DE1640905A1

DE1640905A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen elektrischer Leiter,insbesondere fuer gedruckte Schaltungen

Info

Publication number: DE1640905A1
Application number: DE19671640905
Authority: DE
Inventors: Oxford Keith Eric
Original assignee: Lear Siegler Inc
Current assignee: Lear Siegler Inc
Priority date: 1966-02-25
Filing date: 1967-02-03
Publication date: 1970-12-03
Also published as: GB1181422A; US3416958A; GB1181421A; FR1512179A

Description

DIPL.-INQ. GÜNTHER EISENFÜHR PATENTANWALT

1B&0905

Aktenzeichen: ffeuanmeldung 28 bremeni

BORQERMEISTER-SMIDT-STR. 91 ANMELDERNAME: I.SA.R SIEGLER, INC. (TRINIDAD-HAUS)

TELEFON: (0421) SI St 77 TELEQRAMME: FERROPAT

BREMER BANK 100 9Ü72 POSTSCHECK HAMBURG 255767 MEIN ZEICHEN: Ii 2

datum: 2. Februar 1967

LEAR SZEGLER, INC., Santa Monica, Staat Kalifornien (V₀St,Ao)

Verfahren und Vorrichtung sum Herstellen elektrischer Leiter, insbesondere für gedruckte Schaltungen

Die vorliegende Erfindung betrifft gana allgemein ein neues und verbessertes Verfahren sowie eine zugehörige Vorrichtung zum Herstellen elektrischer Leiter, wie sie üblicherweise in gedruckten Schaltungen ο «dgl. verwendet werdenο Insbesondere betrifft die Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren nebst Vorrichtung sum überziehen leicht korrodierender Gegenstände, insbesondere Leiter, bei denen gleichzeitig eine gut verlötbare Grundlage geschaffen wird, ohne daß die Platinen ο »dgl«, für die elektrischen Leiter verfärbt, angebrochen oder in anderer Weise baschädigt werdenη

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Die Verwendung von Fiatinen Bit aufgedruckten elektrischen Leitern hat sich mittlerweile in der gesamten Elektrotechnik durchgesetzt. Darartigebedruckte Fiatinen werden sowohl in automatisierten Herstellungsverfahren verwendet, hei denen eine Maschine die einzelnen Schaltungselemente automatisch alt der Platine verlötet, sie werden aber auch für Einzelanfertigungen und kleine Serien verwendet, bei denen die einzelnen Elemente von Hand mit der Platine verlötet werden. Bezüglich der Abmessungen der Fiatinen sowie bezüglich der Abmessungen und Toleranzen der aufgedruckten Leiter und der Lot» mittelbeschlohtung der Leiter mirden scharfe Anforderungen aufgestellt· Besonders einschneidend sind diese An« f orderungen für bedruckte Platinen, die in Verbindung mit der Weltraumfahrt Verwendung finden sollen; hierbei sind nur außerordentlich kleine Toleranzen zulässig.

Ale Beispiel für eine derartige scharfe Hont sei auf die Veröffentlichung HBPO-S(PD-I^ vom 29.5« 1963 der KASA (National Aeronautics and Space Administration) hingewiesen, in der die Anforderungen an die Auslegung und Konstruktion von gedruckten Schaltungen niedergelegt sind» Dieses Normblatt enthält einen Hinweis auf ein übliches und eingeführtes Verfahren, nach dem die mit Leitern bedruckte Platine in einer Schleudervorrich»

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tung gehalten let und eunachet in ein Flußmittel eingetaucht und danaoh für 3 bis 5 Sekunden in «in Lötnittelbad eingetaucht wird, daa dauernd auf einer Temperatur von etwa 230 bis 260° G gehalten ist. Wahrend die Platine noch in diesem Bad liegt, wird sie an eine Stelle dee Badea bewegt» an der ein dünner Film von Erdnußöl auf dem Lötmittel schwimmt« An dieser Stelle wird die Platine durch den IHa aus Erdnußöl herausgehoben» Sobald die Platine von den Bad freigekommen ist« wird sie von Hand oder nit dor Maschine geschleudert, so daS Überflüssiges Lötmittel entfernt wird. Dieser Schleudervorgang muß einen Lötmittelübareug auf den leitenden Flüchen der bedruckten Platine erzeugen, der 0,038 mm dick sein soll und von dieser Nenndicke nur um + 0,013 mm abweichen darf!

