DE10302920A1

DE10302920A1 - Lötverfahren mit mengendosierbarem Lotmaterial

Info

Publication number: DE10302920A1
Application number: DE2003102920
Authority: DE
Inventors: Hans Toma
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren zur Verbindung von metallischen Bauteilen durch Aufbringung von Lotmaterial 2 an mindestens einer Lotstelle, wobei das Lotmaterial 2 der Lotstelle mit einstellbarer Mengendosierung zugeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Lötvorrichtung zur Durchführung eines Lötverfahrens zur Verbindung von metallischen Bauteilen durch Aufbringung von Lotmaterial 2 an mindestens einer Lotstelle, wobei ein beheizbarer Lotbehälter 1 zur Aufnahme des Lotmaterials 2 vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren zur Verbindung von metallischen Bauteilen durch Aufbringung von Lotmaterial auf mindestens einer Lotstelle. Ferner betrifft die Erfindung eine Lötvorrichtung zur Durchführung des Lötverfahrens.
Als Stand der Technik sind Lötanlagen bekannt, welche Lotbäder aufweisen, in welche überfließendes Lotmaterial von der Lotstelle zurückfließt und durch eine Pumpe der Lotstelle wieder zugeführt wird.
Die Lotbäder derartiger Lötanlagen können mit ablegierten Fremdelementen der zu verbindenden metallischen Bauteile anreichern, wobei zulässige Grenzwerte überschritten werden können. Derartige verunreinigte Lotbäder müssen dann ausgetauscht und erneuert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders wirtschaftliches Lötverfahren anzubieten. Ferner soll eine Lötvorrichtung zur Durchführung eines derartigen Lötverfahrens angeboten werden.
Für das Verfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Verfahrensvarianten werden in den Unteransprüchen 2–11 beschrieben. Für die Lötvorrichtung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Varianten der Lötvorrichtung werden in den Unteransprüchen 13–17 beschrieben.
Beim erfindungsgemäßen Lötverfahren wird das Lotmaterial der Lotstelle mit einstellbarer Mengendosierung zugeführt, wobei die Menge insbesondere derart dosiert wird, daß nur das in der jeweiligen Lotstelle benötigte Lotmaterial auch tatsächlich zugeführt wird. Damit entsteht kein überflüssiges Lotmaterial, welches wieder abgeführt werden müßte und u.U. mit ablegierten Fremdelementen Lotbäder verunreinigen könnte.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht vielmehr eine feinste Mengendosierung, so daß nur diejenige Menge an Lotmaterial zugeführt wird, welche auch tatsächlich an der Lotstelle benötigt wird. Hierdurch wird auch ein sparsamer Umgang mit Lotmaterial erreicht.
Das Lotmaterial ist insbesondere in einem beheizbaren Behälter enthalten und wird von dort der Lotstelle zugeführt. Die Zuführung kann über ein Pumpenelement, insbesondere durch eine Kolbenpumpe, erfolgen, wodurch eine feindosierte Mengenregelung stattfinden kann.
Alternativ oder ergänzend ist ferner ein einstellbares Ventilelement vorgesehen, welches als Piezoelement oder als an sich im Zusammenhang mit Tintenstrahldruckern bekannte Spritzdüse ausgebildet sein kann. Mit miniaturisierten Düsen als Ventilelementen können Mikrolötverbindungen realisiert werden. Hierdurch können auch geringste Mengen von Lotmaterial aufgebracht werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Verfahrenvariante kann das Ventilelement eine Austrittsöffnung zur Abgabe von Lotmaterial besitzen, wobei die Austrittsöffnung im Bereich einer Schutzgasatmosphäre angeordnet ist, um ein unerwünschtes Oxidieren der Lotstelle zu unterbinden. Ein derartiges Oxidieren kann auch vermieden werden, indem der Lotstelle Flußmittel mit einstellbarer Mengendosierung zugeführt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante kann das Lotmaterial über ein Düsenrohr der Lotstelle zugeführt werden, wobei das Düsenrohr insbesondere mit einem Hüllrohr umgeben ist und im Zwischenraum zwischen Hüllrohr und Düsenrohr Heizgas zur Inertisierung der Lotstelle eingeleitet werden kann. Dem Heizgas können auch lötaktive Substanzen (z.B. organische Säuren) beigemischt werden.
Das erfindungsgemäße Lötverfahren kann mit bleifreien Lotmaterialien durchgeführt werden. Ferner können als Lotmaterialien eutektische und nicht-eutektische Weichlote sowie Weichlotlegierungen mit zudosierten intermetallischen Phasen anderer Legierungselemente (z.B. von Lanthaniden) eingesetzt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die einzelnen Legierungen erst vor dem Auftragen des Lotes zusammengeführt. Somit werden die sonst notwendigerweise ablaufenden Reaktionen vom Lotbad in die Fügestelle verlagert. Dadurch können Fügematerialien entstehen, die über übliche Lötmaschinen nicht aufgetragen werden können.
Die erfindungsgemäße Lötvorrichtung zur Durchführung des Lötverfahrens umfaßt einen beheizbaren Lotbehälter zur Aufnahme des Lotmaterials. Über ein Pumpenelement kann das Lotmaterial vom Lotbehälter zur Lotstelle befördert werden. Die Fördermenge des Pumpenelements kann hierbei fein reguliert werden, um die gewünschte Feindosierung des aufzubringenden Lotmaterials zu erreichen.
Ferner kann ein Ventilelement zur Zuführung des Lotmaterials zur Lotstelle mit einstellbarer Mengendosierung vorgesehen sein.
Weitere Ausführungsformen der Lötvorrichtung wurden bereits im Zusammenhang mit dem beschriebenen Lötverfahren dargestellt.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnungsfigur näher erläutert.
Die Zeichnungsfigur zeigt eine Lötvorrichtung mit einem Lotbehälter 1 zur Aufbewahrung von Lotmaterial 2. Der Lotbehälter 1 ist insbesondere beheizt. Aus dem Lotbehälter 1 wird das Lotmaterial 2 durch ein Pumpenelement 3 einem Ventilelement 4 zugeführt. Lotbehälter 1, Pumpenelement 3 und Ventilelement 4 sind durch Düsenrohre 5 und 6 verbünden.
Dabei können die Düsenrohre 5 und 6 von einem Hüllrohr umgeben sein, wobei im Zwischenraum zwischen Düsenrohren 5 und 6 und Hüllrohr ein Heizgas zur Inertisierung der Lotstelle eingeleitet werden kann (nicht näher dargestellt).
Am Ventilelement 4 ist eine Austrittsöffnung 7 vorgesehen. Im Bereich der Austrittsöffnung 7 kann auf an sich bekannte Weise Flußmittel und/oder Schutzgas zugeführt werden, um im Bereich der Lotstelle eine unerwünschte Oxidation zu vermeiden.
Es können mehrere Lötvorrichtungen nebeneinander mit Lotmaterialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten betrieben werden (sog. Stufenlöten (nicht näher abgebildet).
Ferner können das Ventilelement 4 oder eine Düse an sich bekannte statische oder dynamische Mischer aufweisen, wodurch zwei oder mehrere Lote z.B. aus mehreren Lotbehältern 1 gleichzeitig oder zeitversetzt mengendosiert aufgetragen werden (nicht abgebildet).
Ebenso ist es durch das neue Lötverfahren möglich, mikro- oder nano-disperse Feststoffe in den flüssigen Lotstrom z.B. durch separate Zuführung mengendosiert in die Düsenrohre 5, 6 einzutragen (nicht abgebildet). Beim Eintrag derartiger Pulver in Mischbehälter mit Loten, kommt es bei bestehenden Lötanlagen entweder zu unerwünschten Reaktionen oder zur Phasentrennung.

