DE3110319A1 - Weichlotmaterial und verwendung desselben fuer loetbaeder - Google Patents
Weichlotmaterial und verwendung desselben fuer loetbaederInfo
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Description
Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand. Die erfindungsgemäßen Weichlotstangen sind
zur Herstellung von Lötbädern geeignet, wie sie zum Beispiel in der Elektronikindustrie verwendet werden.
Das Löten mit einem Weichlot, das heißt, einer unter etwa 400 C schmelzenden Legierung auf der Basis von Zinn/Blei, findet
in der Elektronikindustrie weit verbreitete Anwendung, z. B. bei der Herstellung von Druckschaltungs-Bauteilen. Zur
Massenproduktion derartiger Bauteile kann die Lötoperation unter Verwendung eines statischen oder bewegten Lötbades
erfolgen, auf dessen Oberfläche der mit Flußmittel versehene Druckschalter-Bauteil aufgebracht wird. In einer zur Massenproduktion
geeigneten Lötvorrichtung kann das Lot vom Lötbad auf die Oberfläche des Druckschaltungs-Bauteils durch sogenanntes
Anschwemm- oder Schwall-Löten aufgebracht werden, d. h., durch Bildung einer stehenden Welle aus aufgeschmolzenem
Weichlot, gegen deren Wellenkaiam der Druckschaltungs-Bauteil
bewegt wird.
Derartige Lötbäder werden in der Regel aus Weichlot in .Form
einer Stange oder eines Blocks, die durch Extrusion oder Formguß gewonnen sind und im allgemeinen aus einer 60/40-
oder 63/37-Zinn/Blei-Lotlegierung bestehen, hergestellt und
aufrechterhalten. Dabei ist es wesentlich, daß die Stange oder
der Block aus Lotmaterial aus einer hochreinen Lotlegierung besteht, um einen wirksamen Betrieb des Lötbades sicherzustellen.
Ebenso wesentlich ist es, das Schmelzbad so rein wie möglich zu halten, um Schlacken- und Abschaumbildung
auf der Oberfläche des aufgeschmolzenen Lötbades zu vermeiden und das freie Fließen des Bades Jederzeit zu gewährleisten.
Eine Schwierigkeit bei der Einhaltung dieser Reinheitserfordernisse ergibt sich aus der Tendenz der Lotlegierung,
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sowohl in festem als auch in aufgeschmolzenem Zustand an der Luft zu oxidieren, was dazu führt, daß sich auf der
Oberfläche der festen oder geschmolzenen Lotlegierung eine Oxidschicht ausbildet. Diese Oxidschicht wirkt in dem aufgeschmolzenen
Lötbad als eine Verunreinigung und trägt zur Bildung von Ausfällungen auf der Oberfläche des Schmelzbades
bei. Um die aufgezeigte Schwierigkeit zu überwinden und die hohe Reinheit des geschmolzenen Lötbades aufrechtzuerhalten,
ist es übliche Praxis, auf dem geschmolzenen Lötbad eine Oberflächenschicht aus Antioxidationsmaterial,
z. B. aus einem Kohlenwasserstofföl oder einem niedrig schmelzenden harzartigen Feststoff, aufrechtzuerhalten, um
dazu beizutragen, daß die Bildung von Oxidverunreinigungen auf der Oberfläche des geschmolzenen Lötbades verhindert
wird. Die Einhaltung optimaler Mengenverhältnisse ist dabei jedoch schwierig und zeit- und kostenaufwendig.
Zur Überwindung der aufgezeigten Schwierigkeiten wird erfindungsgemäß
eine Weichlotstange geschaffen, in deren Innerem ein oder mehrere aderförmige Kerne vorgesehen sind, die
aus genau definierten organischen Substanzen bestehen, die beim Schmelzen der Stange zur Bildung oder Auffrischung
eines Weichlot-Schmelzbades auf der Badoberfläche eine
Schicht aus Antioxidationsmaterial bilden, das aus den Kernsubstanzen besteht. Auf diese Weise ist es nicht nur
möglich, die Schwierigkeiten und Mühen zu vermeiden, die sich aus der Aufbringung eines separaten Antioxidationsmaterials
auf die Oberfläche des Weichlot-Schmelzbades und aus der Entfernung von gebrauchtem Antioxidationsmaterial
von der Badoberfläche ergeben, sondern es wird auch sichergestellt,
daß das korrekte Verhältnis der Menge von Antioxidationsmaterial zur Menge von Lot automatisch aufrechterhalten
wird durch geeignete Größenabines sung des Durchmessers
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des oder der Kerne innerhalb jeder Lötzinnstange.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient als Kernsubstanz eine organische Substanz, die sowohl als
Antioxidationsmittel als auch als Lötflußmittel wirken kann, da dies die Lötoperation fördert und es ermöglicht, daß
auf eine separate Aufbringung von Flußmittel auf den Druckschaltungs-Bauteil
vor dem Lötvorgang verzichtet wird.