Bei diesem bekannten Verfahren wirkt das Ol bei den Entfernen des Lötmittels nur insoweitalctiv mit, als durch die Schwerkraft oder Zentrifugalkräfte möglicherweise etwas mehr Lötmittel von einer öligen Flache entfernt wird als von einer flache ohne Öl. Die gleichen Bemerkungen treffen auch für andere Verfahren su_f bei denen Mischungen von heißem Lötmittel mit Flußmitteln bsw· heißem Lötmittel mit Ol verwendet werden. Das Hinzufügen von Ql oder Flußmittel dient sur Verbesserung der Benetsbar~

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keit und der Freiheit von Oxyden „ Die bekannten Verfahren haben eine große Anzahl von Mängeln bzw« Nachteilen, die bislang nicht gelöst bzw. vermieden werden konnten« So ist beispielsweise die Anwesenheit von Öl auf oder im Lötmittelbad im höchsten Maße unzufriedenstellende Dieses öl kann Feuer fangen oder beispielsweise durch Spritzen dem am Bad Beschäftigten Brandwunden zufügenο Das öl verfärbt außerdem eine ganze Reihe verschiedener Platinenmaterialien und IMSt sich auch durch vielfaches Wochen nur sehr schwer von den Platinen entfernen, so daß derartig behandelte Platinen in vielen Fallen den Anforderungen an Sauberkeit nicht genügen und somit Ausschuß sind.

Ein anderer Nachteil der bekannten Verfahren« die eine Schleudervorrichtung oder eine Zentrifuge zum Entfernen überschüssigen Lötmittels verwenden, besteht darin, daß die angestrebte Dicke des Auftrages nur außerordentlich schwer zu erreichen 1st. In diesen Fällen sind zwar maschinelle Schleudervorrichtungen mit einstellbaren Drehzahlen besser als von Hand betätigte Schleudervorrichtungen, sie bewirken jedoch häufig ein Verwerfen, Brechen oder anderes Beschädigen der Platinen· Unteroder Überschreitungen der ersichtlich engen Dickentoleren-

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zen dar Lötmittelaufträge haben bislang zu einem beispiellos großen Ausschuß von Platinen geführt und »war unabhängig davon, ob sie von Rand oder mittels Maschinen abgeschleudert wurden·

Das Abschleudern bei den bekannten Verfahren hat noch einen anderen bemerkenswerten Nachteil, der bisher nicht vermieden «erden konnte. Bei schwierigen Schaltungen werden die Leiter oft sehr dicht nebeneinander auf die Fiatinen aufgedruckt, um Gewicht« Größe und Volumen su sparen« Aufgrund des Abschleudern mit Hand oder auch mit Maschinen geschieht es dabei oft, daß eich kleine Eügelchen überschüssigen LötmittsXs zwischen die dicht benachbarten elektrischen Leiter legen. Biese Lötmittelpartikel wirken dann als Kurzschlüsse zwischen zwei verschiedenen nebeneinanderlaufenden elektrischen Leitern, die eigent- { lieh mit der nicht leitenden Platine voneinander isoliert sein sollten» Derartige Kurzschlüsse zerstören natürlich die gedruckte Schaltung und machen die Platine zum Ausschußο Um derartige Kurzschlüsse zu vermeiden, müssen bedruckte Platinen einer enormen Anzahl von Qualitätskontrollen unterworfen werden, die die Herstellungskosten und auch die Herstellungszeit pro Platine stark erhöhen*

Die verwendeten Bauteile werden üblicherweise in der ge-

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druokten Schaltung duroh Einstecken in Löcher befestigt, die die Platine und die Leiter durohsetsen« Diese Löcher können eingedrückt, eingebohrt oder aber von Anfang an freigelassen «erden» ee «erden aber auch aua gegeluhtea Kupfer bestehende kleine Augen verwendet, die in Bohrungen der Platine eingesetzt «erden· Derartige Augen «erden mit den Leitern der Platine verpreßt und wurden bislang von Band nachgelötet, üb einen vollständigen verbindenden Ohersug swischen Eupferaugen und gedruckten Leitern eicherausteilen. Dieses Handlöten ist natürlich Ib hohen Maße unzufriedenstellend und gleichermaßen unwirtschaftlich· Bei den oben beschriebenen Verfahren geschieht es häufig» daß die Löcher und die Augen mit Lötmittel angefüllt bleiben, so daß die dann auf der Platine zu befestigenden Bauteile nicht in die Löcher eingeführt «erden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgab« zugrunde, ein Verfahren vorsuschlagen, bei dea die Macht eile der bisher bekannten Verfahren vendeden «erden.

