DE68906092T2

DE68906092T2 - Verfahren zum loeten von aeusseren verbindungsdraehten auf einem elektronischen bauteil.

Info

Publication number: DE68906092T2
Application number: DE8989401786T
Authority: DE
Inventors: Michel Henry; Regis Mentzer
Original assignee: EUROP COMPOSANTS ELECTRON
Current assignee: EUROP COMPOSANTS ELECTRON
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1993-07-29
Anticipated expiration: 2009-06-24
Also published as: FR2634319B1; DE68906092D1; US4915286A; KR900002438A; EP0351268A1; EP0351268B1; BR8903392A; FR2634319A1; JPH0287513A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auflöten von Ausgangsdrähten auf Elektronikbauelemente. Sie umfaßt auch ein Bauelement, das mindestens eine durch einen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgelöteten Metalldraht gebildete Verbindung nach außen besitzt.
Oft bestehen die Außenanschlüsse von Bauelementen aus Metalldrähten, im allgemeinen aus Kupfer, mit einem Durchmesser zwischen 0,6 und 0,8 mm. Diese Drähte erleichtern zuerst die Handhabung der Bauelemente und dienen dann zur Befestigung auf einem Substrat oder Schaltkreis, wobei diese Funktionen nachrangig im Vergleich zu ihrer Hauptfunktion sind, nämlich elektrischen Zugang zum Bauelement zu schaffen.
Die Befestigung dieser Drähte muß also mechanisch solide sein und einen geringen Spannungsabfall aufweisen und zugleich wirtschaftlich und praktisch für den Zusammenbau sein.
Unter den bekannten Verfahren werden im industriellen Rahmen hauptsächlich verwendet:
- die Tauchlötung in einem ruhigen Bad oder mit einer Lötwelle,
- die Verlötung durch Schmelzen einer Lötpaste oder eines Überschusses an Lötmetall, der vorher auf die Anschlußdrähte gebracht wurde.
Das Tauchlöten führt nicht zu sehr guten industriellen Wirkungsgraden, da das Bauelement, das dem archimedischen Druck unterliegt, während es in das Bad aus geschmolzenem Zinn getaucht wird, sich bezüglich seiner Anschlußdrähte verschiebt.
Das Verlöten mit Lötpaste ist teuer. Schließlich ist das Verlöten durch Schmelzen eines Lötmetallüberschusses auf den Drähten ungenau: Wenn das Zinn auf den Drähten schmilzt, dann wird das Bauelement schlecht in Stellung gehalten, da ein flüssiger Film das Bauelement vom Anschlußdraht trennt.
Die Erfindung ermöglicht es, diese Nachteile zu beseitigen und das Auflöten der Drähte auf ein Bauelement zu erleichtern. Außerdem bietet sie eine genau positionierte Lötung zu geringen Kosten und ein genau positioniertes Bauelement. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, das Ende eines auf ein Bauelement aufzulötenden Anschlußdrahts mit einem Lötmetall-Rohling zu versehen, der den Draht nicht völlig umgibt, so daß der Draht in unmittelbaren Kontakt mit dem Bauelement gebracht werden kann, auf dem er sich abstützt. Der Draht wird vorher örtlich verformt, um seine Symmetrieachse zu beseitigen und die Drehung des Lötmetall-Rohlings um den Draht herum zu vermeiden. Das Auflöten des so vorbereiteten Drahts auf das Bauelement erfolgt durch Schmelzen.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Anlöten der äußeren Anschlußdrähte an ein elektronisches Bauelement, das lötfähige Oberflächen besitzt, gekennzeichnet durch den Ablauf der folgenden Verfahrensschritte:
a) mindestens ein Anschlußdraht wird an dem anzulötenden Ende geprägt, so daß er seine drehsymmetrische Form verliert,
b) ein Lötmetallband wird auf das verformte Ende des Drahts aufgepreßt, wobei das Band so verformt wird, daß es einen Lötmetall-Rohling bildet, der einen Bereich der Oberfläche am Ende des Drahtes freiläßt,
c) das anzulötende Bauelement wird gegen den Draht und seinen Lötmetall-Rohling gehalten, wobei die lötfähige Oberfläche des Bauelements dem Bereich des Endes des Drahts gegenüberliegt, der nicht von dem Lötmetall-Rohling umgeben ist,
