DE2944368A1 - Verfahren zum verbinden nicht-loetbarer oberflaechen - Google Patents
Verfahren zum verbinden nicht-loetbarer oberflaechenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE RUFF UND BEIER STUTTGART
D i ρ I.-C h β m. Dr. Ruff
Dipl.-Ing. J. B θ i β r
Neckarstraße SO D-7OOO Stuttgart 1 Tel.: CO711) 287051*
Telex Ο7-23412 erubd
31.Oktober 1979 Sf/bt
A 18 204
Anmelder: Donald J. DelGrande
1832 Frankford Avenue Philadelphia, Pennsylvania - USA
Verfahren zum Verbinden nicht-lötbarer Oberflächen
Die Erfindung betrifft im allgemeinen das Konstruktionswesen, bei dem ein Lötmittel als Verbindungseinrichtung verwendet
wird, sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Verlöten von normalerweise unlötbaren Oberflächen mit anderen normalerweise
unlötbaren Oberflächen oder mit normalerweise lötbaren Oberflächen.
Das Problem des Verlötens normalerweise unlötbarer Oberflächen wird auch durch die Schwierigkeit charakterisiert, eine verzinnbare
Oberfläche zu schaffen, d.h. eine Oberfläche, an der Lötmittel haften kann. Verschiedene Lösungsversuche
für dieses Problem werden auf drei Gebieten angeboten:
Der Herstellung von Schaltkarten, dem Verspleißen von optischen Faserstangen und der Herstellung von dekorativem
Farbglas.
Bei gedruckten Schaltkarten ist ein Verfahren bekannt, bei
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dem eine aushärtbare Haft-Tinte in einem vorbestimmten Muster auf eine isolierende Grundlage aufgedruckt wird,
wonach Metallpulver auf die gedruckte isolierende Grundlage aufgebracht wird, wodurch einzelne Teilchen des Metallpulvers
nur auf der gedruckten Hafttinte zurückgehalten werden, und bei dem die Hafttinte ausgeartet wird, um dadurch die einzelnen
Teilchen des Metallpulvers auf ihr haften zu lassen. Die nachfolgenden Verfahrensschritte umfassen das Eintauchen
der isolierenden Grundlage in eine wässrige Lösung von Zinn-II-chlorid
und PatfLadiumchlorid zur Erzeugung eines aktivierenden
Agens darauf, sowie ein anschließendes Behandeln der Grundlage mit einem Metallablagerungsbad.
Bei einem anderen Verfahren wird eine gedruckte Schaltkarte dadurch hergestellt, daß auf die Oberfläche einer Platte
aus organischem Harz ein Klebstoff im Muster einer elektrischen Schaltung aufgebracht wird, daß Metallpulver auf den
Klebstoff gestreut wird, daß das aufgestreute Metallpulver derart gepreßt wird, daß es teilweise in der Oberfläche des
Klebstoffs eingebettet ist und teilweise auf der Oberfläche aufliegt, wonach der mit dem Metallpulver kombinierte Klebstoff
aushärtet und eine Schicht von leitendem Material auf der Oberfläche des Metallpulvers durch ein Aufbringverfahren
aufgebracht wird, wobei das freiliegende Metallpulver als ein Katalysator wirkt. Diese beiden Verfahren erfordern
den Verfahrensschritt des Plattierens, bevor gelötet wird, während die Erfindung diesen Verfahrensschritt nicht erforderlich
macht. Während zwar der sich ergebende elektrische Stromweg fest genug ist, um das Löten auszuhalten, gibt es
kein Anzeichen, daß eine solche Verbindung fest genug ist, um Bauteile zusammenzuhalten.
Bei dem Verspleißen von optischen Faserstangen ist es bekannt, die ümfangsoberflache der zu verbindenden Glaselemente mit
einer dünnen haftenden Metallschicht zu überziehen.
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Die beschichteten Glaselemente werden einander benachbart angeordnet und Lötmittel wird um die Verbindung zwischen
den Elementen herumgegossen. Während eine solche Verbindung fest genug ist, um die optischen Faserstangen in einer ausgerichteten
geraden Verbindung zu halten, gibt es keinen Hinweis, daß eine derartige Verbindung fest genug zum Verbinden
von Bauelementen ist oder nur sein könnte. Die Metallschicht besteht insbesondere aus einer an Glas haftenden
Paste, die unter dem Namen "Bright Platinum, 0,5X Paste" bekannt ist. Eine solche Metallpaste ist außerordentlich
teuer und daher vollkommen ungeeignet für eine Anwendung in einem großen Umfang. Das erfindungsgemäße Verfahren,
das eine Verbindung vorsieht, die fest genug zur Verbindung von Bauelementen ist, kann mit fast jedem beliebigen Kleber,
der gegenüber hohen Temperaturen resistent ist, durchgeführt werden, sowie unter Verwendung relativ billiger
lötbarer Metallteilchen, wie z.B. Kupfer.
