DE10320740A1

DE10320740A1 - Verfahren zum Verlöten zweier Teile

Info

Publication number: DE10320740A1
Application number: DE2003120740
Authority: DE
Inventors: Dieter Grasme
Original assignee: NEWSPRAY GmbH; Newspray Rheinfelden GmbH
Current assignee: NEWSPRAY GmbH; Newspray Rheinfelden GmbH
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-10
Also published as: DE10320740B4

Abstract

Zum Verlöten wenigstens zweier Teile (2, 3) wird auf wenigstens einen dieser Teile Lot aufgetragen und dadurch oder danach der Lötvorgang durchgeführt. Dabei wird das Lot auf diesen wenigstens einen Teil (2) durch Kaltgasspritzen aufgebracht, wobei im Falle eines Teils (2) aus schwer lötbarem Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium, zuvor durch Kaltgasspritzen eine Schicht (5) aus lötfähigem Material oder Metall aufgebracht und dann auf diese erst die Schicht aus Lot aufgetragen wird (Fig.).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlöten wenigstens zweier Teile, insbesondere zum Verlöten metallischer und/oder keramischer Teile, wobei auf wenigstens einen dieser Teile Lot aufgetragen und dadurch oder danach der Lötvorgang durchgeführt wird.

Das Verlöten wenigstens zweier Teile in der vorgenannten Verfahrensweise ist in vielfältiger Form bekannt. Dabei funktioniert dieses Verfahren in aller Regel dadurch, dass ein Lot gleichzeitig mit dem eigentlichen Lötverfahren zugeführt wird. Nicht selten setzt dies zunächst eine Reinigung des oder der zu verlötenden Teile voraus.

Vor allem besteht bei den bisherigen Verfahren zum Verlöten von Teilen ein gewisses Problem darin, dass zu viel Lot zugeführt wird, welches anschließend wieder entfernt werden muss.

Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches vor allem für dem Benutzer, der das zweite Teil an das erste anlötet, einfach durchführbar ist, wobei gleichzeitig die Menge an Lot optimiert und ein nachträgliches Entfernen von überschüssigem Lot weitestgehend vermieden werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Lot auf den wenigstens einen Teil durch Kaltgasspritzen aufgebracht wird.

Dadurch wird eine sehr genaue Dosierung des Lots bei gleichzeitig möglichst gleichmäßiger Schichtdicke erzielt. Ferner kann auf diese Weise ein zu verlötendes Teil bis zu dem Lötvorgang gegen eine Verunreinigung oder das Entstehen einer Oxidationsschicht in dem zu verlötenden Bereich geschützt werden. Gegenüber bisherigen Lötverfahren kann vor allem Lot eingespart werden und dennoch eine bestmögliche Lötverbindung erzielt werden. Dabei kann auch dadurch Lot eingespart werden, das wirklich nur diejenigen Stellen oder Flächen eventuell partiell mit Lot durch Kaltgasspritzen beschichtet werden, die für die spätere Lötverbindung notwendig sind.

Zweckmäßigerweise kann die Oberfläche des mit dem Lot zu versehenden Teils durch das Kaltgasspritzen des Lots gereinigt beziehungsweise aktiviert. Beim Kaltgasspritzen werden entsprechende Lotpartikel in fester Form mit hoher Geschwindigkeit auf die Fläche des zu verlötenden Teils geschleudert, so dass sie bei ihrem Auftreffen eventuell dort vorhandene Verunreinigungen oder Oxidationen verdrängen oder absprengen, also die entsprechende Stelle reinigen können. Dadurch erhält das Verfahren eine Doppelfunktion, weil das Aufbringen des Lots durch Kaltgasspritzen einerseits die zu verlötende Stelle reinigt und andererseits das zum Verlöten benötigte Lot in dosierter Form und mit vorwählbarer Schichtdicke aufträgt.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens von ganz erheblicher vorteilhafter, gegebenenfalls sogar selbständig schutzfähiger Bedeutung kann zur Anwendung kommen, wenn wenigstens eines der zu verlötenden Teile aus einem schwer lötbaren Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, besteht, und dadurch gekennzeichnet sein, dass auf das Teil aus schwerlötbarem Werkstoff zunächst eine Schicht aus lötfähigem Material oder Metall im Kaltgasspritzverfahren aufgebracht und dann das Lot aufgetragen wird.