d) dann folgen die Flußmittelbenetzung und das Verlöten durch Schmelzen des Rohlings.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen, die sich alle auf die Erfindung beziehen, näher erläutert.
Figur 1 zeigt schräg von oben gesehen ein Band von Anschlußdrähten.
Figur 2 zeigt im einzelnen im Schnitt und von oben einen verformten Anschlußdraht.
Figur 3 zeigt im Schnitt und von oben einen Anschlußdraht mit einem Lötmetall-Rohling.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen schematisch im Schnitt das Werkzeug und das Verfahren, mit dem ein Lötmetall-Rohling auf einen Anschlußdraht aufgerollt wird.
Zur klareren Darstellung wird die Erfindung nun unter Bezugnahme auf einen scheibenförmigen Keramikkondensator erläutert, was aber die Anwendung des Verfahrens auf das Anlöten eines Außenanschlußdrahts auf ein beliebiges Bauelement nicht beschränkt.
Es ist bekannt, daß die keramischen Scheibenkondensatoren durch kollektive industrielle Verfahren hergestellt werden. Figur 1 zeigt ein Bandelement mit Kondensatoren, wobei für jedes Drahtpaar verschiedene Stufen des Lötverfahrens angegeben sind.
Ein Band aus Karton 1 mit geeigneten Löchern trägt eine Mehrzahl von haarnadelförmigen Metalldrähten, die typisch aus Kupfer sind und einen Durchmesser von etwa 0,5 mm besitzen sowie starr sind, so daß die beiden Anschlußdrähte 2 und 3 parallel auf einer Seite der Leiste liegen. Diese Drähte besitzen ganz allgemein einen runden Querschnitt.
Der erste Verfahrensschritt besteht darin, diese Drähte zu prägen, so daß sie verformt werden und ihre Drehsymmetrie an dem Ende verlieren, das den Lötmetall-Rohling aufnehmen soll. Dieses Prägen verhindert, daß der Rohling um den Draht drehen kann und zwingt ihn in eine bestimmte Position.
Figur 2 zeigt in vergrößertem Ausschnitt das geprägte Ende des Drahts 2. In dem dargestellten Beispiel wurde der Draht mit Hilfe zweier zylindrischer Stempel geprägt, die Prägespuren 4 und 5 hinterlassen haben, aber der Draht könnte auch eine örtliche messerförmige Abflachung oder eine Reihe von Kerben besitzen, um die Drehsymmetrie zu verlieren. Es wird jedoch nachfolgend klar, daß die gezeigte Prägeform Vorteile bietet.
Das Prägen der Anschlußdrähte 2 und 3 erfolgt gemäß einer vorbestimmten Richtung. Beispielsweise wird für einen Scheibenkondensator mit zwei Ausgangsanschlüssen ein erster Draht 2 von oberhalb der durch die Leiste 1 und die Schicht von Drähten 2 und 3 gebildeten Ebene geprägt, während der zweite Draht 3 von unterhalb dieser Ebene geprägt wird, so daß die beiden Prägungen einander gegenüberliegen und später eine Art Zange bilden, die das Bauelement während des Lötschmelzens in Position hält.
Jeder der Anschlußdrähte 2 und 3 wird dann mit einem Lötmetall-Rohling 6 und 7 versehen, der teilweise den Kupferdraht umgibt, aber eine Mantellinie dieses Drahts freiläßt.
Die Form dieses Lötmetall-Rohlings ist in Figur 3 im einzelnen dargestellt. Der Kupferdraht 2 ist in eine Lötmetallhülle 6 eingedrückt, die aufgrund der Prägespuren 4 und 5 weder entlang des Drahts gleiten noch um diesen drehen kann. Zwischen den Prägespuren verbleibt ein nicht verformter Bereich 8 des Drahts 2, und der Rohling dringt durch Verformung in die Prägespuren 4 und 5 ein und umschließt bei 9 und 10 den nicht verformten Bereich 8 des Drahts, ohne jedoch über die äußere Oberfläche 11 dieses Bereichs 8 vorzustehen.
Der Lötmetall-Rohling 6 ist länger als die durch die Prägespuren 4 und 5 verformte Zone des Drahts 2, so daß im Bereich außerhalb der Prägespuren der Rohling 6 einen omegaförmigen Querschnitt besitzt mit zwei Flügeln 12 und 13, die sich in der Ebene einer Mantellinie 14 des Drahts 2 befinden. Diese Mantellinie 14 fällt ihrerseits mit der äußeren Oberfläche 11 des nicht verformten Bereichs 8 des Drahts 2 zusammen.
