WO2008145513A2 - Method for soldering - Google Patents

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WO2008145513A2
WO2008145513A2 PCT/EP2008/055893 EP2008055893W WO2008145513A2 WO 2008145513 A2 WO2008145513 A2 WO 2008145513A2 EP 2008055893 W EP2008055893 W EP 2008055893W WO 2008145513 A2 WO2008145513 A2 WO 2008145513A2
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soldering
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Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg
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    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/42—Printed circuits

Definitions

  • the invention relates to a method for soldering a first element having a second element, wherein in the connection region, a solder is applied, and wherein the connection is generated at least at a connection region. Furthermore, the invention relates to a suitably manufactured field device of process and automation technology.
  • solder components In the prior art, a number of methods are known to solder components together. It is known, for example, that applied to a circuit board, a solder and that a component is placed on the solder. The printed circuit board is subsequently introduced into a soldering oven in which the solder melts and thus connects the component to the printed circuit board. Such a method allows the simultaneous soldering of a variety of components and often the use of placement robots. The disadvantage is that in each case a soldering oven required and the soldering of a small number may be unprofitable. Furthermore, the components must be suitable for such a process, i. be heat resistant accordingly.
  • soldering is known in which by means of a soldering iron, a solder is melted.
  • soldering also allows soldering of components which are e.g. are not suitable for a soldering oven due to their weight or other dimensions.
  • the disadvantage is the high workload and the associated costs.
  • the invention has for its object to propose a soldering, which avoids the disadvantages of the prior art.
  • Element is heated only at a heating region, wherein the heating region is different from the connection region, and wherein the first element is heated such that the first element at least one melting region, a temperature above the melting point of the solder
  • connection area connected to each other.
  • the solder is thereby caused to melt by heating the first element only at a single area, namely the heating area.
  • the heating is carried out in such a way that the first element has a temperature above the melting point of the solder at a region, namely the melting region.
  • the first element itself temporarily serves as a tool to melt the solder, which in turn creates the solder joint between the first element and the second element through the molten solder.
  • the first element subsequently becomes an integral part of the arrangement produced by the method.
  • Some advantages of the invention are that it is an automatable manufacturing process with reproducible quality that sets a cost reduction by shortening the production time that manual activities and additional fasteners are largely avoided.
  • An embodiment provides that in the connection area, the first
  • Element is brought into thermal and / or mechanical contact with the solder before or after or during the heating of the first element at the heating region.
  • at least one thermal contact must be established between the first element or more precisely between the melting region of the first element and the solder. This can take place before heating, after or during heating.
  • An embodiment includes that the heating region is selected and adjusted in such a way with the way of heating the first element at the heating region that the heating of the first element at the heating region does not result in immediate heating of the bonding region.
  • the heating region is selected in such a way or it is adjusted in such a way with the heating process, that there is no direct heating of the connection region.
  • the heating range is far enough from Removed connecting region, so that the heating of the first element in the heating region does not affect directly on the connection area. Indirectly, heating takes place by means of the first element.
  • Element are positioned relative to one another via at least one positioning aid such that the first element and the second element have a predeterminable orientation to one another at least at the heating region and / or at the connecting region.
  • This embodiment ensures that the two elements are not only connected to each other, but that they are also oriented relative to each other depending on the nature of the elements or depending on other requirements. That it is facilitated or made possible for automated implementation that the two elements are properly and properly connected.
  • the positioning aid allows this to be done more simply and thus more effectively and cost-effectively for production.
  • the positioning aid is, for example, that the two elements fit together at least at one point such as key and hole or it can also be a visual aid.
  • An embodiment provides that the first element and / or the second element is at least surrounded by a sleeve / is. This process step is carried out before or after the actual soldering.
  • the invention relates to a field device of the process and
  • the field device serves to determine and / or monitor at least one process variable of a medium.
  • the process variable is, for example, temperature, pressure, level, density, viscosity, conductivity or flow, wherein the medium is a liquid, a gas or a bulk material.
  • Fig. 2 a second phase of the process
  • Fig. 3 a plan view of a second element.
  • Fig. 1 it is shown how the first element 1 is heated at the heating area 4.
  • the first element 1 in this embodiment is two thermally and electrically conductive lines.