Auch in diesem Falle können eventuelle Verunreinigungen oder an dem zu verlötenden Teil vorhandene Oxide durch das Auftragen der Schicht aus lötfähigem Material im Kaltgasspritzverfahren beseitigt werden, ohne dass diese Oberfläche für das Löten gereinigt oder mit Flussmitteln vorbereitet werden müsste. Gleichzeitig wird dadurch dann das Teil aus schwerlötbarem Werkstoff gut lötfähig.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn das Lot auf die Schicht aus lötfähigem Material oder Metall durch Kaltgasspritzen aufgebracht wird. Dadurch kann sich diese Schicht aus Lot mit der Schicht aus lötfähigem Material inniger und besser verbinden, so dass sich auch dadurch ein besseres Ergebnis der Lötverbindung ergibt. Dabei muss die Schicht aus Lot nicht die gesamte Schicht aus lötfähigem Material überdecken, sondern je nach Anwendungsfall kann es genügen, wenn das Lot die lötfähige Schicht nur bereichsweise überdeckt.

Die Schicht aus Lot kann im Kaltgasspritzverfahren im unmittelbaren zeitlichen Anschluss auf das Auftragen der Schicht aus lötfähigem Material aufgespritzt werden und dadurch kann die Schicht aus lötfähigem Material, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, zumindest bereichsweise mit dem Lot überzogen und gegen Verunreinigungen und/oder gegen Oxidation geschützt werden. Auf diese Weise erhält die im Kaltgasspritzverfahren aufgetragene und dadurch sehr dichte und kompakte Schicht aus Lot eine zusätzliche Funktion, indem sie vor dem Lötvorgang die zu verlötende Stelle gegen Verunreinigung und vor allem gegen Oxidation schützt.

Das oder die mit dem Lot versehenen Teile können zunächst gelagert und erst später mit dem anderen Teil verlötet werden. Auch dies ist dadurch möglich, dass das im Kaltgasspritzverfahren aufgetragene Lot die Lötstelle gegen Oxidation schützt. Somit kann der eigentliche Lötvorgang zeitlich mit großem Abstand zu dem Aufbringen des Lots erfolgen. Es ist also möglich, die Schicht aus dem Lot und gegebenenfalls die Schicht aus einem lötfähigen Werkstoff und auch das Lot in einem Fertigungsbetrieb aufzubringen und den eigentlichen Vorgang des Verlötens mit einem weiteren Teil oder Bauteil viel später und/oder in einem anderen Betrieb durchzuführen. Somit kann das sehr spezielle Verfahren des Aufragens von Schichten im Kaltgasspritzverfahren durch auf diesem Gebiet erfahrene Betriebe durchgeführt werden, während der eigentliche Lötvorgang von Personen und/oder in Betrieben getätigt werden kann, die diese spezielle Technik nicht beherrschen.

Dennoch können Kosten eingespart werden, weil vor allem die Menge an Lot sehr genau über die Schichtdicke dosiert werden kann, was beim Kaltgasspritzverfahren in gewissen Grenzen variabel ist.

Die Erfindung betrifft auch einen aus wenigstens zwei Teilen durch Löten verbundenen Gegenstand, der dadurch gekennzeichnet ist, dass an der oder den Berührstellen der Teile an wenigstens einem dieser Teile eine durch Kaltgasspritzverfahren aufgetragene Schicht aus Lot vorgesehen ist. Ein solches Teil kann also mit Lot vorgefertigt versehen sein, um später verlötet zu werden, oder das Lot kann auch unmittelbar vor dem eigentlichen Lötvorgang in dieser Weise gut dosiert aufgetragen worden sein.

Besonders günstig ist es, wenn bei dem Gegenstand an beiden Teilen an den Berührstellen eine durch Kaltgasspritzverfahren erzeugte Schicht aus Lot vorgesehen ist.

