DE10225465C1

DE10225465C1 - Verfahren zur Bereitstellung einer Kontaktierung hoher Qualität zwischen elektrischen Leitern

Info

Publication number: DE10225465C1
Application number: DE2002125465
Authority: DE
Inventors: Stefan Hedemann; Dieter Mueller
Original assignee: Sumitomo Electric Bordnetze GmbH
Current assignee: Sumitomo Electric Bordnetze GmbH
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2022-06-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Kontaktierung zwischen elektrischen Leitern, insbesondere zwischen den Adern (1) eines Flachkabels (2) und den Adern (1) zugeordneten Lötfahnen (3), wobei auf die Lötfahnen (3) zumindest auf ihrer den Adern (1) zugerichteten Oberfläche ein bei Erwärmung schmelzendes Lot (6) aufgebracht ist, das nach dem Schmelzvorgang die Kontaktierung zwischen den Lötfahnen (3) und den Adern (1) des Flachkabels (2) herstellt. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass während und/oder nach Beendigung der Erwärmung beziehungsweise während und/oder nach Abschluss des Schmelzvorganges die Kontaktierung einer optischen Prozesskontrolle unterzogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstel lung einer Kontaktierung hoher Qualität zwischen elektrischen Leitern mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Zur leitenden Verbindung von elektrischen Bauteilen sowohl in der Elektrotechnik als auch in der Elektro nik, beispielsweise zur Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen einem Kontakt eines Steckergehäu ses und einem elektrischen Leiter, sind eine Vielzahl von Verbindungsmitteln bekannt. Dabei können zur Her stellung der leitenden Verbindung Lötpins, Flachkon takte, Stecker etc. zur Anwendung kommen. Um der For derung nach verringertem Platzbedarf, hoher Flexibi lität und Gewichtsersparnis nachzukommen, kommen ins besondere bei Kraftfahrzeugen im verstärkten Maße Flachkabel zur Bordnetzverdrahtung zur Anwendung, wobei Lötverbindungen einen breiten Raum der zur Ver fügung stehenden Verbindungsmittel einnehmen. Ein Problem der leitenden Verbindung zwischen den elek trischen Leitern durch Lötverbindungen besteht jedoch stets darin, dass eine hohe Qualität der Kontaktie rung der hergestellten leitenden Verbindung gewähr leistet werden muss, um ein störungsfreies Arbeiten, beispielsweise der Schaltkreise einer Leiterplatte, zu ermöglichen.

Nach der DE 695 04 932 T2 ist beispielsweise ein Ver binder bekannt, bei dem als Lötfahnen dienende Fah nenabschnitte mit einer zugeordneten gedruckten Schaltungsplatine verlötet werden, nachdem sie in Bohrungen der Schaltungsplatine eingeführt sind. Um bei diesem Verbinder eine Kontaktierung zwischen den Lötfahnen und der Schaltungsplatine über die Bohrun gen zu gewährleisten, wird durch eine spezielle Aus bildung der Lötfahnen darauf Einfluss genommen, dass vor dem Einführen der Lötfahnen in die Bohrungen der Schaltungsplatine die Lötfahnen zu den Bohrungen aus gerichtet sind. Unabhängig von der speziellen Ausbil dung der Lötfahnen wird bei diesem Verbinder weiter hin durch die Vornahme einer optischen Messung ermit telt, ob eine Fehlpositionierung zwischen den Lötfah nen und den Bohrungen der Schaltungsplatine vorliegt. Ist eine Verlötung zwischen den Lötfahnen und der Schaltungsplatine vorgenommen worden, so ist es jedoch nicht möglich, eine Aussage darüber zu tref fen, ob eine Kontaktierung hoher Qualität zwischen den Lötfahnen und der Schaltungsplatine erreicht worden ist.

Gemäß der DE 694 22 116 T2 ist weiterhin ein Verbin der bekannt, bei dem es darum geht, die Zusammen fügung zwischen seinem Steckergehäuse und seinem Buchsengehäuse zu erkennen. Um dieses zu erreichen, sind unabhängig von den Stiftkontakten des Stecker gehäuses und den Kontaktaussparungen des Buchsen gehäuses zwei parallele Anschlussstifte vorgesehen, die mit einem Detektorschaltkreis in Wirkverbindung stehen, derart, dass dieser abtastet, ob die Stecker- und Buchsenteile gekuppelt sind. In Abhängigkeit vom Ergebnis wird dabei ein Licht- oder ein anderes Sig nal erzeugt. Damit wird zwar die Zusammenführung zwi schen einem Steckergehäuse und einem Buchsengehäuse erkannt, aber trotz der Verwendung eines Detektor schaltkreises ist auch dieser Verbinder nicht dazu geeignet, eine Aussage über das Vorliegen einer Kon taktierung hoher Qualität zu treffen, wenn zwischen den zu verbindenden elektrischen Leitern eine Kontak tierung durch Verlötung vorgenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zur Bereitstellung einer Kontaktierung hoher Qua lität zwischen elektrischen Leitern entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, durch das mit geringem Aufwand und reduzierten Kosten die Kontak tierung zwischen den elektrischen Leitern erkannt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfah ren mit den in dem Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass der Verlauf des Lotes zwischen den zu kontaktierenden Kontaktelementen, insbesondere den Adern des Flachkabels und den Lötfahnen eines Steckergehäuses, nach Beendigung der Wärmestrahlung und damit nach Abschluss des Schmelzvorganges einer optischen Prozesskontrolle unterzogen wird, wird erreicht, dass eine Kontaktierung hoher Qualität zwi schen den elektrischen Leitern bereitgestellt wird.

