DE1508343A1

DE1508343A1 - Loetpaste zur Herstellung von Loetverbindungen metallischer Teile

Info

Publication number: DE1508343A1
Application number: DE19661508343
Authority: DE
Inventors: Boesche Dr Hermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-05-21
Filing date: 1966-05-21
Publication date: 1969-10-30

Description

Lötpaste zur Herstellung von Lötverbindungen metallischer Teile

im Fernsprechwesen vorgenommen, wer den müssen, eine ausschlaggebende Rolle spielt. ES hat nicht an Vorschlägen zur Verbesserung der ,Lötverbindungstechnik bei Kupferdrähten gefehlt, wobei einmal von der Vorverzinnung der Kupferdrähte ausgegangen wurde, um die Verbindungstechnik von dieser Seite her zu erleichtern. Andererseits wird von alters her bei der Lötung ein Beizmittel empfohlen, um zunächst einmal die zu verbindenden Oberflächen oxydfrei und damit die Verbindung der auf diesem Wege gesäuberten Metalloberfläche für den Verbund mit dem Lötmetall (Zinn, Zinnlegierung usw.) haftfähiger zu machen. Als Beizmittel stand in alter Zeit besonders das Lötwasser zur Verfügung, ein Mittel, das entweder selbst salzsäurehaltig war oder auf dem Wege der elektrolytischen und thermischen Dissoziation bei dem Lötvorgang Chlorwasserstoff bzw. Salzsäure entwickelte. Für den Vorgang der thermischen Dissoziation war hierbei das Ammoniumchlorid (Salmiaksalz) beispielhaft, das thermisch nach der Formel Ammoniak und Chlorwasserstoffgas zerfällt. 'Penn diese Salze, beispielsweise auch Zinkchlorid ZnC12, noch heute in sogenannten Lötpasten verwendet werden, so liegt dies daran, daß eine Lötung o h n e Lötpaste oder mit Ucherheitshilfsmitteln (siehe unten) als schwierig; zeitraubend und unvollk#.)mmen angesehen wird. Eine Verbindungstechnik aber, auf die man sich nicht recht verlassen kann, ist ein Widerspruch in sich. Deshalb haben die Praktiker immer wieder zu den Lötpasten gegriffen, die vielleicht auch bei gröberen Verbindungen von kompakten Werkstücken ihre Aufgabe erfüllt haben. In der Fernmeldetechnik hat aber die Verwendung von Lötpasten der oben erwähnten Art, d.h. solchen mit NH4 Cl oder ZnC12 und etwas Wasser, immer wieder Schäden verursacht, auch wenn diese Lötmittel als "säurefrei" angepriesen wurden. Das waren sie in gewissem jinne auch, denn freie Salzsäure war in ihnen nicht enthalten. Beim Lötvorgang entwickelte sich aber bei9em thermisehen Vorgang Salzsäure, und es verblieben an der Lötstelle Chloride, die sehr intensiv anhafteten und auch durch Abwischen und Abwaschen nicht sicher zu entfernen waren. Durch solche Rücksonde sind schon viele Korrosions- und Schadens-Stellen verursacht worden. In verantwortungsvoll geleiteten Betrieben hat man daher die Anwendung dieser gefährlichen Lötpasten verboten und jicherheitshilfsmittel angewendet. Diese sind zumeist auf Kolophoniumbasis aufgebaut. Das Kolophonium wirkt hierbei als organisches Flußmittel, welches schmelzend vermutlich die Oxyde zu Resinaten auflöst und,deshalb eine vorbeizende Wirkung ausübt. Nur wird allgemein behauptet, daß die beizende Wirkung des Kolophoniums zu schwach ist und der Lötvorgang nicht ausreichend erleichtert wird. Kolophonium dient beispielsweise auch in Röhrenlötzinn als Füllung. Es schmilzt und verbrennt größtenteils bei dein @ötvorgarig. Da Harz ein Isolierstoff ist und auch die eventuell entstehenden Resinate nicht korrosionsfördernd wirken, ist ein verb.c-#bender Rückstand von dem Kolophonium unbedenklich. Um die Menge des Rückstandes noch einzuschränken, arbeitet man vielfach bei Feinlötungen auch mit Kolophoniumlösungen, z.B. mit solchen in Spiritus oder Solventnaphtha oder Mischungen.

