeldrahtes 24 in oben beschriebener Weise mittels Ultraschall aufgeschweißt. Auf die Fläche der Anschlußfahne 25 wird anschließend ein Tropfen des angegebenen Klebers aufgebracht. Es bildet sich ein in etwa warzenförmiger Bereich 27, der den gesamten Verformungsbereich des Ultraschallschweißens überdeckt. Nach Aushärten des Klebers ist eine mechanisch stabile Verbindung erreicht.
  • In FIG 3 weist eine HF-Drossel 30 einen Keramik-, Kunststoff-oder Ferritkern 31 auf, auf dem sich eine Drahtwicklung 34 befindet. Auf der Stirnfläche 32 des Kernendes ist ein Anschlußdraht 35 herausgeführt, der im Kern 31 verankert sein kann.
  • Der Anschlußdraht 35 soll mit dem Wickeldraht 34 kontaktiert werden. Dazu wird das Ende 36 des Wickeldrahtes 34 endseitig um den Anschlußdraht 35 gewickelt und damit in unmittelbarer Nähe des Kernes 31 durch Ultraschall verschweißt. Anschließend wird der gesamte, um die beiden Drähte 35 und 36 umlaufende Bereich der Stimfläche 37 der Kemes 31 mit einem organischen oder anorganischen Klebemittel bedeckt. Beim Aushärten kann sich in etwa eine Tüllenform 37 ausbilden.
  • Es hat sich gezeigt, daß durch eine kombinierte Schweiß-und Klebverbindung von dünnen lackisolierten Drähten mit den Kontaktelementen bei den Bauteilen nach FIG 2 und 3 eine Festigkeit erreicht wird, die größer ist als die Drahtfestigkeit. Messungen des Übergangswiderstandes sowie Temperaturwechsel-und weitere elektrische Prüfungen ergaben hinreichend gute Werte.
  • Vorteilhaft ist bei den vorstehend beschriebenen. Beispielen weiterhin, daß die Schweißstelle auch gegen klimatische und korrosive Einflüsse geschützt ist.

Claims (4)

1. Verfahren zum abreißsicheren Kontaktieren lackisolierter Drähte an Kontaktelementen, insbesondere zur Anwendung bei elektronischen Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht durch Ultraschalleinwirkung unter Aufbrechen der lsolationsschicht verformt und auf das Kontaktelement geschweißt wird und daß anschließend der gesamte Verformungsbereich mit einem Tropfen eines organischen oder anorganischen Klebemittels umhüllt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebemittel eine thixotrope Klebesubstanz verwendet wird, die schnell aushärtbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung bei HF-Drosselspulen mit drahtbewickelten Keramik-, Kunststoff-oder Ferritkernen, die als sogenannte Drossel-Chips ausgebildet sind und als Kontaktelemente plättchenförmige Anschlußfahnen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Wickeldraht (24) endseitig um die Anschlußfahnen (25) des Drosselchips (20) gelegt und die Drahtenden - (26) mit den Anschlußfahnen (25) verschweißt werden und daß die Schweißstellen auf den Anschlußfahnen (25) mit einem organischen oder anorganischen Klebemittel (27) abgedeckt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Anwendung bei HF-Drosselspulen mit drahtbewickelten Keramik-, Kunstoff-oder Ferritkemen, die als Kontaktelemente Anschlußdrähte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Wickeldraht (34) endseitig um die Anschlußdrähte (35) gewickelt und die Drahtenden (36) in unmittelbarer Nähe der Kernenden (32) mit den Anschlußdrähten (35) verschweißt werden und daß die um die Drähte (35, 36) laufenden Stimbereiche der Kernenden (32) durch ein organisches oder anorganisches Klebemittel (37) abgedeckt werden.
EP86104429A 1985-04-15 1986-04-01 Verfahren zum abreisssicheren Kontaktieren lackisolierter Drähte Expired - Lifetime EP0200014B2 (de)

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DE3513435 1985-04-15

Publications (3)

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EP0200014A1 true EP0200014A1 (de) 1986-11-05
EP0200014B1 EP0200014B1 (de) 1990-03-14
EP0200014B2 EP0200014B2 (de) 1994-08-24

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JP (1) JPH0815126B2 (de)
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