Insbesondere dadurch, dass der Verlauf des Lotes nach Beendigung der Wärmestrahlung und damit nach Ab schluss des Schmelzvorganges einer optischen Prozess kontrolle unterzogen wird, kann eine qualitative Aus sage über die hergestellte Lötverbindung getroffen werden.

Insbesondere erfolgt die optische Prozesskontrolle bei der Durchführung des Verfahrens, indem nach Been digung der Wärmestrahlung und damit nach Abschluss des Schmelzvorganges ein dabei entstandener Lötzinn rand zwischen den zu kontaktierenden Kontaktelemen ten, insbesondere den Adern des Flachkabels und den Lötfahnen, optisch abgefragt wird. Dabei erfolgt die optische Abfragung des zwischen den Adern des Flach kabels und den Lötfahnen entstandenen Lötzinnrandes vorteilhafterweise über mindestens eine in jeder Löt fahne vorgesehene Durchgangsöffnung, die eine Boh rung, Ausstanzung oder dergleichen ist. Zur optischen Abfragung über die in den Lötfahnen vorgesehenen Durchgangsöffnungen kommt ein an sich bekanntes Kame raprüfsystem zur Anwendung. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass zuerst durch die Durchgangsöffnung der kupferfarbene Leiter zu sehen ist, dann fließt das Zinn in die Bohrung und reduziert den kupferfar benen Anteil in der Durchgangsöffnung. Der Lötzinn rand und/oder die Reduzierung der freien Kupferfläche kann optisch ausgewertet werden.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die nach Abschluss des Schmelzvorganges optisch vorgenommene Prozesskontrolle über den Verlauf des Lotes zwischen den Adern des Flachkabels und den Löt fahnen über die in den Lötfahnen vorgesehenen Durch gangsöffnungen auch am Ende der Kontaktierung, also am Ende des Lötkontaktes zwischen den Adern des Flachkabels und den Lötfahnen, hinsichtlich eines entstandenen Lötzinnüberganges vorgenommen.

Wesentlich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass bei der optischen Abfragung des entstandenen Lötzinnrandes im Bereich der Durchgangs öffnungen und/oder des entstandenen Lötzinnüberganges am Ende der Kontaktierung, also am Ende des Lötkon taktes zwischen den Adern des Flachkabels und den Lötfahnen, eine optische Abfragung hinsichtlich eines entstandenen Lötzinnrandes beziehungsweise eines ent standenen Lötzinnüberganges erfolgt. Daraus resul tiert, dass dann, wenn die optische Abfragung ergibt, dass der Lötzinnrand vorhanden ist, auch eine Kontak tierung hoher Qualität bereitgestellt wird. Dabei wird diese Aussage noch verstärkt, wenn die optische Abfragung ergeben hat, dass auch der Lötzinnübergang vorhanden ist.

Bei der Durchführung des Verfahrens kann die den Schmelzvorgang herbeiführende Wärmestrahlung auf die unterschiedlichste Art vorgenommen werden. Vorteil haft sollte die Wärmestrahlung jedoch durch Laser strahlung erfolgen oder aber auf der Grundlage von Induktionsströmen.

Die durch die Erfindung beabsichtigte Bereitstellung einer Kontaktierung hoher Qualität zwischen elektri schen Leitern ist selbstverständlich nicht auf die Kontaktierung zwischen den Adern eines Flachkabels - es kann in Abhängigkeit vom Einsatzort der Kontak tierung auch ein Koaxialkabel sein - und den den Adern zugeordneten Lötfahnen begrenzt. Vielmehr wird die Bereitstellung einer Kontaktierung hoher Qualität auch dann erreicht, wenn beispielsweise die Lötfahnen als Kontaktstifte ausgebildet sind, die einer Anschlussklemme zugeordnet sein können und nach ihrem Einführen in Kontaktbuchsen oder Kontaktöffnungen, beispielsweise einer Schaltungsplatine, durch das Lot mit den Kontaktbuchsen oder über die Kontaktöffnungen mit der Schaltungsplatine kontaktiert werden. Ist der Schmelzvorgang abgeschlossen, so erfolgt bei dieser Ausbildung die optische Prozesskontrolle über den Verlauf des Lotes über in den Kotaktbuchsen oder in der Schaltungsplatine vorgesehene Bohrungen oder dergleichen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend an zwei Ausführungs beispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Bereich einer Kontaktierung zwischen den Adern eines Flachkabels und den den Adern zugeordne ten Lötfahnen,

