DE2305963A1

DE2305963A1 - Vorrichtung zum herstellen von zinnoder zinnlegierungsschichten auf schaltdraehten aus kupfer oder kupferlegierungen

Info

Publication number: DE2305963A1
Application number: DE19732305963
Authority: DE
Inventors: Horst Prof Dr Techn Schreiner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1973-02-07
Filing date: 1973-02-07
Publication date: 1974-09-19

Description

Vorrichtung zum Herstellen von Zinn- oder Zinnlegierungsschichten auf Schaltdrähten aus Kupfer oder Kupferlegierungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Zinn- oder Zinnlegierungsschichten mit einer Dicke von mehr als 3 m auf Draht aus Kupfer oder Kupferlegierungen mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm durch Feuerverzinnen, bei der der zu verzinnende Draht ein Säurebeizbad, einen Säureabstreifer, ein Zinn- oder Zinnlegierungsbad, einen Zinnabstreifer und eine Kühlstrecke durchläuft.
Für eine einwandfreie Lötbarkeit dickverzinnter Kupferschaltdrähte ist eine Mindestschichtdicke von 3 Wm Zinn oder Zinnlegierung an jeder Stelle des Drahtes erforderlich. Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Kupferschaltdrähten bekannt oder vorgeschlagen worden, bei denen man das Ziel verfolgt, festhaftende, gleichmäßig dicke, gut lötfähige Zinnschichten auf Kupferdrähten zu schaffen. Man kann dazu den Kupferdraht sowohl vor dem Einführen in das Zinnbad als auch nach dem Austritt aus dem Zinnbad geeignet behandeln.
Bekannt ist z.B. aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 521 487 zum Herstellen einer Zinn-schicht der mittleren Dicke zwischen 3 Wm und 10 Am auf Drähten aus Kupfer und Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen eine auf einen Draht mit kreisförmigem Querschnitt aufgebrachte Zinnschicht beim Durchgang durch eine Abstreifdüse von polygonem Querschnitt zu einer über den Umfang des Drahtes schwankenden, jedoch in den Sektoren gleichen mittleren Zinnschichtdicke zu verteilen und diese unmittelbar darauf mit einer Kalibrierdüse mit kreisförmigem Querschnitt zu gleichmäßiger Schichtdicke zu verformen.
Aus der französischen Patentschrift 1 582 069 ist es bekannt, eine Abstreifdüse mit einer Bohrung mit kreisförmigem Querschnitt in einer solchen Entfernung von der Oberfläche des Zinnbades oder des Bades aus einer überwiegend zinnhaltigen Legierung anzuordnen, daß die Abstreifdüse gerade innerhalb des Erstarrungsbereiches der Badkomponenten liegt.
Weiterhin ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 957 031 bekannt, bei derartigen Vorrichtungen eine Abstreifdüse zu verwenden, deren Bohrungsquerschnitt von einem WeRenzug begrenzt ist, wobei der Wellenzug zwischen zwei konzentrischen Kreisen verläuft, die Radien der Kreise an den Radius des Drahtes angepaßt sind und auf jeden Millimeter des Umfangs- des Innern der konzentrischen Kreise etwa 3,5 bis 15 Halbwellen entfallen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen der genannten Art dahingehend zu verbessern, daß Schichtdickenschwankungen und auch die absolute Schichtdicke des aufgebrachten Zinns noch kleiner gehalten werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Zinnabstreifer aus einem plattenförmigen Teil mit profilierter Bohrung und einem Kapillarteil besteht und daß der Kapillarteil in das Zinn- oder Zinnlegierungsbad.teilweise eintaucht.
Vorteilhafterweise besteht der Zinnabstreifer teils aus benetzenden Werkstoffen, wie Nickel oder Stahl, teils aus von flüssigem Zinn nicht benetzenden Werkstoff, wie z.B. Quarz, Aluminiumoxid, Rubin, rostfreiem Stahl oder temperaturbeständigem Kunststoff.
Der Kapillarteil des Zinnabstreifers kann beispielsweise eine zylindrische oder eine konische Innenbohrung aufweisen.
Der Kapillarteil des Abstreifers taucht teilweise in das Zinnbad ein. Bei einem senkrecht nach oben geführten Draht ragt das eine Ende des Kapillarteils aus dem Zinnbad heraus.
Bei einem senkrecht nach unten durch das Bad laufenden Draht ragt der Kapillarteil von unten in das Bad hinein. Das nach außen geführte Ende des Kapillarteils ragt aus dem Boden des Verzinnungsgefäßes heraus.
Die Zinnschichtdicke wird durch die Temperatur des Zinnbades, Länge und Innendurchmesser des Kapillarteiles, Eintauchlänge des Kapillarteiles in das Zinnbad und Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes bestimmt.
Bisher wurde zur Vermeidung der Oxidation der Zinnbadoberfläche eine Ölabdeckung verwendet. Ein Nachteil der Ölabdeckung ist die thermische Zersetzung des Öls bei der Badtemperatur von z.B.
280° C und Bildung von CRACK-Produkten auf der Badoberfläche.
Ein anderer Nachteil ist die Geruchbelästigung des Bedienungspersonals durch die vom Öl abdampfenden Stoffe. Durch den erfindungsgemäßen Abstreifer kann ein Zinnbad ohne Ölabdeckung verwendet werden. Dadurch wird auch der Ölfilm vermieden, der vom aus dem Bad auslaufenden Draht mit transportiert wird.
Der in das Zinnbad ragende Kapillarteil des Abstreifers transportiert das oxidfreie Zinn aus der Badtiefe auf der Drahtoberfläche zum plattenförmigen Teil des Abstreifers.