Man erkennt also, daß der Lötmetall-Rohling 6 einen Oberflächenbereich des Drahts 2 freiläßt. Über diesen Bereich liegt der Draht auf dem Bauelement an und hält es fest. Während des Schmelzens des Lötmetalls bleibt das Bauelement stets mit dem Anschlußdraht in Berührung, und es gibt keinen Film flüssigen Lötmetalls zwischen dem Bauelement und dem Draht, wie dies der Fall wäre bei vorverzinnten Anschlußdrähten.
Es wurde erwähnt, daß die Prägungen an den Drähten 2 und 3 in zwei entgegengesetzten Richtungen erfolgen. Daher bleiben an den Drähten 2 und 3 einander entgegengesetzte Bereiche frei von dem Rohling 6. Diese Bereiche liegen später auf den beiden Hauptflächen des Scheibenkondensators auf.
Das Aufbringen eines Lötmetall-Rohlings 6 auf einen geprägten Draht 2 erfolgt ganz einfach und wird anhand der Figuren 4 bis 6 erläutert.
Ein Stück 15 eines Lötmetallbandes wird auf eine Matrix 16 aus verformbarem und elastischem Material, beispielsweise einen Polyurethanblock, aufgelegt, der in einer Zwinge 17 gehalten wird. Das geprägte Ende des Drahts 2 wird auf dieses Stück Band 15 genau symmetrisch bezüglich der Drahtlängsachse aufgelegt. Ein metallischer Stempel 18, der vorzugsweise von der Zwinge 17 geführt wird, drückt den Draht 2 in die Matrix 16 hinein, die das Band 15 dazu bringt, sich um den Draht zu legen. Wenn der Stempel 18 abgehoben wird, dann ist der Draht 2 von einem Lötmetall-Rohling 6 umgeben, der bei 9 und 10 die Prägespuren 4 und 5 des Drahtes eng umschließt und bei 12 und 13 zwei Flügel bildet, die aufgrund der Wirkung des Stempels 18 in der Ebene der Oberfläche 14 des nicht geprägten Drahts liegen.
Dieser sehr einfache Verfahrensschritt erfordert nur, daß das Stück Bandes 15 eine Dicke, etwa 0,2 mm, besitzt, die bezüglich der Breite gering ist, so daß eine Verformung wie in den Figuren 5 gezeigt möglich wird. Die Breite des Bandes 15 liegt in der Größenordnung des Umfangs des Drahtes 2. Je dünner der Draht ist, umso geringer wählt man die Dicke des Lötmetall-Bandes.
Die nachfolgenden Verfahrensschritte sind an sich bekannt. Wie Figur 1 zeigt, wird ein Bauelement 19, wie z.B. ein keramischer Scheibenkondensator, der auf jeder Seite eine lötfähige Metallbeschichtung 20 besitzt, zwischen die beiden vorab gebogenen Enden der Drähte 2 und 3 eingefügt, die je ihren Lötmetall-Rohling 6 bzw. 7 tragen. Das Bauelement wurde nur gestrichelt angedeutet, um die Anschlußdrähte sichtbar zu lassen.
Die Einheit wird dann mit Flußmittel benetzt, beispielsweise durch Eintauchen in ein schäumendes Flußmittelbad, und dann durch Schmelzen des Rohlings beim kontinuierlichen Durchgang durch einen Ofen verlötet, der vorzugsweise senkrecht angeordnet ist, um die Regelmäßigkeit der Verlötungen auf beiden Seiten zu gewährleisten.
Die Form der Prägespuren 4 und 5 und die der Flügel 12 und 13 des Rohlings 6 führen dazu, daß während des Verlötens das Bauelement in jedem Augenblick durch die Oberflächen 11 und 14 jedes der beiden Drähte gut gehalten wird.
Das erfindungsgemäße Lötverfahren bringt folgende Vorteile:
- Das Aufbringen des Lötmetalls erfolgt genau an der richtigen Stelle.
- Die Lötmetallmenge wird gut beherrscht.
- Das Aufbringen des Flußmittels wird von dem Lötvorgang getrennt, so daß man getrennt die Art des Flußmittels und die des Lötmetalls bestimmen kann.
- Die Materialkosten des Lötmetalls sind minimal.
- Während der Schmelzphase des Lötmetalls unterliegt die Scheibe keinen äußeren mechanischen Belastungen. Ihr Zentrierung zwischen den Drähten bleibt korrekt.
- Das Verfahren eignet sich für eine automatische Fertigung.