Dabei kann ein aus schwer lötbarem Werkstoff bestehendes Teil eine durch Kaltgasspritzen aufgetragene Schicht aus lötfähigem Material oder Metall aufweisen, die mit dem Lot insbesondere durch Kaltgasspritzen beschichtet ist. Somit kann der aus wenigstens zwei Teilen bestehende Gegenstand selbst dann in der erfindungsgemäßen Weise verlötet sein, wenn einer der Teile aus einem schwer lötbaren Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

Dadurch ist eine Ausgestaltung der Erfindung und des erfindungsgemäßen Gegenstands dahingehend möglich, dass das eine Teil ein Kühlkörper ist, der im Wesentlichen aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht, welcher Kühlkörper mit einem, weiteren Teil, nämlich mit einem elektronischen Bauteil und/oder zur Verbesserung der Kühlwirkung mit einem Kupferkörper verlötet ist, wobei auf dem Kühlkörper wenigstens bereichsweise eine Schicht aus lötfähigem Material durch Kaltgasspritzen angebracht ist, die zumindest bereichsweise mit einer durch Kaltgasspritzen aufgetragenen Schicht aus Lot überdeckt ist, und dass das elektronische Bauteil und/oder der Kupferkörper mittels dieser Schicht aus Lot an dem Kühlkörper befestigt ist.

Es ergibt sich also eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise des erfindungsgemäßen Gegenstands in dem Fall, dass an einem Kühlkörper, der aufgrund der entsprechenden Wärmeleitfähigkeit häufig aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, die aber schwer oder gar nicht lötbar ist, dennoch Kupferteile durch Löten in rationaler und effektiver Weise angelötet werden können, indem der Aluminiumkörper mit der Schicht aus lötfähigem Material im Kaltgasspritzen zumindest an der Lötstelle überzogen und wiederum in Kaltgasspritzverfahren mit einer Lotschicht versehen wird.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhang der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung
die einzige Figur einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß aufgebauten beziehungsweise durch Löten aus zwei Teilen verbundenen Gegenstand mit einer im Kaltgasspritzverfahren erzeugten Schicht aus lötfähigem Material, einer darauf im Kaltgasspritzverfahren aufgetragenen Schicht des Lots und dem dadurch gehaltenen weiteren, zum Beispiel elektrischen Bauteil.
Ein im Ganzen mit 1 bezeichneter Gegenstand ist aus zwei durch Löten verbundene Teile 2 und 3, beispielsweise einen Kühlkörper 2 und ein elektrisches Bauteil 3, gebildet. Für das Verlöten ist an der oder den Berührstellen der Teile 2 und 3 an wenigstens einem dieser Teile, im Ausführungsbeispiel dem Kühlkörper 2, eine durch Kaltgasspritzverfahren aufgetragene Schicht 4 aus Lot vorgesehen. Somit kann dieses Lot sehr genau und mit sehr gleichmäßiger Schichtdicke vorgesehen werden, was eine Materialersparnis bedeutet und verhindert, dass überschüssiges Lot nach dem Lötvorgang entfernt werden muss. Außerdem kann durch diese Schicht 4 aus Lot der zu verlötende Bereich gegen Verunreinigungen oder gegen das Entstehen einer Oxidationsschicht geschützt werden.
Da in diesem Ausführungsbeispiel das Teil 2 aus einem schwer lötbaren Werkstoff besteht, beispielsweise ein aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehender Kühlkörper 2 sein kann, ist an der Berührstelle der beiden Teile 2 und 3 durch Kaltgasspritzen eine Schicht 5 aus lötfähigem Material oder Metall aufgetragen, die ihrerseits mit der Lot-Schicht 4 beschichtet oder überzogen ist.
Zum Verlöten der beiden Teile 2 und 3, die metallisch und/oder keramisch sein können, wird also auf das eine Teil 2 das Lot durch Kaltgasspritzen aufgebracht. Da im Ausführungsbeispiel dieses Teil 2 aus einem schwer lötbaren Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht, wird dabei auf das Teil 2 aus diesem schwer lötbaren Werkstoff zunächst die Schicht 5 aus lötfähigem Material oder Metall im Kaltgasspritzverfahren aufgebracht und dann erst das Lot aufgetragen, wobei das Lot auf die Schicht 5 ebenfalls durch Kaltgasspritzen aufgebracht wird. Dies kann in unmittelbar zeitlicher Reihenfolge geschehen, wodurch die Schicht aus lötfähigem Material, insbesondere Kupfer oder Kupferlegierungen, durch die Schicht 4 aus Lot auch gegen Verunreinigungen und/oder gegen Oxidation geschützt wird, so dass eine längere Lagerung des Teils 2 mit seinen Schichten 5 und 4 möglich ist, bevor das Teil 3, beispielsweise ein elektronisches Bauteil, aufgelötet wird.
Der Gegenstand 1 kann also einen Teil 2 aufweisen, der ein Kühlkörper ist, welcher im wesentlichen aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht und mit dem weiteren Teil 3, nämlich mit einem elektronischen Bauteil und/oder zur Verbesserung der Kühlwirkung mit einem Kupferkörper verlötet ist. Dabei ist auf dem Kühlkörper 2 wenigstens bereichsweise eine Schicht 5 aus lötfähigem Material, beispielsweise Kupfer oder Kupferlegierungen, durch Kaltgasspritzen aufgetragen, die zumindest bereichsweise mit der durch Kaltgasspritzen aufgetragenen Schicht 4 aus einem Lot überdeckt ist. Das elektronische Bauteil 3 und/oder der Kupferkörper als Ergänzung des Kühlkörpers können mittels dieser Schicht 4 aus Lot an dem Kühlkörper 2 befestigt werden.