Die in Form von einem oder mehreren Kernen in der erfindungsgemäßen
Weichlotstange vorliegende organische Substanz ist in der Regel bei Raumtemperatur fest, hat jedoch
einen solchen Schmelzpunkt,daß sie bei normalen Lötbadtemperaturen,
die in der Regel oberhalb 200 0G liegen, flüssig wird. Bevorzugt werden Substanzen, die im Bereich
von 70 bis 120 0C schmelzen.
Die organischen Substanzen, die zur Bildung der Kerne in den erfindungsgemäßen Weichlotstangen dienen, gehören den
folgenden Verbindungsklassen organischer Substanzen an:
(I) Ester von mehrwertigen Alkoholen mit Molekulargewichten von mindestens 300, vorzugsweise neutrale Ester
aus einem mehrwertigen Alkohol und mindestens einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure oder einkernigen
aromatischen Monocarbonsäure, wobei die
Ester vorzugsweise ein Molekulargewicht im Bereich von 300 bis 3000 haben. Besonders geeignete Ester
sind solche aus mehrwertigen Alkoholen mit 2 bis 8, vorzugsweise 3 bis 6» Hydroxylgruppen, z. B. von
Pentaerythrit abgeleitete Ester, vorzugsweise Pentaerythrittetrabenzoat.
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(II) Esterderivate von Kolophonium {hauptsächlich Abietinsäure)
oder einem modifizierten Kolophonium, z. B. einem Kolophonium, das hydriert oder mit einem
Reaktionspartner vom Diels-Alder-Typ, z. B. Maleinsäureanhydrid,
umgesetzt wurde. Besonders geeignete Ester sind solche, die aus Kolophonium oder modifiziertem
Kolophonium und einem mehrwertigen Alkohol, vorzugsweise Pentaerythrit oder Glycerin,gebildet
sind.
(III) Kohlenwasserstoffharze, die aus Rohmaterial erdölchemischen Ursprungs gebildet sind. Diese Harze schmelzen
in der Regel im Bereich von 80 bis 150 0C.
(IV) Polymere Wachse wie Polyäthylenglykole, Polyäthylenoxide,
Polyvinylalkohole und Polyacrylsäuren.
Gewünschtenfalls kann ein Gemisch verschiedener organischer
Substanzen, die entweder aus der gleichen Verbindungsklasse oder aus zwei oder mehreren der angegebenen Verbindungsklassen
(I), (II), (III) und (IV) ausgewählt sind, verwendet werden, um die Stabilität und Benetzungseigenschaften zu verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
können z. B. die Kerne aus einem Gemisch eines Esters der Verbindungsklasse (I) und eines Esterderivats der Verbindungsklasse
(II) gebildet werden.
Weist der Kern einen Ester der Verbindungsklasse (I) auf, so wird dem Kern in vorteilhafter Weise auch ein Netzmittel einverleibt,
das den Ester dazu befähigt, sowohl als Flußmittel als auch als Antioxidationsmittel zu wirken. Beim Netzmittel
kann es sich um eine aliphatische oder aromatische Mono- oder Polycarbonsäure, z. B. um Stearinsäure, Adipinsäure,
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Sebacin- oder Linolsäuxe, oder um ein Aminhydrochlorid,
z. B. ma Gyclohexylaminhydrochlorid oder Triäthylaminhydrochlorid,
handeln.
Die einen oder mehrere Kerne aufweisende erfindungsgemäße
Weichlotstange kann von beliebigem geeignetem Querschnitt sein und zum Beispiel einen kreisförmigen oder praktisch
trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Jede mit Kernader versehene Lotstange kann zum Beispiel 1 oder 0,5 kg wiegen.
