DE1218257B - Verfahren zum Weichloeten mittels Roehrenloetzinn - Google Patents

Verfahren zum Weichloeten mittels Roehrenloetzinn

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DE1218257B
DE1218257B DEL30655A DEL0030655A DE1218257B DE 1218257 B DE1218257 B DE 1218257B DE L30655 A DEL30655 A DE L30655A DE L0030655 A DEL0030655 A DE L0030655A DE 1218257 B DE1218257 B DE 1218257B
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DE
Germany
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soldering
rosin
plasticizer
soft soldering
solder
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Pending
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DEL30655A
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English (en)
Inventor
Dr Guenther Laubmeyer
Dr Marius Smits
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DR MARIUS SMITS
Original Assignee
DR MARIUS SMITS
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3612Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with organic compounds as principal constituents
    • B23K35/3613Polymers, e.g. resins

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

  • Verfahren zum Weichlöten mittels Röhrenlötzinn Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Weichlöten mittels Röhrenlötzinn unter gleichzeitiger Verwendung von aktiviertem Kolophonium.
  • In der raschen Entwicklung der Elektroindustrie der letzten Jahrzehnte, vor allem auf dem Gebiet, das man heute als »Elektronik« bezeichnet, ist das Weichlöten von Kontaktverbindungen von ganz besonderer Bedeutung geworden. Während man in früheren Jahren das Weichlöten gleichzeitig zur Befestigung gewisser Bestandteile in Stromkreisen benutzte, wird heute das Weichlöten vorzugsweise nur eingesetzt, um Kontaktverbindungen so durch Lötung zu verbinden, daß kleinste und konstant bleibende Übergangswiderstände entstehen. Im Sinne einer stets weiter rationalisierten Fertigung wurde das Lot in Gestalt von Drähten verwendet und später allgemein als Röhrenlötzinn eingesetzt. Solche Röhrenlötzinne wurden in Stärken von unter 1 mm bis zu allen stärkeren Dimensionen verwendet. Als Füllung wurde in der Elektroindustrie ein Lötmittel, im wesentlichen Kolophonium, verwendet, dem später auch zur Verkürzung der Lötzeit lötchemisch wirkende Chemikalien, Aktivatoren genannt, zugefügt wurden. Dadurch entstanden jedoch wieder Korrosionsgefahren für die fertige Lötstelle, die an vielen Stellen untragbar waren, da sie später zu Defekten der fertigen Geräte führen können.
  • Eine sehr unangenehme Folge des Lötens mit Kolophoniumröhrenlötzinn besteht darin, daß die neben jeder Lötstelle sich abscheidende Kolophoniumzone nach gewissen Zeitabständen abblättert und die Kolophoniumflitterchen z. B. im Fernsprechwesen beim Herunterfallen in den Relais zwischen den Schaltkontakten Stromunterbrechungen erzeugen und die Anlagen ganz oder zum Teil außer Betrieb setzen. Hierbei ist weiter zu berücksichtigen, daß zwischen dem gelöteten Metall und dem Kolophonium, vor allem, wenn letzteres aktiviert war, und in der Umgebung der Lötstelle Korrosionen nach dem Abblättern der Kolophoniumhaut durch Zutritt der Luftfeuchtigkeit in einem untragbaren Ausmaß entstehen können. Diese möglichen Folgen schließen daher an vielen Stellen ein Weichlöten mit stark aktiviertem Kolophonium aus. Die in der Elektronik sich mit großen Schritten einführende Miniaturtechnik steht in dieser Hinsicht vor immer stärkeren Problemen.
  • Die Erfindung will diese Nachteile beseitigen.
  • Es wurde bereits vorgeschlagen, gewisse leichtflüchtige Öle, z. B. Terpentinöl, dem Kolophonium zuzufügen, um die Kolophoniumfüllung beim Ziehen der Drähte (Röhrenlötzinn) geschmeidiger zu halten. Beim Löten eines solchen ölhaltigen Röhrenlötzinns verdampft dieser Zusatz sehr schnell. Zurück bleibt um und an der Lötstelle die bekannte harte Kolophoniumkruste, die in absehbarer Zeit abblättert.
