NL1025340C2 - Schakelaar met laserlas- of soldeerverbindingen. - Google Patents

Description

SCHAKELAAR MET LASERLAS- OF SOLDEERVERBINDINGEN

5 De uitvinding heeft betrekking op een schakelaareenheid voor een elektrisch gereedschap, waarbij de schakelaareenheid is ingericht voor het beheersen van het aan een tot het elektrisch gereedschap behorende elektromotor toe te voeren vermogen, waarbij in de schakelaareenheid metalen onderdelen 10 zijn aangebracht.

Een dergélijke schakelaareenheid is algemeen bekend, bijvoorbeeld in de vorm van een schakelaareenheid voor een boormachine.

Dergelijke schakelaareenheden kunnen bestaan uit 15 eenvoudige schakelaars, waarbij de elektromotor kan worden in- of uitgeschakeld, maar zij kunnen ook worden gevormd door gecompliceerdere schakelaareenheden, waarbij niet alleen een in- en uitschakeling kan plaatsvinden, doch waarbij tevens j het vermogen tussen de uitgeschakelde stand en het volledige j ! 20 vermogen liggende waarden kan worden geregeld, bijvoorbeeld i voor het regelen van het toerental of het koppel van de elektromotor.

Zeker voor de tot deze laatste categorie behorende schakelaareenheden is een aantal metalen onderdelen aanwezig 25 dat onderling moet worden verbonden.

Dit betreft in eerste instantie uiteraard metalen onderdelen in de vorm van geleiders voor elektrische stroom, maar ook metalen onderdelen welke dienen voor het afvoeren van warmte uit de warmte dissiperende componenten, zoals 30 halfgeleiders, koelplaten en dergelijke.

Volgens de stand van de techniek worden dergelijke onderdelen bijvoorbeeld door middel van klemverbindingen met elkaar verbonden.

1025340

2 I

Er wordt overigens op gewezen dat bij dergelijke I

schakelaareenheden bij voorkeur gebruik wordt gemaakt van een I

printplaat, meestal in de vorm van een keramische printplaat, I

die ook wel bekend is als een "hybrid" waarop koperen of I

5 zilverhoudende sporen zijn aangebracht, en waarop de diverse I

componenten zijn aangebracht of geïntegreerd. I

Voor het aanbrengen van losse componenten waaronder I

elektrische en mechanische onderdelen op dergelijke I

printplaat wordt doorgaans gebruik gemaakt van klassieke I

10 soldeerprocessen. I

Een dergelijke schakelaareenheid bevat echter meer I

metalen onderdelen, bijvoorbeeld aansluitdraden, die veelal I

door middel van een soldeer verbinding met de op de I

printplaat aanwezige sporen zijn verbonden. I

15 Hiervoor kan echter ook gebruik gemaakt worden van I

verbindingen van starre metalen delen, die bijvoorbeeld door I

middel van een klemverbinding met de printplaat zijn I

verbonden. Ook omvatten dergelijke schakelaareenheden wel I

metalen schakelarmen en dergelijke, welke door middel van I

20 klenrverbindingen onderling zijn verbonden. Het gebruik van I

dergelijke klemverbindingen is productietechnisch I

aantrekkelijk, maar het is niet altijd duurzaam. I

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen I

van een dergelijke schakelaareenheid, waarbij de tussen I

25 metalen onderdelen aanwezige verbinding duurzamer is. I

Dit doel wordt bereikt, doordat tenminste een aantal van I

deze onderdelen door middel van een door het smelten van I

metaal verkregen verbinding onderling is verbonden, en I

doordat de energie voor het veroorzaken van het smelten van I

30 het metaal door laser is toegevoerd. I

Als gevolg van deze maatregelen wordt een door het lassen I

of solderen gevestigde, duurzame verbinding verkregen. Om, I

binnen de kleine afmetingen van een dergelijke I

1025340 I

3 schakelaareenheid het las- of soldeerproces te kunnen beheersen, wordt gebruik gemaakt van het toevoeren van energie door middel van laserlicht. Het is immers alleen met een dergelijke techniek mogelijk het lasproces zo nauwkeurig 5 in tijd, plaats, en energie te beheersen.

Hierbij worden, voor het doel van de onderhavige octrooiaanvrage ook de op een dergelijke starre printplaat aanwezige sporen beschouwd als starre onderdelen.

Hierbij wordt erop gewezen, dat voor bij het maken van de 10 uit de stand van de techniek bekende golfsoldeertechnieken of reflowsoldeertechnieken. Hierbij wordt immers alleen een verbinding gevestigd die bedoeld is voor het elektrisch verbinden van elektrische componenten met een drager en voor het mechanisch hierop bevestigen van dergelijke componenten. 15 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op componenten en verbindingen die aan zwaardere mechanische belastingen onderhevig zijn. Dit geldt in het bijzonder, doch niet uitsluitend voor de componenten welke een verbinding vormen met de beweegbare onderdelen van een schakelaar. Door deze 20 beweging worden dergelijke componenten immers zeer zwaar belast.