  • the first element 1 and the two lines are incorporated in a sleeve 7, i. E. the heating takes place through this sleeve 7 through.
  • the sleeve 7 is in this case part of a protective tube which is to surround the two elements 1, 2 after soldering.
  • the process and automation technology measuring device Through the sleeve 7 is the process and automation technology measuring device whose parts are the first 1 and the second element 2, before the direct process or the medium from which there is at least one parameter, e.g. should measure the temperature, protected or shielded or that is the second element 2 positioned in a desired location in space.
  • the first element 1 is heated in such a way (indicated by the arrows) that the first element 1 in the melting region 6 has a temperature above the melting point of the solder 5.
  • the heating may, for. B. by hot air, radiant heat, inductively or by contact heating.
  • the soldering process is improved by a suitable protective gas atmosphere.
  • the solder 5 is applied here on the second element 2, wherein the second element 2 is an example of a measuring chip on which the actual sensor, here e.g. a resistance element for measuring or monitoring the temperature is applied.
  • the first element 1 is thus in the embodiment shown here of the two electrical conductors, with which the resistance element is electrically contacted and through which the energization of the resistance element is possible to change from the voltage drop across the temperature-changing electrical resistance to conclude the prevailing temperature of the process.
  • Fig. 1 the heating phase is shown, wherein the solder 5 has been previously applied here on the second element 2 or wherein the first element 1 is still removed with its melting region 6 from the connection region 3.
  • the dimensioning is also chosen so that the heating does not lead directly to a heating of the connection region 3.
  • the first element 1 By heating the first element 1 or here especially of the two conductors, the first element 1 becomes a soldering tool temporarily, with the aid of which the second element 2 is subsequently connected directly to the first element 1.
  • the first element 1 is in particular a component which is suitable for heating.
  • the element 1 is therefore thermally conductive and the temperature at which certain changes in the element 1 result is above the temperature at the heating region 4, which may be greater than the temperature at the melting region 6.
  • the first element 1 is a mineral-insulated cable (so-called Ml or MgO cable), with at least one inner conductor.
  • the sleeve 7 is suitable for tolerating such temperatures and in the example described as a jacket part of the MI cable.
  • Melting region 6 of the first element 1 is brought into direct contact with the solder 5 and thus also in the connection region 3.
  • the first element 1 hot in the melting region 6 causes the solder to melt, so that the solder connection is established between the first element 1 and the second element 2.
  • the second element 2 is also heated, so that the solder 5 also melts.
  • the "soldering tool" which was the first element 1, becomes an integral part of the entire connection of the two elements 1, 2.
  • a sleeve designed as a cap is attached around the second element 2 around and still connected to the sleeve 7, for example by welding, so that the two elements 1, 2 are completely surrounded by a protective tube.
  • the soldering method is thus, for example, a step for producing a measuring device of process and automation technology and in particular a temperature, pressure, conductivity or ultrasonic sensor.
  • FIG. 3 shows a plan view of the second element 2 with a positioning aid 8.
  • the resistor structure is connected to two connection pads right and left, with which in turn the two conductors of the first element 1 are soldered according to the invention.
  • the automation of the method serving positioning 8 is here a corner bevel, which serves the orientation of the first and the second element to each other.
  • a notch is provided for this task.
  • optical markings are provided on the first and the second element.
  • the positioning aid 8 facilitates the manufacture and makes it safer.
  • the connection pads of the second element 2 are designed such that they are aligned with the conductors of the first element 1 and fit in their shape to this.
  • the actual sensor unit of a temperature sensor Especially with such a temperature sensor, a direct soldering contact between the actual sensor unit 2 and the conductors of the Ml cable 1 can thus be generated without the need for sensitive connecting wires.
  • the method according to the invention can also be used, for example, in every other field device of process and automation technology or in other components to be soldered.
  • the second element 2, that is to say in particular the sensor chip is located in the casing of the first element, that is to say in particular of the Ml cable sheath.
  • the method according to the invention is to be used advantageously if the cross section of the components to be connected is very small become.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for soldering a first element (1) to a second element (2), a solder (5) being applied in the zone of junction (3), the junction being produced in at least one zone of junction (3). According to the invention, the first element (1) is only heated in a heating zone (4), said heating (4) being different from the zone of junction (3), and the first element (1) being heated in such a manner that the first element (1) has a temperature above the melting point of the solder (5) in at least one melting zone (6). The invention also relates to a field device of process and automation engineering that is produced according to this method.