1: Lotbehälter
2: Lotmaterial
3: Pumpenelement
4: Ventilelement
5: Düsenrohr
6: Düsenrohr
7: Austrittsöffnung

Claims

Lötverfahren zur Verbindung von metallischen Bauteilen durch Aufbringung von Lotmaterial auf mindestens einer Lotstelle, wobei das Lotmaterial der Lotstelle mit einstellbarer Mengendosierung zugeführt wird.
Lötverfahren nach Anspruch 1, wobei das Lotmaterial in einem beheizbaren Behälter vorgehalten wird.
Lötverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lotmaterial der Lotstelle über ein Pumpenelement der Lotstelle zugeführt wird.
Lötverfahren nach Anspruch 3, wobei das Pumpenelement als Kolbenpumpe ausgebildet ist.
Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lotmaterial der Lotstelle über ein mengendosierbares Ventilelement zugeführt wird.
Lötverfahren nach Anspruch 5, wobei das Ventilelement eine Austrittsöffnung zur Abgabe von Lotmaterial besitzt und die Austrittsöffnung im Bereich einer Schutzgasatmosphäre angeordnet ist.
Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lotstelle Flußmittel in einstellbarer Mengendosierung zugeführt wird.
Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lotmaterial über ein Düsenrohr der Lotstelle zugeführt wird.
Lötverfahren nach Anspruch 8, wobei das Düsenrohr mit einem Hüllrohr versehen ist.
Lötverfahren nach Anspruch 8 und 9, wobei zwischen dem Hüllrohr und dem Düsenrohr Heizgas zur Inertisierung der Lotstelle eingeleitet wird.
Lötverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei verschiedenen Lotmaterialien bzw. Legierungspartner erst unmittelbar vor dem Erstellen der Fügeverbindung zusammengeführt und aufgetragen werden.
Lötvorrichtung zur Durchführung eines Lötverfahrens zur Verbindung von metallischen Bauteilen durch Aufbringung von Lotmaterial (2) an mindestens einer Lotstelle, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–11, wobei ein beheizbarer Lotbehälter (1) zur Aufnahme des Lotmaterials (2) vorgesehen ist.
Lötvorrichtung nach Anspruch 12, wobei ein Pumpenelement (3) zur Beförderung des Lotmaterials (2) vom Lotbehälter (1) zur Lotstelle (8, 9, 10) vorgesehen ist.
Lötvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei ein Ventilelement (4) zur Zuführung des Lotmaterials (2) zur Lotstelle mit einstellbarer Mengendosierung vorgesehen ist.
Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 12–14, wobei ein Düsenrohr (5, 6) zur Beförderung des Lotmaterials (2) vorgesehen ist.
Lötvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Düsenrohr (5, 6) von einem Hüllrohr umgeben ist.
Lötvorrichtung nach einem der Ansprüche 12–16, wobei einzelne Komponenten der Lötvorrichtung beheizbar sind.