Bei dekorativem Farbglas wird eine verzinnbare Oberfläche dadurch hergestellt, daß jedes Glasstück mit einem dünnen
Streifen einer Metallfolie eingefaßt wird, die in einen kontinuierlichen Metall-Umfang gelötet wird. Eine solche
Verbindung ist wesentlich schwächer als die durch das erfindungsgemäße
Verfahren hergestellte Verbindung, darüber hinaus ist sie wesentlich teurer und zeitaufwendiger.
Darüber hinaus muß eine Metallfolienverbindung eingestemmt werden, um die Verbindung wetterfest oder wasserdicht zu
machen, während eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbindung von Natur aus wetterfest und wasserdicht
ist.
Alle Nachteile der bekannten Verfahren zum Verlöten von normalerweise unlötbaren Oberflächen werden durch die vorliegende
Erfindung überwunden, nach der beliebige normalerweise unlötbare Oberflächen dadurch miteinander verbunden
werden, daß die Oberflächen mit einem Klebstoff überzogen
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werden, daß der Klebstoff mit lötbaren Metallteilchen bedeckt wird, so lange er klebrig ist, und daß nach Aushärten
des Klebstoffs die Oberflächen miteinander verlötet werden, wobei das Lötmittel an den Metallteilchen haftet
und eine Verbindung zwischen den Oberflächen bildet. Der Klebstoff ist vorzugsweise gegen hohe Temperaturen resistent.
Die lötbaren Metallteilchen sind vorzugsweise eine Kombination von Körnchen und Pulver bzw. Puder, und
bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Durch das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren ist es möglich, an wirklich
jede beliebige nornalerweise unlötbare Oberfläche, darunter Glas, Porzellan, Holz, unlötbare Metalle wie Stahl sowie
Papiererzeugnisse anzulöten. Das Verfahren ist auch anwendbar zur Verbindung einer lötbaren Oberfläche oder eines lötbaren
Materials an eine normalerweise lötbare Oberfläche oder Material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden normalerweise unlötbarer Oberflächen zu
schaffen. Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein Verfahren zu schaffen, um normalerweise unlötbare Oberflächen zu
verlöten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Verbinden normalerweise unlötbarer Oberflächen
zu schaffen, das eine Verbindung erzeugt, die von sich aus wetterfest und wasserdicht ist.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden einer normalerweise unlötbaren Oberfläche
mit einer normalerweise lötbaren Oberfläche zu schaffen. Eine nächste Aufgabe der Erfindung liegt darin,
ein Verfahren zum Verlöten einer normalerweise unlötbaren Oberfläche mit einer normalerweise lötbaren Oberfläche zu
schaffen. Eine letzte Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Verbinden einer beliebigen Kombination
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von normalerweise lötbaren oder nicht lötbaren Materialien zu einer im wesentlichen selbsttragenden Struktur zu
schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgaben schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden normalerweise unlötbarer Oberflächen
vor, bei dem erfindungsgemäß die Oberflächen mit einem Kleber beschichtet werden, der Kleber mit lötbaren Metallteilchen
bedeckt wird, so lange er klebrig ist, und nach Aushärten des Klebers die Oberflächen miteinander verlötet
werden, wobei das Lötmittel an den Metallteilchen haftet und eine Verbindung zwischen den Oberflächen bildet.
Das Verfahren ist auch zum Verbinden einer normalerweise lötbaren Oberfläche oder eines Materials mit einer normalerweise
unlötbaren Oberfläche oder Material geeignet, oder auch einer beliebigen Kombination dieser Teile. Der
Kleber ist gegenüber hohen Temperaturen restistent, damit er den Temperaturen eines üblichen Lötkolbens oder einer
Lötpistole stand halten kann. Die lötbaren Metallteilchen sind vorzugsweise eine Kombination von Körnchen und Pulver
bzw. Puder, und bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Die normalerweise unlötbaren Oberflächen, bei denen das erfindungsgemäße
Verfahren Anwendung finden kann, sind Glas, Porzellan, Holz, unlötbare Metalle wie Stahl sowie Papiererzeugnisse,
wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Fig.1 eine perspektivische Ansicht einer willkürlichen
Struktur, die verschiedene lötbare und normalerweise unlötbare, nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren verbundene Materialien enthält;
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Fig. 2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in Fig.1>
Fig. 3, 4
und 5 aufeinander folgende Zustände des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie sie beim Verbinden
von Glasstücken auftreten.