Zum Lösen dieser Aufgabe wird zunächst ein elektrisch leitendes Metall in beliebiger Pore auf eine nicht leitende Trägerplatte bsw. Platine aufgebracht· Anschließend wird auf die Oberfläche des leitenden Metalls eine nicht

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korrodierende Metallegierung aufgebracht, die eich mit der Oberfläche dee leitenden Ketails verbindet· Anschließend wird die so vorbereitete Platine mit Ihren Leitern einer Flüssigkeit ausgesetzt, die eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Metallegierung und unterhalb des höher liegenden Schmelzpunktes der intermetallischen Verbindung zwischen Metallegierung und Leitermetall hat, so daß der überschüssige Teil der Metallegierung geschmolzen und von dem leitenden Metall abgewaschen wird. Die mit der Metallegierung unvermischbare Flüssigkeit hat außerdem die Eigenschaften, daß sie weder mit der Legierung,noch mit dem leitenden Metall oder dem Material der Platine chemisch reagiert. Eine typische Flüssigkeit, die die gewünschten Eigenschaften hat, und die sich für den erfindungagemaßen Zweck hervorragend bewahrt hat, ist eine Polyathylenglycolbaee mit antloxydierenden ZusHtzen. Dieser Stoff liegt bei Raumtemperaturen in fester kristalliner Fora vor und schmilzt beim Erhitzen. Diese heiße Flüssigkeit 1st wasserlöslich und erfordert daher nur eine einfache Wasserbespruhung beim abschließenden Reinigen der Platinen« Die heiße Flüssigkeit ist außerdem nahezu geruchlos und ungiftig. Sie hat einen hohen Flammpunkt und kann auf der gewünschten Temperatur oberhalb des Schmelzpunkteβ der Metallegierung und unterhalb des Schmelzpunktes der

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intermetallischen Bindung ohne die Gefahr gehalten werden _T daß sie eich entzündet, wie eo das bislang verwendete Erdnußöl gel·an hat«

Die arfindunßsgai-iäße Vorrichtung hat einen Tank z\xr Aufanfcme einer nicht-toxischen, wasserlöslichen Flüssigkeit,» die mit der Metallegierung unverwischbar isto Am Tank sind Heizelemente vorgesehen, die die Flüssigkeit auf die gewünschte Temperatur aufheizen und dort halten« Innerhalb der erhitzten Flüssigkeit liegt ei.ne> Pumpe „ welche die Flüssigkeit durch Bohrleitungeu zu Sprühkopfen drückt* die oberhalb den Flü3sigkeitsapiegels angeordnet sind. Riese Sprühköpfe befinden sich dicht an dor oberen Xaiiltabdeukuug, die eine öffnung aufweist, durch, die eine Platine ο «dgl ο in den Bereich der· Sprühkopf« eingeführt werden kann,, Die öffnung ist so aufgelegt_T daß sie als Schutz für einen Arbeiter wird, der die Platinen in den Tank einführt. Die mit der Metallegierung unvermischbare Flüssigkeit schmilzt bei der gewählten Temperatur' und spült den Teil der Metallegierung fort, der oberhalb der gewünschten Dicke der Metallegierung liegt„

Das erfindungsgomäße Verfahren ist nachstehend im Zusam menhang mit einen Ausführungsbeispiel der zugehörigen Vorrichtung erläutert, die in den Zeichnungen gezeigt ist„

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Es seifs

1 einen Querschnitt durch einen Tank für das Aufbringen der Metallegierung und durch einen Tank für die heiße Flüssigkeit;

.Fi3_β 2 einen Teilsehnitfc entlang der Linie 2-2 in Fig» I;

tfigo 3 eino Draufsicht auf eine bedruckte Platine; ' Fig, 4· einen Schnitt entlang der Linie 4-*4· in

3?igo 3 aur Darstellung einer Platine nach ihrem Überziehen mit der Täet al legierung; und

3?iä. 5 einen Schnitt entsprechend Figo 4 zur Darstellung einer Platine nach dem Durchlaufen des erfindungsgemäßen Verfahrensο

In Figc 1 ist eine bedruckte Platine 15 gezeigt_? die in einem Rahmen 14- gehalten und von einem Haken 12 getragen ist ο Nach einer Ausführungsforia dieser Erfindung können die Platinen 15 in eine heiße Metallegierung oder ©in geschmolzenes Lötmittelbad 16 eingetaucht werden ₉ welches sich in einem ersten Tank 17 befindet« Bei dieser Metallegierung biäWo dem Schmelzbad 16 kann es sich um jedes bekannte Lötmittel, wie z_eB» Zinn» handeln, das übllehsrwei~ se in der Zusammensetzung SN60 oder SN63 verwendet wird. Bei diesem Lötmittel 16 handelt es sich um einen nichtkorrodierenden Stoff im Vergleich zu den aufgedruckten elektrischen Leitern 20 auf der Platine 15e Die Leiter sind üblicherweise aus Kupfer hergestellt« Das Lötmittel