Claims

1. Verfahren zum Anlöten der äußeren Anschlußdrähte an ein elektronisches Bauelement (19), das lötfähige Oberflächen (20) besitzt, gekennzeichnet durch den Ablauf der folgenden Verfahrensschritte:

a) mindestens ein Anschlußdraht (2) wird an dem anzulötenden Ende geprägt, so daß er seine drehsymmetrische Form verliert,

b) ein Lötmetallband (15) wird auf das verformte Ende des Drahts (2) aufgepreßt, wobei das Band (15) so verformt wird, daß es einen Lötmetall-Rohling (6) bildet, der einen Bereich (11, 14) der Oberfläche am Ende des Drahtes (2) freiläßt,

c) das anzulötende Bauelement (19) wird gegen den Draht (2) und seinen Lötmetall-Rohling (6) gehalten, wobei die lötfähige Oberfläche (20) des Bauelements (19) dem Bereich (11, 14) des Endes des Drahts (2) gegenüberliegt, der nicht von dem Lötmetall-Rohling (6) umgeben ist,

d) dann folgen die Flußmittelbenetzung und das Verlöten durch Schmelzen des Rohlings.

2. Lötverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägen des anzulötenden Endes mindestens eines Anschlußdrahts (2) so geschieht, daß der Lötmetall-Rohling (6) genau und ohne Drehung um den Draht und ohne Verrutschen entlang des Drahts positioniert werden kann, wobei ein Oberflächenbereich (11, 14) verbleibt, über den der Draht (2) direkt auf dem anzulötenden Bauelement (19) aufliegt.

3. Lötverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufpressen eines Lötmetall-Rohlings (6) auf einen Anschlußdraht (2) folgende Verfahrensschritte enthält:

a) auf einer Matrix (16) aus verformbarem und elastischem Material wird ein Stück eines Lötmetallbandes (15) mit einer Breite von im wesentlichen gleich dem Umfang des Drahtes (2) und einer demgegenüber geringen Dicke aufgelegt,

b) das geprägte Ende des Anschlußdrahts (2) wird auf das Lötmetallband (15) gemäß seiner Symmetrieachse aufgelegt,

c) das Band (15) wird mit Hilfe eines Stempels (18) verformt, der durch Druck auf den Draht (2) das Band (15) in die verformbare Matrix (16) hineindrückt, die ihrerseits das Band (15) eng an die Prägespuren (4, 5) des Drahts (2) andrückt und einen Lötmetall-Rohling (6) bildet, wobei die mit dem Stempel (18) in Kontakt stehende Oberfläche (11, 14) des Drahts (2) von Lötmetall frei bleibt.