Claims

Verfahren zum Verlöten wenigstens zweier Teile (2, 3), insbesondere zum Verlöten metallischer und/oder keramischer Teile, wobei auf wenigstens einen dieser Teile Lot aufgetragen und dadurch oder danach der Lötvorgang durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot auf den wenigstens einen Teil (2) durch Kaltgasspritzen aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des mit dem Lot zu versehenden Teils durch das Kaltgasspritzen des Lots gereinigt beziehungsweise aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens einer der zu verlötenden Teile aus einem schwer lötbaren Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Teil (2) aus schwer lötbarem Werkstoff zunächst eine Schicht (5) aus lötfähigem Material oder Metall im Kaltgasspritzverfahren aufgebracht und dann das Lot aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot auf die Schicht (5) aus lötfähigem Material oder Metall durch Kaltgasspritzen aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (4) aus Lot im Kaltgasspritzverfahren im unmittelbaren zeitlichen Anschluss auf das Auftragen der Schicht (5) aus lötfähigem Material aufgespritzt wird und dadurch die Schicht (5) aus lötfähigem Material, insbesondere aus Kupfer oder Kupferlegierungen, zumindest bereichsweise mit dem Lot überzogen und gegen Verunreinigungen und/oder gegen Oxidation geschützt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die mit dem Lot versehenen Teile zunächst gelagert und erst später mit dem anderen Teil verlötet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zwei Teile (2, 3) aus schwer lötbarem Werkstoff miteinander verlötet werden, dadurch gekennzeichnet, dass beide Teile (2, 3) jeweils mit einer sie zumindest bereichsweise überdeckenden Schicht (5) aus lötfähigem Material oder lötfähigem Metall insbesondere durch Kaltgasspritzen versehen werden und dass danach an wenigstens einem Teil auf die Schicht aus lötfähigem Material eine Schicht (4) aus Lot im Kaltgasspritzverfahren aufgebracht wird.
Aus wenigstens zwei Teilen (2, 3) durch Löten verbundener Gegenstand (1), dadurch gekennzeichnet, dass an der oder den Berührstellen der Teile (2, 3) an wenigstens einem dieser Teile eine durch Kaltgasspritzverfahren aufgetragene Schicht (4) aus Lot vorgesehen ist.
Gegenstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Teilen (2, 3) an den Berührstellen eine durch Kaltgasspritzverfahren erzeugte Schicht (4) aus Lot vorgesehen ist.
Gegenstand nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus schwerlötbarem Werkstoff bestehendes Teil (2) eine durch Kaltgasspritzen aufgetragene Schicht (4) aus lötfähigem Material oder Metall aufweist, die mit dem Lot durch Kaltgasspritzen beschichtet ist.
Gegenstand nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teil (2) ein Kühlkörper ist, der im Wesentlichen aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht, welcher Kühlkörper mit wenigstens einem weiteren Teil, nämlich mit einem elektronischen Bauteil und/oder zur Verbesserung der Kühlwirkung mit einem Kupferkörper verlötet ist, wobei auf dem Kühlkörper (2) wenigstens bereichsweise eine Schicht (5) aus lötfähigem Material durch Kaltgasspritzen angebracht ist, die zumindest bereichsweise mit einer durch Kaltgasspritzen aufgetragenen Schicht (4) aus Lot überdeckt ist, und dass das elektronische Bauteil (3) und/oder der Kupferkörper mittels dieser Schicht aus Lot an dem Kühlkörper (2) befestigt ist.