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16 zeichneb eich außerdem dadurch aus, daß es eine ausgezeichnete Grundlage für das anschließende Anlöten von Bauteilen an die leiter 20 auf der Platine 15 bildet.,

Figo 1 enthält keinen Hinweis auf bestimmte, dem Fachmann gut bekannte VerarbeitungsVorstufen, die ohnehin kein Toil der vorliegenden Erfindung sind, Bei diesen Vorstufe» handelt es sich um ein Heinigen der Platine

15 und der aufgedruckten Leiter 20 mit ein^m neubralen Mittels wie z<,B. demineralisiertem Waoser, sowie ein anschließendes Trocknen der Platine» so daß sie frei vou öl und Feuchtigkeit ist, bevor sie in das Lötmittelbad

16 gelangte

Nachdem die bedruckte Platine 15 also zunächst in der genannten Vfeise vorbehandelt wurde, wird sie von Hand oder in bekannter Heise automatisch In das Lötmittelbad 16 eingetaucht, in dem sie $* nach herzustellender Auftragsdicke drei bis fünf Sekunden verbleibt» Das Lot* mittelbad 16 im Tank V? wird auf einer Temperatur von etwa 250 ~ 260° Q gehalten; diese Temperatur reicht aus, um die freiliegende Fläche der aufgedruckten Leiter 20 su beschichten« Wenn die Platine für die gewünschte Zelt in dem Bad 16 gewesen ist, wird sie entweder von Hand oder ait; SlIfe eines Förderbandes her-

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ausgenommen und gelangt in die Sprühbadvorrichtung 25

der vorliegenden Erfindung* Während des Transportes Lötmit-fcelbad 16 zur Sprühbadvorrichtung 25 kann rturoh das dabei erfolgende Schütteln bzw«. Vibrieren der Platine schon ein Eat?iasei^% Teil de3 überflüssigen

worden«

Die öprühmittelvorrichtuug 25 besteht aus einem äußeren Metnilbehälter 26 mit einer oberen Abdeckung 27t in der eine öffnung 28 vorgesehen 1st, uis Platinen Oedgle in die Vorrichtung einführen zu können« In dem äußeren Behälter 26 ist ein innerer dichter Tank 50 angeordnet, dor .mit üblichen Isoliermitteln pl isoliert ist« Das TsoXieraiittel Jl₁ das den Tank 30 umgibt, unterstützt die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Temperatur einer Plüosißkeit 55» Abi Boden des Tanke a 30 oind Heizelemente 32 vorgesehen, deren Heisleistung mit Hilfe eines einstellbaren Thermostaten 33 regelbnr ist_t so daß die Flüssigkeit 35 auf die gewünschte Temperatur gebracht und dort gehalten werden kann« In aura oben abgesteckten Temperaturbereich werden durchaus zufriedenstellende Ergebnisse erzielt_t ein typischer Temperaturbereich für die Flüssigkeit 35 liegt jedoch zwischen 210 und 230° C.

Innerhalb des Tankes 30 ist eine Putipe 3*1 vorgesehen -

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"bei der es sich um jede geeignete _? bekennte Pampe handeln kann, sofern sie den erforderlichen hydrostatischen

Brück von etv.^ra 7 kg/em * be.l eineru typischen Anwendungß« beispiel h'-tltrm kanne Auch in diesem Fall können die Drücke von geringen Werten bia zu 7 kg/cm variieren,. sie liegen in einem Amvöudungsbeißpiel jedoch bei etwa 2_t8 kg/ora .-> Die Pumpe p4-_t bei der es sich tun eine Zahnradpumpe handeln k.ann_t wird mit Hilfe einos Elektromotors 44 angetrieben9 desaen IVeIIe durch entsprechende ßen in den inneren Tank hirieiiiverlHngßrt ist»

I>io Pumpe 5'< wird von der Flüssige e.li; 35 bedeckt ₅ die ioit Hilfe dar HciEoleiuente 52 uaä dcjß 'i'berraoHtai/en i53 auf einer bent j liiinten vorgewählten l'eraparatur g«)ialten wird. Die Untorbringung der Puinxje 3^ innerhalb der Flüssigkeit 35 stellt sicher, daß das durch die Sprülibad·» vorrichtung tntfemte überschünsige Lötmittel im geschmolzenen Zustand sogar dann bleibt, wenn oq wieder umgewülzt; wird, Die einrennen sich bildenden Lo'traittelpartikel treffßii in der mit dem Lötmittel um^rwinohbaren FlüßRiß koit 35 aufeinsuder und werden dadurch immer schwerer_f bis si« letatlifh etii' dem geneigten 'i-Ioden ^l des Tankeö 30 ent2nugi"uii.(_;!:^n und durch «dn Abflußvßiitil i\'d hinauügelaiigüU-Die Jrrtikel könuen dam? anschließend in dem lötmittel bat ]t* vU^er verwendet 'X'.-vOun- Die Unterbj'inßuiiß