Description

Verfahren zum Löten Method of soldering
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verlöten eines ersten Elements mit einem zweiten Element, wobei im Verbindungsbereich ein Lot aufgebracht wird, und wobei die Verbindung zumindest an einem Verbindungsbereich erzeugt wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechend gefertigtes Feldgerät der Prozess- und Automatisierungstechnik.The invention relates to a method for soldering a first element having a second element, wherein in the connection region, a solder is applied, and wherein the connection is generated at least at a connection region. Furthermore, the invention relates to a suitably manufactured field device of process and automation technology.
[0002] Im Stand der Technik ist eine Reihe von Methoden bekannt, um Bauteile miteinander zu verlöten. Bekannt ist beispielsweise, dass auf eine Leiterplatte ein Lot aufgebracht und dass auf das Lot ein Bauteil aufgesetzt wird. Die Leiterplatte wird anschließend in einen Lötofen eingebracht, in welchem das Lot schmilzt und somit das Bauteil mit der Leiterplatte verbindet. Eine solche Methode erlaubt das gleichzeitige Verlöten einer Vielzahl von Komponenten und oft auch die Anwendung von Bestückungsrobotern. Nachteilig ist, dass jeweils ein Lötofen erforderlich und das Verlöten einer kleinen Anzahl ggf. unrentabel ist. Weiterhin müssen die Bauteile geeignet für einen solchen Prozess, d.h. entsprechend hitzebeständig sein.In the prior art, a number of methods are known to solder components together. It is known, for example, that applied to a circuit board, a solder and that a component is placed on the solder. The printed circuit board is subsequently introduced into a soldering oven in which the solder melts and thus connects the component to the printed circuit board. Such a method allows the simultaneous soldering of a variety of components and often the use of placement robots. The disadvantage is that in each case a soldering oven required and the soldering of a small number may be unprofitable. Furthermore, the components must be suitable for such a process, i. be heat resistant accordingly.
[0003] Alternativ ist dazu das Handlöten bekannt, in welchem mittels eines Lötkolbens ein Lot aufgeschmolzen wird. Ein solches Verlöten erlaubt auch das Verlöten von Bauteilen, welche z.B. aufgrund ihres Gewichts oder ihrer sonstigen Dimensionierung nicht für einen Lötofen geeignet sind. Nachteilig sind jedoch der hohe Arbeitsaufwand und die damit verbundenen Kosten.Alternatively, the manual soldering is known in which by means of a soldering iron, a solder is melted. Such soldering also allows soldering of components which are e.g. are not suitable for a soldering oven due to their weight or other dimensions. However, the disadvantage is the high workload and the associated costs.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lötverfahren vorzuschlagen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.The invention has for its object to propose a soldering, which avoids the disadvantages of the prior art.
[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das ersteThe object is achieved in that the first
Element nur an einem Erhitzbereich erhitzt wird, wobei der Erhitzbereich verschieden vom Verbindungsbereich ist, und wobei das erste Element derartig erhitzt wird, dass das erste Element an zumindest einem Schmelzbereich eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des LotsElement is heated only at a heating region, wherein the heating region is different from the connection region, and wherein the first element is heated such that the first element at least one melting region, a temperature above the melting point of the solder
Qi ιf\Λ/Ωiet [0006] Das erste und das zweite Element werden über das Lot an einemQi ιf \ Λ / Ωiet The first and the second element are soldered to a
Verbindungsbereich miteinander verbunden. Das Lot wird dabei dadurch zum Schmelzen gebracht, dass das erste Element nur an einem einzigen Bereich, nämlich dem Erhitzbereich erhitzt wird. Dabei wird die Erhitzung derartig vorgenommen, dass das erste Element an einem Bereich, nämlich dem Schmelzbereich eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lots aufweist. Das erste Element dient somit temporär selbst als Werkzeug, um das Lot schmelzen zu lassen, wodurch wiederum durch das geschmolzene Lot die Lötverbindung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element erzeugt wird. Durch diese Verbindung wird das erste Element damit anschließend zum integralen Bestandteil der durch das Verfahren erzeugten Anordnung.Connection area connected to each other. The solder is thereby caused to melt by heating the first element only at a single area, namely the heating area. The heating is carried out in such a way that the first element has a temperature above the melting point of the solder at a region, namely the melting region. Thus, the first element itself temporarily serves as a tool to melt the solder, which in turn creates the solder joint between the first element and the second element through the molten solder. As a result of this connection, the first element subsequently becomes an integral part of the arrangement produced by the method.
