DE2847482A1

DE2847482A1 - Schnellaufheizender loetkolben

Info

Publication number: DE2847482A1
Application number: DE19782847482
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Phys Dr Diehl; Werner Dietschmann; Karlheinz Eckert; Kurt Dipl Phys Dr Eiermann; Wolfgang Dr Koehler
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1978-11-02
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1980-05-14

Description

Schnellaufheizender Lötkolben
Die Erfindung betrifft einen schnellauiheizenden Lötkolben, der im wesentlichen aus einer Lötspitze, einem Handgriff und einem Heizelement besteht, mit einer besonderen Ausgestaltung des Heizelements.
Bekannte Lötkolbenausführungen besitzen Heizpatronen als Heizelement, die normalerweise aus drahtgewickelten Widerständen bestehen. Die Lebensdauer solcher Heizwiderstände ist relativ kurz, da aus Kostengründen im allgemeinen nur unedle Drahtwerkstoffe verwendet werden, so dass die Heizpatronen auswechselbar gestaltet sein müssen. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Güte des Wärmeübergangs von der Heizpatrone zum Schaft des Lötkolbens bzw. zur Lötspitze schlecht ist, da wegen der Austauschbarkeit der Heizpatrone keine stoffschlüssige Ankopplung vorhanden sein kann.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Lötkolbenausführungen besteht darin, dass als Drahtwerkstoff für das elektrische Heizelement oxydationsbeständige Legierungen verwendet werden müssen, deren Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands - bedingt durch den hohen Anteil an Legierungselementen -klein ist. Das bedeutet, da der Widerstand des Heizelements von der Temperatur nur wenig abhängt, dass der Lötkolben im kalten Zustand (also in der Aufheizphase) praktisch die gleiche Leistung aufnimmt wie im betriebswarmen Zustand, wenn der Kolben ungeregelt mit konstanter Spannung betrieben wird.
Diese beiden Nachteile handelsüblicher Lötkolben, nämlich ein schlechter Wärmeübergang vom Heizelement zur Lötspitze und der kleine Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands des Heizdrahtwerkstoffes führen zu einer verhältnismässig langen Aufheizzeit solcher Lötkolben bis zur fletriebsbereitschäft.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen schnellaufheizenden Lötkolben zu schaffen, im wesentlichen bestehend aus einer Lötspitze, einem Handgriff und einem Heizelement, bei dem durch die besondere Ausgestaltung des Heizelements ein guter Wärmeübergang zwischen Heizelement und Lötspitze und eine kurze Aufheizzeit erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Heizelement ein Schichtwiderstand verwendet wird. Vorzugsweise benutzt man einen Dünnschichtwiderstand, bestehend aus einer dünnen Metallschicht auf einem elektrisch isolierenden Träger.
Die Abbildung zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Lötkolbens.
Als Heizelement (1) dient ein Schichtwiderstand -vorzugsweise ein Platin-Dünnschichtwiderstand -, bestehend aus einer mäanderförmigen dünnen Pt-Leiterbahn (6) auf einem elektrisch isolierenden Keramikplättchen (7), das auf der Unterseite beispielsweise mit einer hartlötfähigen Schicht versehen ist. Wegen der geringen Dicke der Platinschicht, vorteilhafterweise 0,1 bis 15 /um, fallen die Kosten des Platins praktisch nicht ins Gewicht. Das Platin wird in einer solch hohen Reinheit auf den Träger aufgebracht, z.B. durch Sputtern, dass der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes positiv und sehr hoch, vorzugsweise gleich oder höher 3,85 1O 3/grd.lo#3/grd. ist. Der Widerstand des Heizelementes beträgt dementsprechend z.B. bei Raumtemperatur nur etwa die Hälfte des Widerstandes bei einer Temperatur von 3500C, so dass während der Heizphase eine erhöhte Leistungsaufnahme stattfindet, die eine stark verkürzte Aufheizzeit bewirkt. Das Heizelement (1) sitzt dabei an einer Aussparung (2) des metallischen Schafts (3) des Handgriffs (4) und ist wärmeschlüssig mit der Lötspitze (5) verbunden.
Beim Betrieb des Lötkolbens übt der stark positive Temperaturkoeffizient des Widerstandselementes eine temperaturstabilisierende Wirkung aus: entzieht man dem System Wärme, nimmt der Widerstand des Heizelements ab, so dass eine erhöhte Leistungsaufnahme den Wärmeverlust umgehend ausgleicht.
Der Träger (7) der mäanderförmigen Metallschicht (6) besteht aus einem Plättchen aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise A1203, das auf der dem Maander abgewandten Seite beispielsweise mit einer hartlötfähigen Schicht versehen ist. In den Schaft (3) des Lötkolbens, der vorteilhafterweise aus einer in bezug auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten an das A1203-Trägerplättchen (7) angepassten Legierung - z.B. Fe/Ni 57 ?jo / 43 % - besteht, ist eine flache Aussparung (2) eingefräst, in die das lleizelementplätt chen <7) vorteilhafterweise mit einem Hartlot eingelötet ist. Die Lötung bewirkt eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Heizelement (1) und Lötspitze (5) mit optimalem Wärmeübergang. Anstelle einer Hartlötung kann die Ankopplung des Heizelements (1) auch durch Anschmelzen mit einem-Email oder einer Glasurfritte erfolgen.
Die Lebensdauer dieser Anordnung ist praktisch unbegrenzt, da die Pt-Schicht nicht korrodiert und wegen der vorzugsweisen Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Schaft (3) und Trägerkeramik (7) nur vernachlässigbare mechanische Temperaturwechselbeanspruchungen in der Verbindungszone zwischen Metall schaft und Keramikträger bzw. in der Keramik auftreten.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Lötkolbens besteht in der Möglichkeit, das Heizelement in Verbinding mit einer elektronischen Regeleinrichtung auch als Temperaturfühler zu verwenden. Mit bekannten elektronischen Schaltungen kann man das Heizelement gleichzeitig oder auch nacheinander als Temperatur- fühler schalten und das Temperaturmeßsignal zur Aussteuerung der Heizung benutzen. Der erfindungsgemässe Lötkolben ist also ohne Änderung seiner Konstruktion allein durch Änderung der elektrischen Beschaltung auch als geregelter Lötkolben zu betreiben.
Leerseite

Claims

Schnellaufheizender Lötkolben.

PATENTANSPRÜCHE 1. Schnellaufheizender Lötkolben, im wesentlichen bestehend aus einer Lötspitze, einem Handgriff und einem Heizelement, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizelement (1) ein Schichtwiderstand verwendet wird.
2. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dtinnschichtwiderstand verwendet wird.
3. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstandsschicht (6) ein Metall mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands verwendet wird.
4. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstandsschicht (6) Platin in einer Schichtdicke von 0,1 - 15 /um verwendet wird.
5. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstands schicht -einen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands von zu3,85 ~ 1O 3 grad 1 besitzt.
6. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) im Schaft (3)des Handgriffs (4) wärmeschlüssig mit der Lötspitze (5) verbunden ist.
7. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) mit dem Schaft (3) hartgelötet verbunden ist.
8. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Schaft (3) eine Legierung verwendet wird,die im thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem Keramikträger (7) des Heizelements (1) angepasst ist.
9. Lötkolben nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtwiderstand gleichzeitig als Heizelement und als Messwiderstand zur Temperaturregelung dient.