Bei der zur Herstellung der erfindungsgemäßen, mit Kern versehenen Lotstange verwendeten Weichlotlegierung handelt
es sich in der Regel um eine Zinn/Blei-Legierung, die mindestens 1 Gewichts-% Zinn, Rest Blei, enthält. So kann zum
Beispiel die Legierung eine 60/40- oder 63/37-Zinn/Blei-Legierung
sein. Gewünsentenfalls kann die Legierung auch
kleinere Anteile eines oder mehrerer anderer Metalle enthalten, z. B. bis zu 7 % Antimon, bis zu 3 % Kupfer, bis zu
20 % Cadmium oder bis zu 10 % Silber, neben gegebenenfalls vorliegenden Nebenelementen und/oder Verunreinigungen.
Die erfindungsgemäßen kernhaltigen Lotstangen sind herstellbar durch Extrudieren der Weichlotlegierung unter Bildung
einer länglichen Stange, wobei gleichzeitig in die extrudierte Legierung ein oder mehrere, z. B. drei Kerne der
gewünschten organischen Substanz eingebracht werden, worauf die erhaltene kernhaltige Endlosstange zu kernhaltigen Weichlotstangen
zerschnitten wird, von denen jede z. B. etwa 1 kg wiegt. Selbstverständlich sollten bei der Herstellung von
kernhaltigen Lotstangen nach dem angegebenen Verfahren die für die Kerne verwendeten organischen Substanzen einen
Schmelzpunkt haben, der niedriger ist als derjenige der Weichlotlegierung, aus der die Lötstange gebildet wird, so
daß die organische Substanz in fließfähigem Zustand in die
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aufgeschmolzene Weichlotlegierung eingeführt werden kann. Die erhaltenen, kernhaltigen Lotstangen können in Kunststoffolien
oder -verkleidungen verpackt werden, um zu verhindern, daß das Äußere der Lotstange vor deren Verwendung
zur Oxidation neigt.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
Ein Antioxidations-ZFlußmittel-Kernmaterial wurde hergestellt·
durch Vermischen der folgenden Komponenten bei einer Temperatur von 120 0C:
Gewichts-%
Pentaerythrittetrabenzoat 75
Pentaerythrit von Maleinsäuremodifiziertem Kolophonium 15
dimerisierte ungesättigte C1„-Fettsäure
(Handelsprodukt lö
EMPOL 1010) 10
EMPOL 1010) 10
Eine Weichlotlegierung aus 60 Gewichts-% Zinn und 40 Gewichts-5
Blei wurde zu einer langen Stange von trapezoidem Querschnitt extrudiert, die drei symmetrisch angeordnete zylindrische
Hohlräume hatte, die sich durch die Stange hindurch erstreckten und in welche gleichzeitig das angegebene Antioxidans-/
Flußmittelmaterial in aufgeschmolzenem Zustand eingeführt
wurde unter Bildung einer dreikernigen extrudierten Lotstange, die anschließend zerschnitten wurde zu Stangen, von denen
jede etwa 1 kg wog und Ausmaße von etwa 430 mm χ 25 mm χ
12,7 mm hatte. Die auf diese Weise gewonnenen kernhaltigen Lotstangen wurden in einer Polyäthylenfolie eingeschlossen.
130061/0633
Die wie angegeben erhaltenen kernhaltigen Lotstangen wurden sodann nach. Entfernung der Polyäthylenfolie in ein aufgeschmolzenes
Lötbad eingebracht, so daß das in Form von Kernen in den Lotstangen vorliegende Antioxidans-/]?lußmittelmaterial
auf dem geschmolzenen Lötbad eine Oberflächenschicht bildete, die sowohl als eine Antioxidations-Deckschicht
für das Lötbad als auch als ein Flußmittel, wie es beim Löten elektronischer Bauteile für Druckschaltungsplatten
mit einem Lötbad verwendet wird, dient.