Het overgrote deel van de verbindingen waarop de bevestigingstechniek volgens de onderhavige uitvinding kan worden toegepast, bevindt zich binnen de schakelaareenheid, 25 en wel veelal binnen de, rondom deze schakelaareenheid aangebrachte behuizing. Het is overigens tevens mogelijk, dat een dergelijke schakelaareenheid voorzien is van verbindingen buiten de schakelaareenheid, bijvoorbeeld buiten de behuizing.

30 Hierbij betreft het hoofdzakelijk verbindingen met uitwendige componenten van de schakelaareenheid, die, bijvoorbeeld, ter verbetering van de warmteafvoer aan de buitenzijde van de schakelaareenheid zijn aangebracht, of 1025340

I 4 I

I componenten die een uitwendige elektrische verbinding met de I

I schakelaareenheid vormen. I

I Zoals gezegd betreft dit verbindingen, die niet alleen I

I voor een elektrische verbinding zorg dragen, doch tevens voor I

I 5 een mechanische. I

I De onderhavige uitvindinge betreft tevens een werkwijze I

I voor het vormen van een verbinding tussen metalen onderdelen I

I van een schakelaareenheid die is ingericht voor het besturen I

I van het aan een tot het elektrisch gereedschap behorende I

I 10 elektromotor toe te voeren vermogen, welke werkwijze wordt I

I gekenmerkt doordat de verbindingen tussen metalen delen van I

I de schakelaareenheid worden gevormd door het door toevoeren I

I van warmte smelten van metaal en dat de warmte door I

I laserlicht wordt toegevoerd. I

I 15 Hiermede worden de voordelen behaald die in de I

I toelichting van de inrichtingsconclusie uiteen zijn gezet. I

I Het smelten van het metaal kan worden gevormd door het I

I metaal waarvan de te verbinden onderdelen zijn gemaakt; men I

I spreekt dan van lassen, maar kan ook door een ander metaal I

I 20 worden gevormd. Dan is er sprake van solderen. I

I Bij voorkeur zijn door het smelten ten minste twee starre I

onderdelen met elkaar verbonden. I

I Hierbij wordt er op gewezen, dat voor het solderen van de I

I componenten op de printplaten uit de stand van de techniek I

I 25 andere werkwijzen bekend zijn; dergelijke werkwijzen worden I

I uiteraard van de uitvinding uitgesloten. I

I Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden I

I toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen, waarin I

I voorstellen: I

I 30 figuur 1: een schematisch perspectivisch aanzicht van een I

I huishelft van een schakelaar volgens de onderhavige I

I uitvinding, waarbij een lasverbinding is toegepast; I

I m?5340 5 figuur 2: een schematisch perspectivisch aanzicht van een geleiderstructuur, waarop een condensator is aangebracht, evenals een printplaat; figuur 3: een schematisch perspectivisch aanzicht van een 5 schakelaarhelft, waarbij door middel van een soldeerverbinding een printplaat is aangebracht; en figuur 4: een schematisch perspectivisch aanzicht van een halfgeleider met drie aansluitpennen, waarop drie starre metalen geleiders door middel van solderen zijn bevestigd.

10 In figuur 1 is een van kunststof vervaardigde schakelaarhuishelft 1 afgebeeld. Een dergelijke schakelaarhuishelft 1 moet met een daarop passende schakelaarhuishelft worden gecombineerd voor het vormen van een schakelaarhuis, waarin de diverse componenten van de 15 schakelaareenheid zijn aangebracht. In het schakelaarhuis 1 is een geleiderstructuur 2 aangebracht, welke bijvoorbeeld vervaardigd is van koper. Een dergelijke structuur is bijvoorbeeld vervaardigd uit een koperen plaat door stansen én het vervolgens omzetten van bepaalde plaatstukken. Een 20 dergelijke geleidereenheid 2 wordt vervolgens in een huishelft geplaatst. Ter fixatie kunnen daarna bijvoorbeeld bepaalde onderdelen van de geleiderstructuur opnieuw worden omgezet.

Deze geleiderstructuur 2 is voorzien van twee omgebogen 25 delen 3, respectievelijk 4, waaraan de draden 5, respectievelijk 6 van een condensator 7 zijn bevestigd. Volgens de uitvinding is het desbetreffende bevestigingsproces uitgevoerd door middel van lassen. Dit lassen moet op zeer nauwkeurige wijze plaatsvinden om de in 30 het algemeen van kunststof vervaardigde huishelft niet te beschadigen. Hiertoe wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van laser. Het zal duidelijk zijn dat laser niet alleen gebruikt kan worden van een lasverbinding, doch tevens van een 1025340