Eine Zinnoxidschicht auf derPZinnbadoberfläche hat keinen störenden Einfluß.
Anhand der Zeichnung und einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Verzinnungsvorrichtung mit senkrecht nach oben laufendem Draht, Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Verzinnungsvorrichtung mit senkrecht nach unten verlaufendem Draht, Fig. 3 und Pig. 4 den erfindungsgemäßen Zinnabstreifer im Schnitt, Fig-. 5 in schematischer Darstellung die Anordnung des erfindungsgemäßen Zinnabstreifers im Boden des Verzinnungsgefäßes.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Verzinnen von Kupferschaltdrähten für den senkrecht nach oben laufenden Draht schematisch dargestellt. Von der Spule 1 wird der Draht 2 über eine Umlenkrolle 3 geführt und tritt in ein Säurebeizbad 4 ein. Innerhalb des Säurebeizbades 4 wird der Draht 2 über eine Umlenkrolle 5 umgelenkt und aus dem Säurebeizbad 4 herausgeführt und durchläuft einen Säureabstreifer 6, durch den die am Draht 7 anhaftende Säure weitgehend abgestreift wird. Der gebeizte Draht wird dann durch eine Umlenkrolle 7 umgelenkt und tritt in das Zinnbad 8 ein und wird darin über die Rolle 9 in die senkrechte Lage umgelenkt. Der Draht 7 tritt in den Kapillarteil 10, der zum Teil in das Bad 8 eintaucht und zum Teil aus dem Bad herausragt, des Zinnabstreifers 11 ein. Durch den Kapillarteil 10 wird die Schichtdicke vordosiert und konstant gehalten, um möglichst konstante Verhältnisse am plattenförmigen Teil des ZinnabstYeifers 12 zu erhalten. Nach Durchlaufen des Kapillarteiles 10 und des plattenförmigen Teils 12 des Zinnabstreifers 11 gelangt der Draht in eine Kühlstrecke und wird über die Umlenkrolle 13 der Aufwickelspule 14 zugeführt.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung mit senkrecht nach unten durch das Bad geführtem Draht. Der von der Spule 15 ablaufende Draht 16 wird über die Umlenkrolle 17 durch die Säurebeize 18 geleitet und über eine Umlenkrolle 19-aus dem Beizbad 18 herausgeführt und durch den Säureabstreifer 20 geleitet. Über eine Umlenkrolle 21 wird der gebeizte Draht senkrecht nach unten durch das Zinnbad 22 geführt. Nach Durchlaufen des Kapillarteils 10 und des plattenförmigen Teils 12 des Zinnabstreifers 11 wird der Draht über eine Kühlstrecke, die Umlenkrolle 23 auf der Spule 24 aufgewickelt-.
In Fig. 3 ist im Schnitt eine Hälfte des erfindungsgemäßen Zinnabstreifers 11 schematisch gezeigt. Hierbei ist der plattenförmige Teil 12 direkt auf der Austrittsseite des Kapillarteils 10 aufgesetzt. Der Draht 2 durchläuft den Kapillarteil 10, auf dessen Auslauf 38 der plattenförmige Teil 12 aufgesetzt ist.
An der Austrittsstelle 40 wird die Zinnschicht auf die Dicke 41 reduziert.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Abstreifer 11 so aufgebaut, daß zwischen dem Kapillarteil 10 und dem plattenförmigen Teil 12 ein Zwischenraum besteht, der vorzugsweise in dem Bereich von 0,5-3 mm gehalten ist. Dieser Zwischenraum füllt sich während des Durchlaufs des Drahtes 2 infolge des Staudrucks mit Zinn und bewirkt bei 38 eine weitere Beseitigung von etwa noch vorhandenen Verunreinigungen. An der Austrittsstelle 40 wird die Zinnschicht auf die Dicke 41 reduziert.
Fig. 5 zeigt den im Boden 25 des Zinnbades 26 eingesetzten Kapillarteil 10, an dessen Austrittsseite der plattenförmige Teil 12 aufgesetzt ist. Mit 27 ist die Eintauchlänge und mit 28 die aus dem Bad 26 herausragende Länge des Kapillarteils 10 bezeichnet. Der Draht 2 wird von oben senkrecht nach unten durch das Zinnbad 26 und den Zinnabstreifer 11 geführt und durchläuft bei 29 eine Kühlstrecke.
Ist der Kapillarteil. 10 mit einer zylindrischen Bohrung versehen, wird der Durchmesser der Bohrung dem Drahtdurchmesser angepaßt zur Erreichung der gewünschten Zinnschichtdicke bei gegebener Badtemperatur und Durchlaufgeschwindigkeit. Bei der Verzinkung eines Kupferschaltdrahtes mit einem Durchmesser von 0,6 mm wurde bei einer Zinnbadtemperatur von 2800C und einer Durchlaufgeschwindigkeit von 1 m/sek ein Zinnabstreifer 11 verwendet, dessen Kapillarteil 10 eine Länge von 50 mm und einen Kapillarinnendurchmesser von 0,8 mm besaß. Die Eintauchlänge des Kapillarteils 10 in das Zinnbad betrug 30 mm. Der Kupferdraht zeigte nach dem Verzinnen eine gleichmäßige Zinnschichtdicke von etwa 8 Um bei verhältnismäßig kleiner Dickentoleranz.
Die Dickenänderung entlang des Drahtumfanges lag bei etwa t 1,5 m. Damit wurde eine gute Zentrizität erzielt. Bei dem angeführten Beispiel betrug die Schichtdicke in der Kapillare etwa 1OO m. Durch einen sich ausbildenden Ubergangskegel an der Austrittsstelle 40 wurde die Zinnschicht auf etwa 8 m reduziert.
Der Kapillarteil 10 des Zinnabstreifers 11 kann z.B. auch eine konische Innenbohrung aufweisen, wobei im unteren Teil ein EinlauIzegel sich bis zum Austrittsteil verjüngt. In dem vorgeebenen Beispiel wurde eine Kapillare auf der Eintrittsseite vom Durchmesser 0,8 mm auf 0,65 mm auf der Austrittsseite verJüngt.
I Patentansprüche 5 viguren

