DE1521489A1

DE1521489A1 - Verfahren zum Herstellen von Zinnschichten mittlerer Dicke auf Kupferdraehten

Info

Publication number: DE1521489A1
Application number: DE19651521489
Authority: DE
Inventors: Fidos Dipl-Ing Henryk; Dr Horst Schreiner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-12-30
Filing date: 1965-12-30
Publication date: 1969-08-21

Description

Verfahren zum Hers te-_en

_ von Zinnschichten ml t

rer Dic:.e auf Kanferir *Uten

.Die Erf ? ndung bezieh-%. sich auf ein-Verfahren zum Hers -jelien einer

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Kupfer oder Kupferlegierungen durch Feuerverz_'nnen. .

Der Erfindung :liegt die Aufgabe zugrunde, das oekannte Feuerver-

zinnungsverfahren so auszu -es tal ten, du:3 zu cke bzw. zu dünne' .

Zinnschichten und insbesondere aubh die stürzen öchichtdickeneQhwan-

kungen entlang des Ümfanbes und der Drahtlänge vermieden werden!

Hierfür sind bei den bekannten Vorrichtungen keine Vorkehrungen

getroffen. Nach den bekannten Verfahren wird der Zinnüberzug auf

einen Draht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung von kreisrundem

Querschnitt in einem Zinnbad aufgebracht, und nachfolgend passiert

der. Draht eine Kalibrierdiise. Es tritt hierbei insbesondere bei

kleinen Querschnitten der sogenannte Mondsicheleffekt auf und

darüberhinaus treten starke Schichtdiekenschwankungen entlang des Umfanges und der Drahtlänge auf, obwohl die mittlere Zinnmenge auf die gesamte Oberfläche des Drahtes bezogen hinreichend der z.H. einer Schichtdickenforderung 5 ± 2/um entspricht. Ferner lassen sich die dünn. verzinnten Kupferdrähte mit einer Zinnschichtdicke von 0,5/um bereits nach verhältnismäßig kurzer Lagerzeit schon nicht mehr einwandfrei löten. Weitere Nachteile bei der Lötung verursacht eine Diffusionsschicht, die zwischen Kupfer und der Zinnschicht entsteht und eine Oberflächenschicht, die sich bei der Lagerung ausbildet.

Die geschilderte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daB vor dem Verzinnen die Oberfläche mit Nuten und Feldern versehen wird und daß die Verzinnung und die weitere Bearbeitung in an sich bekannter Weise durchgeführt wird.
In einigen Fällen ist es von Vorteil= einen Draht zu verwenden, bei den die Nuten und Felder spiralig ausgeführt sind.
Vorzugsweise wird der rundgezogene Draht, der im Anlieferungszustand aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen kann, durch eine Feuerverzinnungsanlage, die eine der Profildüse vorgeschaltete Drahtglühe enthält, geleitet. Der Draht, in welchen nach Verlassen der Profildüse Nuten und Felder gezogen sind, passiert dann ein Zinnbad und einer Abstreifer oder eine Abstreifdüse von kreisrundem Querschnitt. Durch das in den Nuten aufgenommene Zinn wird-die Oberfläche des Kupferdrahtes weitgehend ausgeglichen. Es verbleibt jedoch bt:i Verwendung eines Abstreifers zwischen zwei elastischen Materialien eine Welligkeit der Oberfläche erhalten.
Diese Welligkeit der verzinnten Drahtoberfläche ist bei Kunststoff umspritzten Drähten besonders günstig. Die Verankerung zwischen dem Draht und der umspritzten Haut ist besondere gut. Auch beim Löten in Lötautomaten hat die leicht wellige Oberfläche Vorteile, da in kleinen Abständen Zinn ausreichender Dicke vorhanden ist. Drähte mit 2 bis 90@üm Zinnsehichtdicke lassen sich in kürzester Zeit ein- wandfrei löten. Darüberhinaus wird eine erhebliche Zinneinsparung erreicht im Vergleich zu einem Runddraht, der eine gleichmäßig dicke Zinnschicht aufweisen würde.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Zinnschicht enger Dickentoleranz erhalten. Die Zinn$ehicht zeichnet sich insbesondere durch Gleichmäßigkeit entlang dem Kupferdraht aus. Nach den bekannten Verfahren konnten so gleichmäßige Zinnschiehtdicken nicht erhalten werden. Der ertindungegemäB erhaltene verzinnte Kupferschaltdraht wird von Weichloten gut benetzt. Eine einwandfreie Benetzung in kurzer Zeit ist insbesondere bei der Weichlötung von verzinnten Kupferschalt- und -blankdrähten in Lötautomaten äußerst wichtig.
Die für das Peuerverzinnen dienende Vorrichtung weist ein Zinnbad auf, durch welches der Draht geleitet wird. Dabei ist diese Vor- .
richtung vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß vor oder nach der Drahtglühe eine Profildüse angeordnet ist. Diese hat eine ganz bestimmte Quereathnittsform. Sie hat erfindungsgemäß mindestens drei Züge und Felder, die eich im Niveauunterschied um die gewünschte Zinnschichtdicke unterscheiden. Duroh das Glühen wird die hohe Hirte der Drähte nach dem Ziehen herabgesetzt, und es werden die ge- forderten Bruchdehnwerte eingestellt.
Es kann erfindungsgemäß auch ein Draht verwendet werden, dessen Nuten durch Ritzen hergestellt sind. Im Falle der Herstellung der Spiral-' nuten durch Ritzen können Ritzstifte ringförmig um den Draht in einer Halterung angeordnet sein.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Drähte können @.. sowohl als Blankdrähte als auch als kunatstoffumspritzte Drähte eingesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels der Vorrich- tung erläutert, die in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt Figur 1 einen Aufriß einer Vorrichtung zur Durchführung des Ver- fahrens, . Figuren 2 und 3 einige Ausführungsformen der Profildüeö im Quer- schnitt, Figur 4 einen Schnitt einer rotierenden,Graviereinriohtung mit der Ritznadelanordnung im Querschnitt.
Ein zu einer Rolle aufgewickelter handelsüblicher Rundkupferdraht 1 wird über eine Drahtglühe 2, eine Profildüse 3, welche drei Züge und Felder hat, in ein Zinnbad 4 geleitet. Das Glühen des Kupfer- drahtes im Durchlauf wird zweekmäßigerweise in Waaeerdampfatmosphöre durchgeführt, wobei die Glühtemperatur der Durchlaufgesehwindigkeit angepaßt wird. Bei einer Drahtgeschwindigkeit von 0,5 bis 2 m/sec liegt die Glühtemperatur zwisohen 800 und 9000 0 bei einer Ofenlänge von etwa 3 m. In der Düse 3 wird der Kupferdraht zu der gewünschten Form profiliert. Das'Zinnbad wird zur Vermeidung der Oxydation der Badoberfläehe mit einem Fluß- mittel abgedeckt. Auch Kolophonium oder ein hitzebeständiges Mineralöl sind hierfür geeignet. In manchen Fällen ist es vor-' teilhaft, dein Zinnbad eine Beize oder ein übliches bad 5 vorzuschalten und zunächst den Draht durch dieses zu leiten.-Der das Zinnbad verlassende verzinnte Draht hat in seinen Nuten bzw. Vertiefungen Zinn aufgenommen und führt noch überschüssiges -Zinn an der Oberfläche. Der Abstreifer 6 entfernt das überschüssige Zinn von der Drahtoberfläche, so daß es in das Bad zurücktropft.
Die Entfernung des Abstreifers von der Badoberfläche beträgt 5 bis 100 cm und ist einstellbar. Dadurch wird die Temperatur an der Abstreifstelle geregelt. Die Entfernung zwischen Badoberfläehe und Abstreifer kann durch zusätzliche Kühlung durch Luft oder entlang von Kühlkörpern vermindert werden. Mit 7 werden die Führungsrollen und mit 8 der verzinnte und wieder aufgespulte Draht bezeichnet.
Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Düse 3. Es sind drei Felder 9 zu Je 300 und drei Züge 10 zu je 90o bei einem Durchmesser von 0,500 mm und einem Niveauunterschied zwischen Zügen und Feldern von 5/um dargeetellt. Zwecks leichterer Ausführung der Hartmetall- oder DiamWntdüse kann der Übergang einen Radius von beispielsweise 2,5/um erhalten.