[0007] Einige Vorteile des erfindungsgemäßen sind, dass es sich um ein automatisierbares Herstellverfahren mit reproduzierbarer Qualität handelt, dass sich eine Kostenreduzierung durch Verkürzung der Produktionszeit einstellt, dass manuelle Tätigkeiten und zusätzliche Verbindungselemente weitgehend vermieden werden.Some advantages of the invention are that it is an automatable manufacturing process with reproducible quality that sets a cost reduction by shortening the production time that manual activities and additional fasteners are largely avoided.
[0008] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass im Verbindungsbereich das ersteAn embodiment provides that in the connection area, the first
Element vor oder nach oder während des Erhitzens des ersten Elements an dem Erhitzbereich in thermischen und/oder mechanischen Kontakt mit dem Lot gebracht wird. Damit das Lot durch das erste Element zum Schmelzen gebracht wird, ist entsprechend zumindest ein thermischer Kontakt zwischen dem ersten Element bzw. genauer zwischen dem Schmelzbereich des ersten Elements und dem Lot herzustellen. Dies kann vor der Erhitzung, danach oder während des Erhitzens stattfinden.Element is brought into thermal and / or mechanical contact with the solder before or after or during the heating of the first element at the heating region. In order for the solder to be melted by the first element, at least one thermal contact must be established between the first element or more precisely between the melting region of the first element and the solder. This can take place before heating, after or during heating.
[0009] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Erhitzbereich derartig gewählt und mit der Art des Erhitzens des ersten Elements an dem Erhitzbereich derartig abgeglichen wird, dass das Erhitzen des ersten Elements an dem Erhitzbereich keine unmittelbare Erwärmung des Verbindungsbereichs zur Folge hat. In dieser Ausgestaltung wird somit der Erhitzbereich derartig gewählt bzw. ist er derartig mit dem Erhitzprozess abgeglichen, dass es nicht zu einer unmittelbaren Erwärmung des Verbindungsbereichs kommt. Mit anderen Worten: der Erhitzbereich ist weit genug vom Verbindungsbereich entfernt, so dass das Erhitzen des ersten Elements im Erhitzbereich sich nicht unmittelbar auf den Verbindungsbereich auswirkt. Mittelbar findet eine Erwärmung mittels des ersten Elements statt.An embodiment includes that the heating region is selected and adjusted in such a way with the way of heating the first element at the heating region that the heating of the first element at the heating region does not result in immediate heating of the bonding region. In this embodiment, therefore, the heating region is selected in such a way or it is adjusted in such a way with the heating process, that there is no direct heating of the connection region. In other words, the heating range is far enough from Removed connecting region, so that the heating of the first element in the heating region does not affect directly on the connection area. Indirectly, heating takes place by means of the first element.
[0010] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Element und das zweiteAn embodiment provides that the first element and the second
Element über mindestens eine Positionierhilfe derartig relativ zueinander positioniert werden, dass das erste Element und das zweite Element zumindest an dem Erhitzbereich und/oder an dem Verbindungsbereich eine vorgebbare Orientierung zueinander aufweisen. Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass die beiden Elemente nicht nur miteinander verbunden werden, sondern dass sie auch je nach Art der Elemente oder je nach sonstigen Erfordernissen relativ zueinander orientiert sind. D.h. es wird erleichtert oder für eine automatisierte Umsetzung ermöglicht, dass die beiden Elmente passend und richtig miteinander verbunden werden. Die Positionierhilfe erlaubt dabei, dass dies einfacher und somit für eine Fertigung effektiver und kostenärmer erfolgen kann. Bei der Positionierhilfe handelt es sich beispielsweise darum, dass die beiden Elemente an zumindest einer Stelle wie Schlüssel und Loch zueinander passen oder es kann sich auch um eine optische Hilfe handeln.Element are positioned relative to one another via at least one positioning aid such that the first element and the second element have a predeterminable orientation to one another at least at the heating region and / or at the connecting region. This embodiment ensures that the two elements are not only connected to each other, but that they are also oriented relative to each other depending on the nature of the elements or depending on other requirements. That it is facilitated or made possible for automated implementation that the two elements are properly and properly connected. The positioning aid allows this to be done more simply and thus more effectively and cost-effectively for production. The positioning aid is, for example, that the two elements fit together at least at one point such as key and hole or it can also be a visual aid.