Fig. 2 den Schnitt A-B nach Fig. 1 in vergrö ßerter Darstellung,

Fig. 3 die Draufsicht auf den Bereich der Kontaktierung zwischen als Kontaktstifte ausgebildeten Lötfahnen und einer Schal tungsplatine und

Fig. 4 den Schnitt C-D nach Fig. 3 ebenfalls in vergrößerter Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt ein aus drei aus Kupfer bestehenden Adern 1 gebildetes Flachkabel 2, wobei die Adern 1 im Bereich von Lötfahnen 3, die den Adern 1 zugeordnet sind, zwecks Kontaktierung mit den Lötfahnen 3 abiso liert sind. Die Lötfahnen 3 gehören beispielsweise zu einem Steckergehäuse 4 und stehen mit nicht weiter dargestellten Steckkontakten des Steckergehäuses 4 über die Verbinder 5 leitend in Verbindung. Auf die Lötfahnen 3 ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, ein bei Erwärmung schmelzendes Lot 6 aufgebracht und zwar auf der den Adern 1 zugerichteten Oberfläche, das nach dem Schmelzvorgang, bewirkt durch beispielsweise aus Laserstrahlung resultierender Wärmestrahlung, die Kontaktierung zwischen den Lötfahnen 3 und den Adern 1 des Flachkabels 2 herstellt.

Um nun nach Beendigung der Wärmestrahlung und damit nach Abschluss des Schmelzvorganges die Qualität der Kontaktierung zwischen den Adern 1 des Flachkabels 2 und den Lötfahnen 3 festzustellen, wird nach Ab schluss des Schmelzvorganges der Verlauf des Lotes 6 zwischen den Adern 1 des Flachkabels 2 und den Löt fahnen 3 einer optischen Prozesskontrolle unterzogen. Daher besitzt jede Lötfahne 3 zumindest eine Durch gangsöffnung 7, über die der zwischen den Adern 1 und den Lötfahnen 3 entstandene Lötzinnrand 8 - siehe auch Fig. 2 - durch ein Kameraprüfsystem 9 optisch abgefragt wird. Ergibt diese Abfragung, dass der Löt zinnrand 8 vorhanden ist, so ist die Bereitstellung einer Kontaktierung hoher Qualität gewährleistet. Diese Aussage kann noch dadurch unterstützt werden, indem zusätzlich, wie ebenfalls aus Fig. 2 hervor geht, auch der entstandene Lötzinnübergang 10 am Ende der Kontaktierung, also am Ende 11 des Lötkontaktes zwischen den Adern 1 und den Lötfahnen 3 optisch über das Kameraprüfsystem 9 abgefragt wird. Ist auch der Lötzinnübergang 10 vorhanden, sind die von der Kon taktierung geforderten Bedingungen zweifelsfrei erfüllt.

Es kann hier auch entweder oder zusätzlich die durch die freie Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung 7 sichtbare Kupferfläche der Adern 1 auf ihre Größe hin untersucht werden. Die sichtbare Kupferfläche bildet hierbei ein Maß für die Qualität der Lötverbindung. Hierbei ergibt sich folgende Situation vor dem Löten:

- Sicht durch die Durchgangsöffnung 7 auf den Kup ferleiter (Ader 1); in Größe der Bohrung ist ein kupferfarbener Bereich der darunter liegenden Ader 1 sichtbar.

Nach dem Löten ergibt sich die Situation:

- Zinn ist auf die Ader 1 im Bereich der Durchgangs öffnung 7 geflossen; der sichtbare kupferfarbene Bereich der Ader 1 ist reduziert; das kann in ein facher Weise optisch abgefragt werden.

Gemäß den Fig. 3 und 4 wird von einer Kontaktie rung ausgegangen, die zwischen Kontaktstiften 12, die zu einer nicht weiter dargestellten Anschlussklemme gehören können, und einer Schaltungsplatine 13 vorge nommen wird. Dabei ist auf die Kontaktstifte 12, die rechteckförmig ausgebildet sind, ebenfalls ein Lot 6 aufgebracht und die Kontaktierung der Kontaktstifte 12 mit der Schaltungsplatine 13 erfolgt über die in die Schaltungsplatine 13 eingebrachten, die Kontakt stifte 12 aufnehmenden Kotaktöffnungen 14. Ist der Schmelzvorgang abgeschlossen, so wird auch hier eine optische Abfragung zumindest des entstandenen Löt zinnrandes 8 zwischen den Kontaktstiften 12 und der Schaltungsplatine 13 durch ein Kameraprüfsystem 9 vorgenommen, wozu in der Schaltungsplatine 13 Bohrun gen 15 vorgesehen sind, die mit den Kontaktöffnungen 14 korrespondieren. Ergibt die optische Abfragung, dass der entstandene Lötzinnrand 8 vorhanden ist, so ist auch hier die Bereitstellung einer Kontaktierung hoher Qualität gegeben.