Eine kernhaltige Weichlot stange wurde nach dem in Beispiel 1
beschriebenen Verfahren unter Verwendung der folgenden Kernmaterialien
hergestellt:
Gewichts-%
Pentaerythrittetrabenzoat 40
Kohlenwasserstoffharz 55
(Handelsprodukt HEHCUHEZ A 150)
Adipinsäure 5
Eine kernhaltige Weichlotstange wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren unter Verwendung der folgenden Kernmaterialien
hergestellt I
Gewichts-%
Pentaerythrittetrabenzoat 60
Pentaerythritester von hydriertem
Kolophonium (Handelsprodukt FOEAL 105) 35
Adipinsäure 5
13006Ϊ/-063 3
Eine kernhaltige Weichlotstange wurde nach, dem in Beispiel 1
beschriebenen Verfahren unter Verwendimg der folgenden Kernmaterialien
hergestellt:*
Gewichts-%
Polyäthylenglykol (Handelsprodukt BEEOX PEG 20K) 90
alkyliertes Phenyl-a-naphthyl-
amin als Oxidationsmittel
(Handelsprodukt ERGONOX L06) 10
130061/0633
Claims (10)
1. Weichlotmaterial in Form einer extrudierten Stange aus
Weichlotlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß die extrudierte Stange einen oder mehrere praktisch nicht unterbrochene,
sich in Längsrichtung durch das Stangeninnere erstreckende Kerne aufweist "bestehend aus einer organischen
Substanz der folgenden Verbindungsklassen:
(I) Ester von mehrwertigen Alkoholen mit einem Molekulargewicht von mindestens 300,
(II) Esterderivate von Kolophonium oder modifiziertem
Kolophonium,
(III) Kohlenwasserstoffharze aus Rohmaterial erdölchemi-•
sehen Ursprungs, und
(IV) polymere Wachse vom Typ Polyathylenglykole, Polyäthylenoxide,
Polyvinylalkohole und Polyacrylsäuren, oder aus einem Gemisch zweier oder mehrerer der Verbindungsklassen
(I), (II), (III) und (IV).
130061/0633
MÜNCHEN 86. SIEBERTSTR. 4 · POB 860720 · KABEL: MUEBOPAT · TEL. (089) 4740OS · TELECOPIER XEROX 400 · TELEX 5-24285
2. Weichlotmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der oder die Kerne einen Ester der Verbindungsklasse (I) und zusätzlich ein Netzmittel aufweisen.
3. Weichlotmaterial· nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel aus einer aliphatischen oder aromatischen
Mono- oder Polycarbonsäure oder aus einem Aminhydrochlorid besteht.
4. Weichlotmaterial nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,
daß der Ester der Verbindungsklasse (I) aus einem mehrwertigen Alkohol und mindestens einer gesättigten
oder ungesättigten ifettsäure oder einkernigen aromatischen Monocarbonsäure gebildet ist und ein Molekulargewicht
im Bereich, von 300 bis 3000 aufweist.
5. Weichlotmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ester aus einem mehrwertigen Alkohol mit 2 bis 8 Hydroxylgruppen gebildet ist.
6- Weichlotmaterial nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Ester aus Pentaerythrittetrabenzoat besteht.
7. Weichlotmaterial nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Esterderivat der Verbindungsklasse (II) aus einem Esterderivat von Kolophonium oder hydriertem
Kolophonium oder Maleinsäure-modifiziertem Kolophonium besteht.
8. Weichlotmaterial nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Ester aus Pentaerythrit oder Glycerin gebildet ist.
130061/0633
9· Weichlotmaterial nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der oder die Kerne einen Ester der Verbindungsklasse (I) und ein Esterderivat der Verbindungsklasse (II) aufweisen.
10. Verfahren zur Herstellung eines Lötbades zur Verwendung bei der Produktion elektronischer Ausrüstungsteile, dadurch
gekennzeichnet, daß man mindestens eine extrudierte Stange aus Weichlotmaterial nach Ansprüchen 1 bis 9 in
den geschmolzenen Zustand überführt unter Bildung eines Lötbades, dessen Oberfläche mit einer Schicht aus Antioxidationsmaterial, bestehend aus dem oder den Lötstangenkernen, versehen ist.
den geschmolzenen Zustand überführt unter Bildung eines Lötbades, dessen Oberfläche mit einer Schicht aus Antioxidationsmaterial, bestehend aus dem oder den Lötstangenkernen, versehen ist.
130061/0633
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| GB8008890 | 1980-03-17 |
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| DE19813110319 Withdrawn DE3110319A1 (de) | 1980-03-17 | 1981-03-17 | Weichlotmaterial und verwendung desselben fuer loetbaeder |
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