[0011] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Element und/oder das zweite Element zumindest mit einer Hülse umgeben werden/wird. Dieser Verfahrensschritt wird dabei vor oder nach dem eigentlichen Verlöten ausgeführt.An embodiment provides that the first element and / or the second element is at least surrounded by a sleeve / is. This process step is carried out before or after the actual soldering.
[0012] Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Feldgerät der Prozess- undFurthermore, the invention relates to a field device of the process and
Automatisierungstechnik, in welchem zumindest zwei Elemente durch das Verfahren nach mindestens einer der obigen Ausgestaltungen miteinander verlötet sind. Das Feldgerät dient dabei der Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um Temperatur, Druck, Füllstand, Dichte, Viskosität, Leitfähigkeit oder Durchfluss, wobei das Medium eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Schüttgut ist.Automation technology in which at least two elements are soldered together by the method according to at least one of the above embodiments. The field device serves to determine and / or monitor at least one process variable of a medium. The process variable is, for example, temperature, pressure, level, density, viscosity, conductivity or flow, wherein the medium is a liquid, a gas or a bulk material.
[0013] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will become apparent from the following drawings explained. It shows:
[0014] Fig. 1 : eine erste Phase des erfindungsgemäßen Lötverfahrens,1: a first phase of the soldering process according to the invention,
[0015] Fig. 2: eine zweite Phase des Verfahrens, undFig. 2: a second phase of the process, and
[0016] Fig. 3: eine Draufsicht auf ein zweites Element.Fig. 3: a plan view of a second element.
[0017] In der Fig. 1 ist dargestellt, wie das erste Element 1 am Erhitzbereich 4 erhitzt wird. Bei dem ersten Element 1 handelt es sich dabei in dieser Ausgestaltung um zwei thermisch und elektrisch leitfähige Leitungen.In Fig. 1 it is shown how the first element 1 is heated at the heating area 4. The first element 1 in this embodiment is two thermally and electrically conductive lines.
[0018] Das erste Element 1 bzw. die beiden Leitungen sind dabei in einer Hülse 7 eingebracht, d.h. das Erhitzen findet durch diese Hülse 7 hindurch statt. Die Hülse 7 ist in diesem Fall Teil eines Schutzrohres, welches die beiden Elemente 1 , 2 nach dem Verlöten umgeben soll. Durch die Hülse 7 ist das Messgerät der Prozess- und Automatisierungstechnik, dessen Teile das erste 1 und das zweite Element 2 sind, vor dem direkten Prozess oder dem Medium, von dem es zumindest einen Parameter, z.B. die Temperatur messen soll, geschützt bzw. abgeschirmt bzw. das ist das zweite Element 2 in einer gewünschten Stelle im Raum positioniert. Das erste Element 1 wird derartig erhitzt (angedeutet durch die Pfeile), dass das erste Element 1 im Schmelzbereich 6 eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lots 5 aufweist. Das Erhitzen kann z. B. durch Heißluft, Strahlungswärme, induktiv bzw. durch Kontaktheizung erfolgen. In einer weiteren Ausgestaltung wird durch eine geeignete Schutzgasatmosphäre der Lötvorgang verbessert.The first element 1 and the two lines are incorporated in a sleeve 7, i. E. the heating takes place through this sleeve 7 through. The sleeve 7 is in this case part of a protective tube which is to surround the two elements 1, 2 after soldering. Through the sleeve 7 is the process and automation technology measuring device whose parts are the first 1 and the second element 2, before the direct process or the medium from which there is at least one parameter, e.g. should measure the temperature, protected or shielded or that is the second element 2 positioned in a desired location in space. The first element 1 is heated in such a way (indicated by the arrows) that the first element 1 in the melting region 6 has a temperature above the melting point of the solder 5. The heating may, for. B. by hot air, radiant heat, inductively or by contact heating. In a further embodiment, the soldering process is improved by a suitable protective gas atmosphere.