Claims

Patentansprüche v Vorrichtung zum Herstellen von Zinn- oder Zinnlegierungsschichten mit einer Dicke von mehr als 3 Fm auf Draht aus Kupfer oder Kupferlegierungen mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm durch Feuerverzinnen, bei der der zu verzinnende Draht ein Säurebeizbad, einen Säureabstreifer, ein Zinn- oder Zinnlegierungsbad, einen Zinnabstreifer.und eine Kühlstrecke durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinnabstreifer (11) aus einem plattenförmigen Teil (12) mit profilierter Bohrung und -einem Kapillarteil (10) besteht und daß der Kapillarteil (10) in das Zinn- oder Zinnlegierungsbad (8, 22, 26) teilweise eintaucht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1-, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinnabstreifer (11) aus Quarz, Aluminiumoxid, Rubin, rostfreiem Stahl, Nickel oder temperaturbeständigem Kunststoff besteht.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapillarteil (10) des Zinnabstreifers (11) eine zylindrische Innenbohrung aufweist.
-4. Vorrichtung nach. einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapillarteil (10) des Zinnabstreifers (11) eine konische Innenbohrung aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Teil (12) auf der Austrittsseite des Kapillarteils (10) aufgesetzt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da3 zwischen dem Kapillarteil (10) und dem plattenförmigen Teil (12) ein Zwischenraum besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum 0,5 mm bis 3 mm beträgt.

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