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der Pampe 34 innerhalb der Flüssigkeit 35 stellt außerdem sicher_t daß die Wäraieverluste der Flüssigkeit 35 während ihrer Zirkulation von der Pumpe durch Rohre 39 ί 40 vernachlässigbar klein bleiben* Von den genannten RüiU'en laufen die Rohre 40 horiaontal über die l^akbreite und in beiden horizontalen Rohren 40 sind öffnungen g vorgesehen3 durch die die Flüssigkeit 35 unter Bildung zweier Sprühvorhänge 45 austritt. Die beiden Sprühvor«* hänge treffen sich unterhalb und etwa in der Mitte der Öffnung 28_Q Die an dem Haken 12 hängende Platine 15 wird in vertikaler Richtung durch den Treffpunkt der beiden Sprühvorhänge hin- und herbewegt, wozu eine automatische vor-riehtung dienen kann*

Die Platine 15 kann aus federn üblichen bekannten Material hergestellt sein₀ Derartige Materialien sind beispiele» " weise laminiertes Epoxyharz₉ Phenolharze und verschied©« ne Ai»fcen von Iransfcharage tränkt en Papieren« Auf der Plafeine 15 sind in üblicherweise eine Anzahl von Leitern 20 aufgebracht, die die verschiedensten Formen je naeh der ia Frage kommenden elektrischen Schaltung und den verwendeten Bauteilen haben können«. Diese Bauteile werden normalerweise auf den im Regelfall aus Kupfer bestehenden Leitern 20 unter Verwendung der geglühter Kupferaugen 50 befestigt» 7/enn die Platine 15 in das im Tank 17 befindliche Lötmittelbad 16 eingetaucht wird, bildet

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das Lötmittel eine dünne Oberf iMchenschieht 51 auf den frei liegenden Pläehen der Kupferleiter 20, Be hat 3ich gezeigt, daß diese Oberflächenschicht 5I₃ nachdem sie sich einaal gebildet hat, einen Schmelzpunkt aufweist_s der höher ißt als der Schmolzpunkt des Lötmittel.=! allein ₉ und zwar teilweise deswegen, v/eil der Leiter 20 selbst eine aehr viel höher liegende Schmelztemperatur hat und anm anderen Teil deswegen, weil der Kupferleiter 20 einen großen Teil der Wärme ableitet»

Wie aus den; Schnitt durch eine Platine gemäß Pig, 4· hervorgeht, sammelt sich auf der Oberflächenschicht 51 überschüssiges Lötmittel 52 an, das sogar teilweise über den Bereich des kupfernen Leiters 20 hinausjagt₉ Dieses überschüssige Lötmittel 52 erhöht nicht nur dan Gewicht der Platine, sondern neigt auch dazu.* gleichmäßig zu verlaufen und Kurzschluss se zu bilden _s wie es beispielsweise «lie Kurzschlußbrücke 53 zwischen dem Äuge 50 und einer angrenzenden öffnung 55 zeigte Biases überschüssige r.öfcniitfcal wird mit dem bekannten Verfahren nur teilweise und mit geringem Wirkungsgrad entfernt.

Hit dem erfindungsgemäßeu Verfahren wird das überschüssige Lötmittel jedoch bis zu der gewünschten Tiefe alt Hilfe der Flüssigkeit 55 (Pig· 2) entfernt, die aus den

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Fiobicn ^l\^r· lU'iiJi' Bildung der Sprüiworhli-ige 4-5 austritt und .iu.f <iie riatine 15 auf trifft ^ 15s können verschiedene Arten *"on Flüssigkeiten verwendet worden _o Die .TlüK^i^lfi¹^ y} iet vorzugsweise in eineGi₄ mit den FIatinen ntchi; redigierenden Hittel löslich, I)OiSpIeIsVeISe also in y-ipser oder Alkohol, so daß sie nach Ihrer Verwendung zum ilbtraoen überschüseigon Mtmittels leicht ™ und iflx'tHcIiaftlich wieder von der Platine entfernt werden kann«. Vorzugsweise reagiert die Flüssigkeit 35 auch niciifc chemisch mit dem Lötßitfcol ^xj2_t dem Leitermaterial 20 und dem ife^crifJ. der Platin« 15.