[0019] Das Lot 5 ist hier auf dem zweiten Element 2 aufgebracht, wobei es sich bei dem zweiten Element 2 beispielhaft um einen Mess-Chip handelt, auf welchem der eigentliche Sensor, hier z.B. ein Widerstandselement zur Messung bzw. Überwachung der Temperatur aufgebracht ist.The solder 5 is applied here on the second element 2, wherein the second element 2 is an example of a measuring chip on which the actual sensor, here e.g. a resistance element for measuring or monitoring the temperature is applied.
[0020] Das erste Element 1 besteht somit in der hier gezeigten Ausgestaltung aus den beiden elektrischen Leitern, mit welchen das Widerstandelement elektrisch kontaktiert ist und durch welche die Bestromung des Widerstandselementes möglich ist, um aus dem Spannungsabfall über den sich mit der Temperatur ändernden elektrischen Widerstand auf die herrschende Temperatur des Prozesses zu schließen.The first element 1 is thus in the embodiment shown here of the two electrical conductors, with which the resistance element is electrically contacted and through which the energization of the resistance element is possible to change from the voltage drop across the temperature-changing electrical resistance to conclude the prevailing temperature of the process.
[0021] Dafür werden das erste Element 1 und das zweite Element 2 am Verbindungsbereich 3 miteinander verlötet.For this, the first element 1 and the second element 2 on Connection area 3 soldered together.
[0022] In der Fig. 1 ist die Phase des Erhitzens dargestellt, wobei das Lot 5 hier vorher auf dem zweiten Element 2 aufgebracht worden ist oder wobei das erste Element 1 noch mit seinem Schmelzbereich 6 vom Verbindungsbereich 3 entfernt ist. Die Dimensionierung sei dabei auch so gewählt, dass das Erhitzen nicht unmittelbar zu einer Erhitzung des Verbindungsbereichs 3 führt.In Fig. 1, the heating phase is shown, wherein the solder 5 has been previously applied here on the second element 2 or wherein the first element 1 is still removed with its melting region 6 from the connection region 3. The dimensioning is also chosen so that the heating does not lead directly to a heating of the connection region 3.
[0023] Durch das Erhitzen des ersten Elements 1 oder hier speziell der beiden Leiter wird das erste Element 1 temporär zu einem Lotwerkzeug, mit dessen Hilfe das zweite Element 2 anschließend direkt mit dem ersten Element 1 verbunden wird. Bei dem hier gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem ersten Element 1 insbesondere um ein Bauteil, welches für die Erhitzung geeignet ist. Das Element 1 ist somit thermisch leitfähig und die Temperatur, bei welcher sich sicher Veränderungen des Elements 1 ergeben, liegt oberhalb der Temperatur am Erhitzbereich 4, welche ggf. größer als die Temperatur am Schmelzbereich 6 ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Element 1 um ein mineralisoliertes Kabel (sog. Ml- oder MgO-Kabel), mit mindestens einem Innenleiter. Überdies ist auch die Hülse 7 dafür geeignet, solche Temperaturen zu erdulden und im beschriebenen Beispiel als Mantel Bestandteil des Ml-Kabels.By heating the first element 1 or here especially of the two conductors, the first element 1 becomes a soldering tool temporarily, with the aid of which the second element 2 is subsequently connected directly to the first element 1. In the example shown here, the first element 1 is in particular a component which is suitable for heating. The element 1 is therefore thermally conductive and the temperature at which certain changes in the element 1 result is above the temperature at the heating region 4, which may be greater than the temperature at the melting region 6. For example, the first element 1 is a mineral-insulated cable (so-called Ml or MgO cable), with at least one inner conductor. Moreover, the sleeve 7 is suitable for tolerating such temperatures and in the example described as a jacket part of the MI cable.