Die in Figur 1 dargestellte repräsentative Struktur 10 enthält eine Vielzahl von normalerweise lötbaren und normalerweise
unlötbaren Materialien, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammengesetzt sind. Die Struktur enthält
Holzelemente 12 und 14, ein Glaselement 16, einen Metalldraht 18 sowie ein Element 20 aus Karton. Die Holzelemente
12 und 14, das Glaselement 16 und das Kartonelement20 stellen normalerweise unlötbare Materialien dar, während der
Metalldraht 18 ein üblicherweise lötbares Material darstellt.
Die verschiedenen Elemente der Struktur 10 sind durch eine Anzahl von Lötverbindungen verbunden, die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt sind. Die Verbindung 22 stellt eine Verbindung von Holz auf Holz dar, die Verbindung
24 stellt eine Holz-Glasverbindung dar, die Verbindung26 stellt eine Verbindung zwischen Glas und lötbarem Metall
dar, die Verbindung 28 stellt dagegen eine Glas-Papierverbindung dar.Jede dieser Verbindungen bzw. Lötstellen ist
im wesentlichen in der gleichen Art hergestellt, wie sie in Einzelschritten in den Figuren 3 bis 5 dargestellt ist.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 5 ist das erfindungsgemäße
Verfahren zum Verbinden normalerweise unlötbarer Oberflächen bezüglich einer Kantenverbindung zweier Glasstücke
36 und 38 dargestellt. Der erste in Figur 3 dargestellte Schritt besteht in der Aufbringung einer Klebstoff-
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schicht 30 auf jede zu verbindende Glaskante. Der Kleber bzw. Klebstoff 30 sollte ein Klebstoff sein, der gegenüber
hohen Temperaturen resistent ist, da er der normalen Betriebstemperatur eines üblichen Lötkolbens oder einer Lötpistole
stand halten muß. Zwei geeignete Klebstoffe sind Dow Corning 734 RTV Selastic, ein Klebstoff auf Silikonbasis,
sowie Pecora Feuerfestzement bzw. Kleber, der im allgemeinen feuerfesten Ton und Asbestfasern enthält. Der Klebstoff 30
bedeckt vorzugsweise oder im wesentlichen die gesamten zu verbindenden gegenseitigen Kanten. Wenn dies Verfahren bei
der Herstellung von Schmuckfarbglas angewendet werden soll, ist es zusätzlich wünschenswert, einen schmalen Streifen
von Kleber auf jeder Oberfläche am Rand der zu verbindenden Kanten aufzubringen. Diese Überlappung ist die Grundlage
für das saubere Aussehen des Lötmittelwulstes, bei dem in Figur 5 dargestellten endbearbeiteten Produkt. Der Kleber
kann mit einer schaumstoff-überzogenen Walze oder einer Bürste
aufgebracht werden,deren Borsten entsprechend der Dicke des zu verbindenden Glases oder Materials abgeschnitten und eingekerbt
worden sind. Natürlich können auch andere Verfahren des Aufbringens angewendet werden, z.B. kann der zu verbindende
Gegenstand in eine Wanne mit Kleber eingetaucht werden.
Der in Fig.4 dargestellte zweite Schritt muß durchgeführt
werden, so lange der Kleber 30 noch klebrig ist, d.h. bevor er ausgehärtet ist. Bei dem zweiten Verfahrensschritt wird
eine Schicht metallischer lötbarer Teilchen 32 auf die Klebstoff schichten 30 aufgebracht. Geeignete lötbare Metallteilchen
sind u.a. Kupfer, Silber und Gold. Was ihre Größe angeht, sind die Teilchen vorzugsweise eine Kombination
von Körnchen und Puder bzw. Pulver, obwohl jede der beiden Möglichkeiten für sich ebenfalls möglich ist. Ein Beispiel
für geeignete lötbare Metallteilchen ist Alcan Metallpuder MD 41, das aus Kupfer besteht. Die Metallteilchen 32 können
dadurch aufgebracht werden, daß sie auf die Klebstoffschichten
aufgestreut werden, oder aber die Klebstoffschichten
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können in Tröge eingetaucht oder gepreßt werden, die die Metallteilchen enthalten. Auf jeden Fall ist eine im wesentlichen
gleichförmige Beschichtung wünschenswert, obwohl sie nicht absolut notwendig ist.
Der dritte und letzte, in Fiaur 5 dargestellte Schritt findet
statt, nachdem der Kleber ausgehärtet ist, wodurch die Metallteilchen mit den Teilen aus Glas oder anderem Material
verbunden werden. Die zu verbindenden Kanten werden dicht aneinander gelegt und können unter Verwendung eines Standardlötmittels
wie z.B. einer Blei-Zinnzusammensetzung und eines üblichen Lötkolbens oder einer Lötpistole verlötet werden.