Als Vüiasi; keit 35 wurden eine i^oils anzahl verschiedener Stoffe a:it aialü* oder weniger großeui Erfolg verwendet = Cin besonders bevorzugter Stoff lüt FoJyäthylenglycol füi^m pich allein oder «uiisiamen mit; üxjdation verhindernden Zusätzen_y bo daß es durch den SprUhvorgang nicht degeneriert br.w_o unwirksam ceraa<!}.i wird- Polyätliylen glycol ^M)OG oder 6000, um ein «pci«lies Beispiel :.,u Beben., hat nur selix' geringe tc:i;-ch»- " irkunnen und «litPt das die Maschinen bedici't.ri.-r remonal auch kßi ,i<m üuangenehinmi i?3rüchen oder r,1fii('n \v.ra-. in anderer Seiae gefährlichen Dnapfen aui»^ 3Mnno Jlycole habt η hei Hauratemperatur feste kris^oTJ'inc Form und können daher sehr ein! £u α in Behältern oder -jin^on auf b ε wahl t und u

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Schwierigkeit·in die Sprülibadvorrichtung 25 eingegeben werden« Polyäthylenglycol 4000 hat einen hohen Schmel«~ punkt und einen Zündpunkt, der meist oberhalb der höchsten, für das vorliegende Verfahren verwendbaren Temperaturen liegt_o

Es gibt eine große Ansah! oacydationaverliindernde Zusätze die mit Polyäthylenglycol gemischt werden können«. Ein geeigneter Zusatzstoff ist Hydroquinon» Es hat bei niedrigen Temperaturen ebenfalls kristalline Form und ist in Wasser oder Alkohol löslich und kann daher leicht von der fertigen Platine abgewaschen werden_o Es ist nicht toxisch und es hat sich gezeigt, daß die Zugabe von etwa 30 g ;Je 23 Kilo Polyäthylenglycol 4000 eine gute antioxydierende Wirkung hat und eine wirtschaftliche .7ieder~ Verwendbarkeit den Polyäthylenglycolο 4000 gestattet, Ein anderer oaydati onsverhindemder Stoff₃ der entwe der alleine oder in Verbindung mit Hydroquinon verwendbar ist, ist Mercaptobenzothiazole Bei dienern Stoff handelt ea sich ebenfalls v.m eine nicht toxische und bei Raumtemperaturen tiockene Chemikalie« fenn HercaptobenzothiazoJ ale einsiger oxydationaverhindernder Stoff für Polyäthylenglyccl verwendet wiitl, genügen etwa 15 g Je 23 kg Glycol; wenn dieser »Stoff in Vorbindung mit 5ydro· qulnon verwendet wird- dann noilten etwa GO g Hydro»

quinoii und etwae weniger als 14 g Mercaptobensothiasol jo 23 kg Polyäthylenglycol 4000 verwendet v/erden» Se gibt aber auch andere Chemikalien, und Insbesondere andere Polymer© des Jithylenglycols» die die vorstehend erläuterten Eigenschaften haben und demgemäß für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten werden können«

Bin vollständiges Verfahren zum Herstellen von bedruckten Platinen einschließlich der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte läuft wie folgt ab: Zunächst werden die Leiter 20 in der erforderlichen Form und in bekannter Weise auf eine Trägerplatte aus nicht leitendem Material aufgebracht; und so eine Platine erzeugt«, Anschließend werden Plat ins mit Leitern in der erforderlichen lYeise durchbohrt und gegebenenfalls ssur Aufnahme der Bauteile mit Augen versehen» Danach wird die Platine in einen Halber eingesetzt und in ein lötmittelbad eingetaucht, in dem die freiliegenden Flächen der Leiter mit dem lot-= mittel beschichtet warden. Anschließend wird die Platine, nachdem voreugsweise vorher ein gewisser Teil des überflüssige η Lofcmitfcels entweder unter dem Einfluß der Schwerkraft oder durch eine Vibrabion entfernt wurde> einer Boßpriihung von heißem₅ mit Lötmittel unvermischbaren flüssigen PolyUthylenglyeol ausgesetzt* Dabei wird dio Platine bis unter den 'fr-effpunki; zweier Sprühvorhänge

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dieser Flüssigkeit abgesenkt und dann langsam wieder hochgesogen«» wodurch eia gewisser Absaugvorgang erzeugt« wird ο ?/egen der Auf— und Niedarbewegung der Platine im Treffpunkt der Sprtihvorhänge trifft die aufgesprüht© Flüssigkeit auf beide Seiten der Platine gleichmäßig auf, wodurch überflüssiges Lötmittel» das sich nicht völlig rait dem Leiter verbunden hat, schmilzt und weggewaschen wird«· Wegen der hohen Temperatur dea PoIyäthylenglycole behält daa entfernte Lötmittel aeinen geschmolzenen Zustand bsi und kann anschließend dem Tank wieder entnommen und -,«reiberverwendet werden« 41s letztes wird die derart; behandelte Platine mifj Hilfe eines geeigneten Kittels, wie z«B„ mit deaineralisiertem Wasser oder mit Alkohol gereinigt, wobei alles noch auf der Platine vorhandene Polyäthylenglyeol abgewaschen wird«