[0024] In der Fig. 2 ist der nächste Schritt gezeigt, im welchem derIn Fig. 2, the next step is shown, in which the
Schmelzbereich 6 des ersten Elements 1 in direkten Kontakt mit dem Lot 5 und somit auch in den Verbindungsbereich 3 eingebracht wird. Das im Schmelzbereich 6 heiße erste Element 1 bringt das Lot zum Schmelzen, so dass sich die Lotverbindung zwischen dem ersten Element 1 und dem zweiten Element 2 einstellt.Melting region 6 of the first element 1 is brought into direct contact with the solder 5 and thus also in the connection region 3. The first element 1 hot in the melting region 6 causes the solder to melt, so that the solder connection is established between the first element 1 and the second element 2.
[0025] In einer alternativen bzw. unterstützenden Ausgestaltung wird das zweite Element 2 ebenfalls erhitzt, so dass das Lot 5 ebenfalls aufschmilzt.In an alternative or supporting embodiment, the second element 2 is also heated, so that the solder 5 also melts.
[0026] Nach Abschluss des Lötprozesses bzw. schon während des Abkühlens wird das „Lotwerkzeug", welches das erste Element 1 war, zum festen Bestandteil der gesamten Verbindung der beiden Elemente 1 , 2.After completion of the soldering process or already during the cooling, the "soldering tool", which was the first element 1, becomes an integral part of the entire connection of the two elements 1, 2.
[0027] In einem weiteren - hier nicht gezeigten - Schritt wird eine als Kappe ausgeführte Hülse um das zweite Element 2 herum angebracht und noch mit der Hülse 7 z.B. durch Schweißen verbunden, so dass die beiden Elemente 1 , 2 vollständig von einem Schutzrohr umgeben sind.In another step - not shown here - a sleeve designed as a cap is attached around the second element 2 around and still connected to the sleeve 7, for example by welding, so that the two elements 1, 2 are completely surrounded by a protective tube.
[0028] Das Lötverfahren ist somit beispielsweise ein Schritt zur Herstellung allgemein eines Messgerätes der Prozess- und Automatisierungstechnik und insbesondere eines Temperatur-, Druck-, Leitfähigkeits- oder Ultraschallsensors.The soldering method is thus, for example, a step for producing a measuring device of process and automation technology and in particular a temperature, pressure, conductivity or ultrasonic sensor.
[0029] In der Fig. 3 schließlich ist eine Draufsicht auf das zweite Element 2 mit einer Positionierhilfe 8 dargestellt. Vom zweiten Element 2 sind hier der Träger und darauf die Widerstandstruktur zu sehen. Die Widerstandsstruktur ist mit zwei Anschlusspads rechts und links verbunden, mit welchen wiederum die beiden Leiter des ersten Elements 1 erfindungsgemäß verlötet werden. Die der Automatisierung des Verfahrens dienende Positionierhilfe 8 ist hier eine Eckschräge, welche der Orientierung des ersten und des zweiten Elements zueinander dient. In einer alternativen Ausgestaltung ist eine Kerbe für diese Aufgabe vorgesehen. In einer weiteren Ausgestaltung sind auf dem ersten bzw. dem zweiten Element optische Markierungen vorgesehen. Die Positionierhilfe 8 erleichtert die Fertigung und macht sie sicherer. Insbesondere sind die Anschlusspads des zweiten Elements 2 derartig ausgestaltet, dass sie zu den Leitern des ersten Elements 1 fluchten und in ihrer Form zu diesen passen.Finally, FIG. 3 shows a plan view of the second element 2 with a positioning aid 8. From the second element 2, the carrier and then the resistor structure can be seen here. The resistor structure is connected to two connection pads right and left, with which in turn the two conductors of the first element 1 are soldered according to the invention. The automation of the method serving positioning 8 is here a corner bevel, which serves the orientation of the first and the second element to each other. In an alternative embodiment, a notch is provided for this task. In a further embodiment, optical markings are provided on the first and the second element. The positioning aid 8 facilitates the manufacture and makes it safer. In particular, the connection pads of the second element 2 are designed such that they are aligned with the conductors of the first element 1 and fit in their shape to this.