Weitere günstige Ausführungsformen für das Düsenprofil zeigen die Figuren 3a, 3b, 309 3dt 3e und 3f. Außer diesen typischen Beispielen sind auch die durch Kombination zu erhaltenden Profile für die Düee geeignet.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung für das erfindungsgemäße Einritzen der

2g

Spiralnuten in einen Draht mit Ritznadel9 Mit 27 ist der Kupfer-

draht bezeichnet. Er hat einen Durchmesser von 0,5 mm. Die Steigung

eingr ganzen Spirale beträgt ägt 33 mm, die Graviertiefe 5 bis 10/um.

Die Zage der Ritznadeln/in der 40 mm .längen @Helterung iet :in Pig.4a

eingezeichnet. Die Ritznadeln sind ringförmig um .den Draht in einer Halterung angeordnet ünd können entlang der Drahtachse zu einer größeren Zahl, beispielsweise 6 bis 12, stehen. Die gegenseitige Einstellung ermöglicht einen Abstand beispielsweise bei Verwendung von 12 Ritznadeln von das entspricht bei einem Draht von 0,5 mm Durchmesser und einem Umfang von 1,6 mm einem Zeilenabstand von 133/um. Das Aufbringen der Spiralnuten erfolgt durch Ziehen des Drahtes durch die rotierende Graviereinrichtung. Hei einer Umdrehungen zahl von 1800 Umdrehungen/min. und einem Drahtvorschub von 1 m/sec. erhält man eine Steigung der Spiralnuten von 33 mm.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen einer Zinnschicht der mittleren Dicke von 2 bis 10 /Um auf Draht aus Kupfer ufd Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verzinnen die Oberfläche mit Nuten und Feldern versehen wird und daß die Verzinnüng und die weitere Bearbeitung .in an sich bekannter Weise durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Draht verwendet wird, bei dem die Nuten und Felder spiralig ausgeführt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Draht verwendet wird, bei welchem die Nuten und Felder in einer Profildüse gesogen sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verzinnte Kupferschaltdraht mit Kunststoff umapritzt wird. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder nach der Drahtglühe (2) eine Profildüse (3), die mindestens drei Züge und Felder zum Herstellen der Nuten und Felder aufweist, vorgesehen ist und daß in an sich bekannter Weise ein Flußmittelbad (5), ein Zinnbad (4), ein Abstreifer oder eine Abstreifdüese (6) von kreisförmigem Querschnitt angeordnet sind. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet* daß dis- Profildüne (3) neben Felder und Züen eins zur.0bOrbruokung des Niveauunterschiedes geeignete geometrtsohe Pigur #idpr@,gt enthält. .' :. 7. Vorrichtung nach.Anspruch 5, dadurch gekennxeiohnet# daß die Profildüse Ritenadeln (28) aufweist.