Das Ergebnis ist ein sauberer Lötmittelwulst 34, der die Verbindung vollständig abdichtet. Diese Verbindung ist wetterfest
und wasserdicht.
Wie unter Bezugnahme auf die Struktur 10 beschrieben, ist das hierin beschriebene Verfahren zur Verbindung von irgendeinem
üblicherweise nicht lötbaren Material mit irgendeinem anderen normalerweise unlötbaren Material geeignet, ebenso zur Verbindung
mit einem normalerweise lötbaren Material. Beispiele für derartige normalerweise unlötbare Materialien sind Glas,
Porzellan, Holz, unlötbare Metalle wie Stahl sowie Papiererzeugnisse. Diese Aufzählung ist jedoch nicht vollständig.
Bei Papiererzeugnissen kann ein geeigneter, hochtemperaturfester Kleber das Papiererzeugnis vor dem Verbrennen während
des Verlötens schützen.
Die möglichen Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei den verschiedensten Anwendungsgebieten sind unzählbar.
Das Verfahren ist in der Elektronik, bei der Konstruktion mit Glas und Farbglas sowie einer Vielzahl von künstlerischen
Bereichen anwendbar, um nur einige zu nennen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist relativ billig, arbeitssparend und
zuverlässig. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
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Erzeugnisse eignen sich insbesondere zur leichten Reparatur. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbindungen
können wieder aufgelötet und wieder zusammengelötet
werden, wodurch die Ersetzung oder Neuanordnung irgendeines Elementes in der Struktur vereinfacht wird. Die reparierte
Verbindung ist ebenso fest, wetterfest und wasserdicht wie die ursprüngliche Verbindung.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Die Erfindung schlägt also ein Verfahren zum Verbinden normalerweise
unlötbarer Oberflächen vor, bei dem die Oberflächen mit einem Kleber überzogen werden, der Kleber mit
lötbaren Metallteilchen überzogen wird, so lange er klebrig ist, und bei dem nach Aushärten des Klebers die Oberflächen
miteinander verlötet werden, wobei das Lötmittel an den Metallteilchen haftet und eine Verbindung zwischen
den Oberflächen bildet. Der Kleber ist vorzugsweise ein Kleber, der gegen hohe Temperaturen resistent ist. Die lötbaren
Metallteilchen sind vorzugsweise eine Kombination von Körnchen und Pulver bzw. Puder und bestehen vorzugsweise
aus Kupfer. Zu den normalerweise unlötbaren Oberflächen zählen Glas, Porzellan, normalerweise unlötbare Metalle wie
Stahl, sowie Holz-und Papiererzeugnisse, wobei diese Aufzählung nicht vollständig ist.
Die erfindungsgemäße Verbindung ist wetterfest und wasserdicht,
Die erfindungsgemäße Verbindung ist wetterfest und wasserdicht,
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Claims (10)
1. Verfahren zum Verbinden von normalerweise unlötbaren
Oberflächen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Die Oberflächen werden mit einem Kleber überzogen,
b) der Kleber wird mit lötbaren Metallteilchen bedeckt, so lange er klebrig ist, und
c) nach dem Hartwerden des Klebers werden die Oberflächen aneinander gelötet, wobei das Lötmittel an den Metallteilchen
haftet und eine Verbindung zwischen den Oberflächen bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
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der Kleber gegen hohe Temperaturen resistent ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die normalerweise unlötbaren Oberflächen Glas-,
Holz-,Stahl-sowie Papier-Erzeugnisse sind.
4. Verfahren zum Verbinden einer lötbaren Oberfläche mit einer normalerweise unlötbaren Oberfläche, gekennzeichnet
durch folgende Verfahrensschritte:
a) Die normalerweise unlötbare Oberfläche wird mit einem Kleber überzogen,
b) der Kleber wird mit lötbaren Metallteilchen bedeckt, so lange er klebrig ist, und
c) nach Hartwerden des Klebers werden die Oberflächen zusammengelötet, wobei das Lötmittel an der lötbaren
Oberfläche und den Metallteilchen haftet und eine Verbindung zwischen den Oberflächen bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber gegen hohe Temperaturen restistent ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die normalerweise unlötbaren Oberflächen Glas, Holz,
Stahl und Papiererzeugnisse sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lötbaren Metallteilchen
eine Kombination von Körnchen und Pulver bzw. Puder sind.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen aus Kupfer
bestehen.
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9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein Kleber auf
Silikonbasis ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein feuerfester
Kleber bzw. Zement ist.
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Applications Claiming Priority (1)
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