Bas erfindungsgemäSe Verfahren wurde im Zusammenhang mit einem Lötinittelbad und dem Aufsprühen von Polyäthylen« glycol beschriebenο Bae erflndungsgemäBs Verfahren ist Jedoch in keiner Jeise auf die beschriebene Verbindung von lötmittel und elektrisch leitendem Material beschränkt α So aiud beispielsweise Verfahren ziun Elektro- . plattieren bekanntgeworden, bei denen keine eigentliche Oberflächenschicht einer Legierung im vorstehenden Sinne

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aufgebracht wird· Beim Elektroplattieren wird ein Ba3ismetall_t ode ZcB. ein Kupferleiter auf eine übliche Trägerplatte der vorstehend erwähnten Art aufgebrachte Da'can anschließend wird auf die freiliegende KupferoberfIHehe eine Lötmittelschicht durch Elektroplattieren in t'inor //eise auf gebracht * flie aum Aufeinanderliegen z\\^ior Schichten, nämlich einer Kupfer·· und einer Löt~ mittelschicht führt. Es ist bekannt, daß derartig aufgebi*achte LÖtmittelachichten verhältnismäßig leicht von der Kupferfläche abblättern, sofern das Kupfer vor de* Elektroplattieren auch nur in geringstem Maße verunreinigt war. Wenn eine elektroplattierte Platine gemäß der Erfindung in ein ruhendes oder ein Sprühbad aus heißem, mit Lötmittel uiivermiochbaren PolyUthylenglycol eingebracht **ird, dann verbinden sich die molekularen Schichten au einer nicht abblätternden Oberflächen schichte (j

r.ei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die vorstehenden Ausführungen eu dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung lediglich eub Erläutern der Erfindung gedacht sind und daß ein Fachmann in vielSLtlger Welse von den beschriebenen Beispielen abweichen kann, ohne den Erfindunga&ed&nken zu verlassen«

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Claims

Ansprüche

StK M WM M MM KaMW MtNTU W*-'

1« Verfahren zum Aufbringen einer Legierungsaehichi; auf ein Metall j insbenondere auf die Leiter einer bedruckten Platine, die mit iletallaugen oder mit Metall plattierten Löchern vorsehen sein kann_T weiche zur Aufnahme der Anachlußstifte von auf der Platine zu befestigenden Bauteilen dienen_s bei uem daß Metall zunächst einer geschmolzenen Legierung ausgesetzt wird, um eine inim^etallisnlie Verbindung zwischen legierung und Metall su erzeugen* wobei auf des Metalljein in seiner Dicke variierender Oberatig von üb^rflüösigem Legierungsmaterial entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß ausäte* lieh zu der Legierung eine mit der Legierung unvermischbare flüssigkeit (35) auf eine Temperatur aufgeheist wird, die mindestens gleich der Schmelztemperatur der legierung aber geringer ist als die Schmelztemperatur der intermetallischen Verbindung (51), und daß diese nüeeigkeit (25) in Form einee luft/FlüssigkeiteTrorhaiigee (45) auf die die Metallegierung (52,53,55) tragende Platine (15) aufgebracht wird und dadurch den überschüssigen Teil der Metallegierung achmilsit und bis auf die

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gewünschte Dicke wegspült» wobei die verbleibende Dicke der Metallegierung mindestens gleich der Dioke der intermetallischen Verbindung (51) ist«

2ο Verfahren nach Anspruch 1, bei deia die mit der Metallegierung unverwischbare Flüssigkeit wasserlöslich 1st» dadurch gekennzeichnet₉ daß die mit der Flüssigkeit (35) vorbehandelte Platine anschließend mit einem wässrigen lösungsmittel gereinigt wirdo

5» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß kristallines Polyäthylenglycol in einen heiabaren Tank (20) eingebracht und anschließend zur Bildung einer wasserlöslichen, mit Metallegierungen unvermiachbaren Flüssigkeit (35) aufgeheizt wird.