[0030] Dargestellt ist in den Fig. 1 bis 3 die eigentliche Sensoreinheit eines Temperatursensors. Besonders bei einem solchen Temperatursensor kann somit ein direkter Lötkontakt zwischen der eigentlichen Sensoreinheit 2 und den Leitern des Ml-Kabels 1 erzeugt werden, ohne dass sensible Anschlussdrähte erforderlich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch beispielsweise auch bei jedem anderen Feldgerät der Prozess- und Automatisierungstechnik oder bei sonstigen zu verlötenden Bauteilen Anwendung finden. In einer besonderen Ausgestaltung ist das zweite Element 2, also insbesondere der Sensorchip, in der Ummantelung des ersten Elements, also insbesondere des Ml-Kabelmantels befindlich. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft anzuwenden, wenn die Querschnitt der zu verbindenden Komponenten sehr klein werden.Shown in FIGS. 1 to 3, the actual sensor unit of a temperature sensor. Especially with such a temperature sensor, a direct soldering contact between the actual sensor unit 2 and the conductors of the Ml cable 1 can thus be generated without the need for sensitive connecting wires. However, the method according to the invention can also be used, for example, in every other field device of process and automation technology or in other components to be soldered. In a particular embodiment, the second element 2, that is to say in particular the sensor chip, is located in the casing of the first element, that is to say in particular of the Ml cable sheath. Furthermore, the method according to the invention is to be used advantageously if the cross section of the components to be connected is very small become.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Tabelle 1
Figure imgf000009_0001
Table 1
Figure imgf000009_0001

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Verlöten eines ersten Elements (1) mit einem zweiten ElementA method of soldering a first element (1) to a second element
(2), wobei im Verbindungsbereich (3) ein Lot (5) aufgebracht wird, und wobei die Verbindung zumindest an einem Verbindungsbereich (3) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (1) nur an einem Erhitzbereich (4) erhitzt wird, wobei der Erhitzbereich (4) verschieden vom Verbindungsbereich (3) ist, und wobei das erste Element (1) derartig erhitzt wird, dass das erste Element (1) an zumindest einem Schmelzbereich (6) eine Temperatur oberhalb des(2), wherein in the connection region (3) a solder (5) is applied, and wherein the connection is generated at least at a connection region (3), characterized in that the first element (1) heated only at a heating region (4) wherein the heating region (4) is different from the connection region (3), and wherein the first element (1) is heated such that the first element (1) at at least one melting region (6) is at a temperature above the
Schmelzpunktes des Lots (5) aufweist.Melting point of the solder (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich (3) das erste Element (1) vor oder nach oder während des Erhitzens des ersten Elements (1) an dem Erhitzbereich (4) in thermischen und/oder mechanischen Kontakt mit dem Lot (5) gebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in the connection region (3) the first element (1) before or after or during the heating of the first element (1) on the heating region (4) in thermal and / or mechanical contact with the Lot (5) is brought.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Erhitzbereich (4) derartig gewählt und mit der Art des Erhitzens des ersten Elements (1) an dem Erhitzbereich (4) derartig abgeglichen wird, dass das Erhitzen des ersten Elements (1) an dem Erhitzbereich (4) keine unmittelbare Erwärmung des Verbindungsbereichs (3) zur Folge hat.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the heating region (4) is selected in such a way and with the way of heating the first element (1) on the heating region (4) is adjusted such that the heating of the first element (1 ) does not result in direct heating of the connection region (3) at the heating region (4).
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (1) und das zweite Element (2) über mindestens eine Positionierhilfe (8) derartig relativ zueinander positioniert werden, dass das erste Element (1) und das zweite Element (2) zumindest an dem Erhitzbereich (4) und/oder an dem Verbindungsbereich (3) eine vorgebbare Orientierung zueinander aufweisen.4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the first element (1) and the second element (2) via at least one positioning aid (8) are positioned relative to each other such that the first element (1) and the second element (2) at least on the heating region (4) and / or on the connecting region (3) have a predeterminable orientation to one another.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (1) und/oder das zweite Element (2) zumindest mit einer Hülse (7) umgeben werden/wird. 5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the first element (1) and / or the second element (2) at least with a sleeve (7) is surrounded / is.
6. Feldgerät der Prozess- und Automatisierungstechnik, in welchem zumindest zwei Elemente (1 , 2) durch das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 miteinander verlötet sind. 6. field device of process and automation technology, in which at least two elements (1, 2) by the method according to at least one of claims 1 to 5 are soldered together.
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