  • Es ist weiter bekannt, Weichmacher (Phthalsäuredialkylester) zu Harzen und Naturgummi zur Beseitigung von öl- und fettartigen Verunreinigungen auf der Lötstelle zuzusetzen. Mit Rücksicht auf diese Zielsetzung und die Vorschrift, daß die Weichmachermenge zur Lösung des benutzten Lötharzes ausreichend sein sollte, ergaben sich große Prozentsätze des Weichmachers im Lötmittel. Daraus resultiert eine praktisch untragbare Klebrigkeit des nach der Lötung auf der Lötstelle verbleibenden Harzüberzuges, der schnell verschmutzt, unzulängliche mechanische Festigkeit und andere Nachteile besitzt. Endlich wurden Weichmacher auch schon zu dem bekannten Zweck benutzt, die Schmiegsamkeit der Lötmittelfüllung vor dem Lötprozeß in der Seele des Röhrenlötzinns sowie zur Erleichterung ihrer Einfüllung zu erhöhen, ohne damit die Eigenschaften der fertigen Lötstelle zu beeinflussen.
  • Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß der Weichmacher in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß die Kolophoniumfüllung einen nach niedrigeren Temperaturen erweiterten Erstarrungsbereich erhält und nach der Lötung neben der Lötstelle in einem fast plastischen und deshalb rißfrei bleibenden und korrosionsschützenden, aber klebfreien Zustand erstarrt.
  • Durch die gleichzeitige Aktivierung der Kolophoniumfüllung in Verbindung mit dem erfindungsgemäß definierten Zusatz von Weichmachern mit niedrigem Dampfdruck und hohem Siedepunkt, dessen Zersetzungsprodukte sich gegenüber den anderen Komponenten der Kolophoniumfüllung neutral verhalten, wird die Erstarrung des Lötharzes über der Löstelle nach der Lötung in fast plastischem und deshalb rißfrei bleibendem und korrosionsschützendem, aber klebfreiem Zustand sichergestellt. Damit werden die oben geschilderten Nachteile vermieden und ohne Folgeschäden eine Aktivierung des Kolophoniums zwecks Beschleunigung des Lötprozesses ermöglicht.
  • Die erfindungsgemäß Verwendung findenden Weichmacher müssen folgende Eigenschaften besitzen: a) einen sehr geringen Dampfdruck, b) damit einen sehr hohen Siedepunkt, möglichst oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes, c), keinerlei chemische Reaktionsfähigkeit mit Kolophonium, _d) keinerlei chemische Reaktionsfähigkeit mit den verwendeten Aktivatoren, e) wenn der Weichmacher sich in geringem Umfang bei besonders hoher Löttemperatur zersetzt, dürfen nur Produkte entstehen, die nicht nur die löttechnische Reaktion des Kolophoniums und der Aktivatoren nicht hemmen, sondern sich auch neutral verhalten oder bestensfalls die Lötung zusätzlich unterstützen. Da die verwendeten Aktivatoren in Lösung des Kolophoniums bei der Abkühlung aus dem geschmolzenen über den plastischen Bereich zum festen Zustand einen gewissen Einfluß auf die Breite des Erstarrungsbereiches des Kolophoniums haben, muß der eingesetzte Weichmacher in seiner Lösungskonzentration im Kolophonium abgestimmt sein auf den jeweilig verwendeten Aktivator und dessen mengenmäßigem Anteil im Kolophonium. Als geeignete Weichmacher, die diese Forderungen erfüllen, sind in erster Linie Ester zu nennen, z. B. die Ester höherer Alkohole mit höheren aliphatischen Säuren, insbesondere Dicarbonsäuren. Zum Beispiel ergeben das Dioctylsebacat sehr gute Ergebnisse, ebenso Ester der Phthalsäure, Adipinsäure, Weinsäure und anderer, insbesondere mit höheren Alkoholen. Natürlich sind auch andere als Weichmacher bekannte Verbindungen, wie Ketone, Säureamide, Alkohole, Äther u. a., die den vorstehend definierten Forderungen entsprechen, brauchbar.