4·» Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Luft/Flüssigkeitsvorhang (4-5) auf die die Metallegierung unbestimmter Dicke tragende Seite der Platine (15) unter so starkem Druck gerichtet wird, daß der überschüssige Teil der Metallegierung aus Augen (50) und anderen öffnungen der Platine entfernt wird «

5» Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß gleiche, voneinander gegenüberliegenden

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Seiten ausgehende und sich entlang einer Linie treffende Luft/Fltiesigkeitsvorhänge (45) auf die beiden Seiten der Platine (15) gerichtet werden„

6. Verfahren sum Aufbringen einer Legierungsschlcht auf ein Metall, insbesondere auf die Leiter einer bedruckten Platine, die nit Metallaugen oder alt Metallplattierten Löchern versehen sein kann, welche zur Aufnahme der Anschlußstifte von auf der Platine zu befestigenden Bauteilen dienen, bei dem auf das zu beschichtende Metall eine Legierungsschicht bestimmter Dicke aufplattiert wurde, nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der auf plattierten Legierung unvermisehbare Flüssigkeit (35) auf eine Srweichungsteaperatur aufgeheist wird, um eine intermetallische Verbindung zwischen der Legierung und den Leitern su bilden: und daß die plattierte Platin· dann durch Tauchen oder Besprühen einem Sprühvorhang der flüssigkeit (35) ausgesetzt wird, ua die intermetallische Verbindung su erzeugen.

7« Vorrichtung sum Herstellen einer eicht abblätternden Ltgienme»b«eohichtung Torgegebener Dick· auf «in·« Metall, insbesondere de« Leitereetall einer bedruckten Platin· sum Ausführen der Verfahren nach den Ansprüchen 1-5 oder

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δ, gekennzeichnet durch einen flüssigkeitsdichten Tank

(30) zur Aufaaluao der mit der Legierung unversisch baren Flüssigkeit (35)t die mit der Metallegierung, dem Leifcei-niefcall und dem Material der Platine nicht ehe» misch reagiert;! durch eine Öffnung (28) in dem Tank (30) zxxin Einführen dor bedruckten und mit der Legierung Tor- - beschichteten Platine (15)S durch eine Heizeinrichtung (32i33) zum Aufrechterhalten einer Flüssigkeitsteffiperatur_e die höher ist als der Schmelzpunkt der Metallegierung und niedriger als der Schmelzpunkt der intermetallischen

Verbindung swiechen Metallegierung und Leitermetall;

und durch eine Sprüheinrichtung (40), die in Tank (30) angeordnet ist und zuist Aufsprühen der auf der genannten

Temperatur gehaltenen Flüealgkeit auf die oberfläche der

Platine (15) dient.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Flüssigkeit (35) «in Druckerseuger (3^»*&) vorgesehen ißtj daß mindestens eine Sprühvorrichtung (40) so angeordnet 1st, daß ihre SprUhoffnungen den auf die Platine (1$) aufgedruckten Leitern (20) gegenüber·» liegen, wenn die Platine im Bereich der Öffnung (28) Hegt $ und daß die Sprühvorrichtung (40) nit dee Druckerzeuger (34,4*) über Leitungen (39) verbunden iet<

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9n Vorrichtung nach Anspruch 8_r dr-.durcb. gekennzeich~ net_p daß als Druckerzeuger eine Pumpe (34·) vorgesehen ist, die als Tauchpumpe innerhalb der aufgeheizten Flüssigkeit (55) liegt, um die von den Leitern abgenchmolzenen LegierunKsfcoile während cles Umvmlnens der Flüssigkeit im geschinclaonen Zustand au holten,

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-99 dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtung aus zwei Düsenreihen besteht, durch die die Flüssigkeit (35) in gleichen und sich gegenüberliegenden_t entlang einer Linie aufeinandertreffenden Luft/Flüssiglreit3vorhängen (45) hindurchtritt, wobei die Berührurigslinie der beiden Vorhänge im Baieich der öffnung (28) dea Tankes (30) liegt ο

llo Vorrichtung nach einem der Ansprüche" 7 - 10j dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (35) Polyäthylenglycol iBt und bei Eavmtenperatur kristalline Form.hat; und daß die Heizeinrichtung (32_r33) eine Leistung hat, die ausreicht^ daß Pclyäthylenglycol aus dem kristallinen Zustand zu einer wasserlöslichen Flüsigkeit lind weiter eoveit aufauheizeni daß das flüssige Polj-äthylenglycol miidestens etwa den Schmelzpunkt der Metallegionmg erreichte

BAD OBIGINAI.

nach einem tier Ansprüche 7 - H₉ dadurch gekezmzoichnoc, daß dJ.e Flüssigkeit (35) einen oder mehrere oaydabtonaVerhiadornde %\ißt\tze enthält₃ die bsi Ruuratenipjjratui¹ in kristalliner Form vor!logen und im atil'geheiaüen Zue'eand flüssig ainda und dig oine Degeneration bawe oin Ünwlrksamv/erden dar flüssigkeit (35) und des Spx'ühvorgangeo verhindern«.

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