Bezugszeichenliste

1

Adern

2

Flachkabel

3

Lötfahnen

4

Steckergehäuse

5

Verbinder

6

Lot

7

Durchgangsöffnungen

8

Lötzinnrand

9

Kameraprüfsystem

10

Lötzinnübergang

11

Ende des Lötkontaktes

12

Kontaktstifte

13

Schaltungsplatine

14

Kontaktöffnungen

15

Bohrungen/Ausstanzungen

Claims

1. Verfahren zur Bereitstellung einer Kontaktierung zwischen elektrischen Leitern, insbesondere zwischen den Adern (1) eines Flachkabels (2) und den Adern (1) zugeordneten Lötfahnen (3), wobei auf die Lötfahnen (3) zumindest auf ihrer den Adern (1) zugerichteten Oberfläche ein bei Erwärmung schmelzendes Lot (6) aufgebracht ist, das nach dem Schmelzvorgang die Kon taktierung zwischen den Lötfahnen (3) und den Adern (1) des Flachkabels (2) herstellt, dadurch gekenn zeichnet, dass während und/oder nach Beendigung der Erwärmung beziehungsweise während und/oder nach Ab schluss des Schmelzvorganges die Kontaktierung einer optischen Prozesskontrolle unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung der Erwärmung und damit nach Ab schluss des Schmelzvorganges der dabei entstandene Lötzinnrand (8) zwischen den Adern (1) des Flach kabels (2) und den Lötfahnen (3) optisch abgefragt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abfragung des zwischen den Adern (1) des Flachkabels (2) und den Lötfahnen (3) ent standenen Lötzinnrandes (8) über mindestens eine in jeder Lötfahne (3) vorgesehene Durchgangsöffnung (7) vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung der Er wärmung und damit nach Abschluss des Schmelzvorganges die durch die mindestens eine Durchgangsöffnung (7) verbleibende sichtbare Kupferfläche der Adern (1) optisch abgefragt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch abgefragte verbleibende Kupferfläche mit der der freien Quer schnittsfläche der wenigstens einen Durchgangsöffnung (7) entsprechenden maximalen sichtbaren Kupferfläche der Adern (1) ins Verhältnis gesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Abfragung durch ein Kameraprüfsystem (9) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach Abschluss des Schmelzvorganges optisch vorgenommene Prozesskontrol le über den Verlauf des Lotes (6) zwischen den Adern (1) des Flachkabels (2) und den Lötfahnen (3) über die in den Lötfahnen (3) vorgesehenen Durchgangs öffnungen (7) auch am Ende der Kontaktierung, also am Ende (11) des Lötkontaktes zwischen den Adern (1) des Flachkabels (2) und den Lötfahnen (3) hinsichtlich eines entstandenen Lötzinnüberganges (10) vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der optischen Abfragung des entstandenen Lötzinnrandes (8) im Be reich der Durchgangsöffnungen (7) und/der des ent standenen Lötzinnüberganges (10) am Ende der Kontak tierung, also am Ende (11) des Lötkontaktes zwischen den Adern (1) des Flachkabels (2) und den Lötfahnen (3) eine optische Abfragung hinsichtlich eines ent standenen Lötzinnrandes (8) beziehungsweise eines entstandenen Lötzinnüberganges (10) erfolgt.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schmelz vorgang bewirkende Wärmestrahlung durch Laserstrahlen erfolgt.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schmelzvorgang bewirkende Wärmestrahlung auf der Grundlage von Induktionsströmen vorgenommen wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung der Lötfahnen (3) als Kontaktstifte (12), die vorzugs weise einer Anschlussklemme zugeordnet sind und die nach ihrem Einführen in Kontaktbuchsen oder Kontakt öffnungen (14), beispielsweise einer Schaltungspla tine (13), durch das die Wärmestrahlung mit den Kon taktbuchsen oder über die Kontaktöffnungen (14) mit der Schaltungsplatine (13) kontaktiert werden, nach Abschluss des Schmelzvorganges die optische Prozess kontrolle über den Verlauf des Lotes (6) über in den Kontaktbuchsen oder in der Schaltungsplatine (13) vorgesehene Bohrungen (15) vorgenommen wird.