  • Diese Weichmacher vergrößern den plastischen Erstarrungsbereich zu niedrigeren Temperaturen. Mit anderen Worten wird das Kolophonium mit einem solchen Weichmacher einen breiteren bzw. weiteren Rand um die Lötstelle bilden als das normale Kolophonium. Während das normale Kolophonium, welches mit Halogenträgern aktiviert ist, beim Erstarren noch bei Temperaturen von 100 bis 120° C Halogene dampfförmig ausstößt, die an den Außenrändern der Kolophoniumzone auf den Metallen unangenehme, ja gefährliche Korrosionen erzeugen, fließt das Kolophonium mit Weichmacher nach der Erfindung noch fühlbar unter der Temperatur von 90 bis 100° C über diese Korrosionsgrenze hinweg, deckt sie dadurch wie ein Lack ab und verhindert den Zutritt der Luft, so daß weitere Korrosionsschäden nicht mehr auftreten können. Da aber dieses Kolophonium mit Weichmacher einen wesentlich größeren plastischen Erstarrungsbereich nach niedrigeren Temperaturen hin hat, so ist dieses Kolophonium mit Weichmacher auch nach der Lötung noch fast plastisch, ohne zu kleben, mit anderen Worten, es haftet rißfrei an und auf der Lötstelle und vermag nicht mehr abzublättern.
  • Allein das Berühren des nach einer Lötung wieder erstarrten Kolophoniumfilms mit dem Finger zeigt sofort an, ob Klebfreiheit vorliegt. Diese Prüfung auf Klebfreiheit ist allen Fachleuten der Löttechnik bekannt. Mit dieser Probe ist das Maximum des Zusatzes des jeweiligen Weichmachers zum aktivierten Kolophonium auf die einfachste Weise feststellbar. Die Minimalmengen des Zusatzes sind durch die einfache Rißprobe bei Blechbiegeversuchen mit gleicher Leichtigkeit feststellbar. Die Zusatzmenge des Weichmachers ist wenigstens so lange zu erhöhen, bis Proben der Kolophoniummischung, die wie bei einer praktischen Lötung mit einem Lötkolben auf einem dünnen Blech ausgestrichen sind, bei einfachen Biegeversuchen eine ausreichende Rißfestigkeit besitzen. Da, wie oben gesagt, schon die im aktivierten Kolophonium vorhandenen Aktivatoren den Erstarrüngsbereich je nach Substanz und Menge zu niedrigeren Temperaturen hin verschieben, ist in Abhängigkeit hiervon natürlich auch der Mengenanteil des Weichmachers, mit dem das Ziel erreicht wird, verschieden. Es ist also für jeden Fachmann der Löttechnik eine klare Selbstverständlichkeit, wie er auf Grund der erfindungsgemäß gegebenen Regeln den erfindungsgemäßen Effekt in jedem Einzelfall erreichen kann.
  • Das Lötverfahren nach der Erfindung ermöglicht praktisch korrosionsfreies Löten mit schnell wirkenden, an sich korrosionserzeugenden Aktivatoren und erspart damit weitgehend die Notwendigkeit der Nachlackierung der Lötstellen, wie man sie häufig zum Korrosionsschutz durchführen muß.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Weichlöten mittels Röhrenlötzinn unter gleichzeitiger Verwendung von aktiviertem Kolophonium und einem Weichmacher mit niedrigem Dampfdruck und hohem Siedepunkt, der oder dessen Zersetzungsprodukte sich gegenüber den anderen Komponenten der Kolophoniumfüllung neutral verhalten, d a -durch gekennzeichnet, daß der Weichmacher in einer solchen, gleichzeitig auch auf den Aktivatorzusatz abgestimmten Menge zugesetzt wird, daß die Kolophoniumfüllung einen nach niedrigeren Temperaturen erweitertenErstarrungsbereich erhält und nach der Lötung neben der Lötstelle in einem fast plastischen und deshalb rißfrei bleibenden und korrosionsschützenden, aber klebfreien Zustand erstarrt.
  2. 2. Verfahren zum Weichlöten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmacher Ester eines höheren Alkohols mit einer höheren aliphatischen Säure, insbesondere aus der Gruppe der Dicarbonsäuren, verwendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 662 697; USA.-Patentschrift Nr. 2 482 923.
DEL30655A 1958-06-25 1958-06-25 Verfahren zum Weichloeten mittels Roehrenloetzinn Pending DE1218257B (de)

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