I 6 I

I soldeerverbinding. Hierbij zal dan bovendien materiaal moeten I

I worden toegevoerd voor het maken van de soldeerverbinding. I

I Tevens wordt erop gewezen dat, alhoewel hierboven starre I

I elementen met elkaar zijn verbonden, de verbindingstechniek I

I 5 volgens de uitvinding eveneens kan worden gebruikt voor I

I flexibele elementen, zoals verbindingsdraden. I

I In figuur 2 is wederom een geleiderstructuur 2 getoond, I

I waarin een condensator 7 door middel van aansluitdraden 5,6 I

I en verbindingsstukken 3, respectievelijk 4 is bevestigd. I

I 10 Hiertoe is wederom gebruik gemaakt van een lasverbinding. Bij I

I de in figuur 2 afgebeelde geleiderstructuur is bovendien I

I voorzien van drie kolommen 8. Op deze drie kolommen is door I

I middel van een lasverbinding een printplaat 9 bevestigd. I

I Hiertoe zijn op de printplaat 9 geleiderstukken 10 I

I 15 aangebracht, welke door middel van de lasverbinding met de I

I geleidende kolommen 8 zijn verbonden. I

I In figuur 3 is een configuratie getoond, waarbij slechts I

I een schakelaarhuishelft 1 is getoond, waarin metalen I

I elementen 11 geplaatst zijn. Deze metalen elementen zijn door I

I 20 middel van een soldeerverbinding verbonden met de metalen I

I delen 11. I

I Ten slotte toont figuur 4 een halfgeleidercomponent, I

I welke is ondergebracht in een behuizing 13. Uit de behuizing I

I 13 steken drie aansluitdraden 14a,14b en 14c, die elk I

I 25 respectievelijk verbonden zijn met een geleider 15a,15b, I

I respectievelijk 15c. Deze geleiders 15a-c dienen voor het I

I maken van een elektrische verbinding met de in de behuizing I

I 13 aanwezige halfgeleider, maar dienen tevens voor de I

I mechanische fixatie van de halfgeleider in zijn behuizing. I

I 30 Hierbij wordt er op gewezen dat eenzelfde overweging I

I geldt voor de andere, door middel van de las- of I

I soldeerverbindingen onderling verbonden elementen. De 7 getoonde las- en soldeerverbindingen dienen dan ook in het bijzonder voor het verschaffen van een starre verbinding.

Een dergelijke verbinding kan overigens ook door een kleraverbinding worden gemaakt, doch gezien het feit dat in 5 het bijzonder bij de toepassing in elektrisch handgereedschap de onderdelen vaak aan een trillende mechanische belasting worden onderworpen, wordt door solderen en/of lassen een duurzamere verbinding verkregen.

Hierbij wordt er bovendien op gewezen dat het gebruik van 10 laser in een dergelijke situatie een bijzonder aantrekkelijke wijze is voor het toevoeren van warmte voor het verkrijgen van de soldeer- of lasverbinding. Uiteraard moet bij de keuze van het lasersysteem, zoals de golflengte, rekening worden gehouden met de reflectie en de absorptie van het te bewerken 15 materiaal, maar ook de toegankelijkheid van de plaats waar de verbinding maakt moet worden voor de laserbundel.

Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de laserbundel niet alleen te gebruiken voor maken van verbindingen door lassen of solderen, maar eveneens voor het wegsmelten van materiaal 20 voor het losmaken van onderdelen of verbindingen.

Claims (12)

1. Schakelaareenheid voor een elektrisch gereedschap, I waarbij de schakelaareenheid is ingericht voor het beheersen I 5 van het aan een tot het elektrisch gereedschap behorende I elektromotor toe te voeren vermogen, waarbij in de I schakelaareenheid metalen onderdelen zijn aangebracht, met I het kenmerk, dat tenminste een aantal van deze onderdelen door middel van een door het smelten van metaal verkregen I 10 verbinding onderling is verbonden, en dat de energie voor het I veroorzaken van het smelten door laser is toegevoerd.

2. Schakelaareenheid volgens conclusie 1, met het I kenmerk, dat de tenminste ene verbinding een soldeerverbinding is. I 15

3. Schakelaareenheid volgens conclusie 1, met het I kenmerk, dat de tenminste ene verbinding een lasverbinding I is.

4. Schakelaareenheid volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de tenminste ene verbinding buiten de 20 schakelaareenheid is gevormd.

5. Schakelaareenheid volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de door de tenminste ene verbinding I verbonden delen star zijn.

6. Werkwijze voor het vormen van een verbinding tussen I 25 metalen onderdelen van een schakelaareenheid die is ingericht voor het besturen van het aan een tot het elektrisch I gereedschap behorende elektromotor toe te voeren vermogen, I met het kenmerk, dat verbindingen tussen metalen delen van de I schakelaareenheid worden gevormd door het door toevoer van I 30 warmte smelten van metaal en dat de warmte door laserlicht I wordt toegevoerd.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de I verbindingen door lassen zijn gevormd.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de verbindingen door solderen zijn gevormd.

9. Werkwijze volgens conclusie 6, 7 of 8, met het kenmerk, dat door het smelten tenminste twee starre 5 onderdelen met elkaar zijn verbonden.

10. Werkwijze volgens conclusie 6-9, met het kenmerk, dat de tenminste ene verbinding voorafgaand aan het vervaardigen van de schakelaareenheid worden gevestigd.

11. Werkwijze volgens conclusie 6-10, met het kenmerk, 10 dat de tenminste ene verbinding voorafgaande aan het vaardigen van de schakelaareenheid worden gevestigd.

12. Werkwijze volgens een van de conclusies 6-11, met het kenmerk, dat de verbinding buiten de schakelaareenheid is gevestigd.