# Hierbe@wird die jefahr der Überdosierung an der Lötstelle noch

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine Sicherheitslötpaste vorzuschlagen, bei der der Lötvorgang gegenüber dem reinen Kolophonium stärker erleichtert wird. Hierbei wird.von dem Gedanken ausgegangen, daß es nicht unbedingt nötig ist, das auf dem zu lötenden Metall vorhandene Oxyd bzw. Oxydul zu-entfernen. wenn es dabei auch nicht gelingt, dieses Okyd bzw. Oxydul durch Säure in ein Salz bzw. Resinat umzuwandeln, jedoch durch reduzierende Stoffe in oxydfreies Metall überzuführen, so ist es möglich, die Lötung ähnlich zu erleichtern wie durch die Entfernung der Oxyde. Gemäß der-Erfindung enthält die Lötpaste Ammoniumsalze von organischen Öäuren, z.H. Ammoniumformiat, welche sich beim Lötvorgang zersetzen und durch ihre Spaltprodukte Oxyde bzw. Oxydule auf den Metallteilen zu Metall reduzieren. Diese reduzierenden Substanzen erfüllen gleichzeitig die Anforderung, daB sie beim Glühen bzw. bereits beim Lötvorgang rückstandslos verdampfen. Das Ammoniumformiat zerfällt rückstandslos beim Erhitzen in NH3, CO und H20 und ergibt deshalb durch die Abspaltung von CO eine gute Reduktionswi rkung . Als weiteres Beispiel für die Zusammenstellung einer erfindungsgemäßen Lötpaste isu eine solche mit neutralem oder saurem .tmmoniumoxalat zu nennen. ähnlich wie bei der Paste mit Ammoniumformiat als Easis zerfallen auch die Ammoniumoxalate bei der Löttemperatur u.a. unter Bildung von reduzierenden Substanzen. Ferner wird noch als weiteres Anwendungsbeispiel das Ammoniumsalz de= Milchsäure (-x-Hydrcxypropionsäure) genannt. Alle die genannten Ammoniumsalze organischer Säuren und solche ähnlicher Zusammensetzung, die bei der Löttemperatur reduzierende Substanzen bilden und bei dem Lötvorgang sich rückstandslos verbrennen resp. durch Spalten und Verdampfen sich entfernen lassen, sind als Grundlage für eine Sicherheitslötpaste geeignet. Sollten sich bei diesem Vorgang intermediär aktive organische Säuren als Spaltprodukte bilden und sollten diese 3)äuren gleichfalls intermediär, beispielsweise mit den Oxydhäuten auf den Kupferdrahtenden organische Kupfersalze bilden, so werden diese im Verlaufe des Lötvorgangs ebenfalls zerfallen und durch die bei dem Zerfall entstehenden reduzierenden Substanzen zu metallischem Kupfer reduziert. Da somit die Lötstelle in der Reaktionszone sich reinigt bzw. die Oxydreste in ihr reduziert werden, kann im weiteren Verlauf der Lötung das beigemischte Kolophonium seine Wirkungsvoll entfalten und die Lötung geht ohne Schwierigkeit una ohne weiteres Beizmittel vor sich. Von allen genannten Stoffen, die entweder allein oder in Kombination miteinander beansprucht werden, gilt aber dem Ammoniumformiat wegen der Leichtigkeit der Zersetzung der Vorzug. Es werden demnach solche Pasten bevorzugt angewendet, welche außer dem ebenfalls genannten Ko:orhoniumpu.lver als Reduktionsmittel allein oder vorwiegend nnmoniumformiat enthalten.

noch andere reduzierend wirkende Lösungsmittel geeignet, u.a. das Methylal (Formal), dab bekanntlich aus Formaldehyd und Methylalkohol hergestellt wird: Auch Mischungen von Methylalkohol und Methylal sind geeignet. Bei der stark reduzierenden Wirkung der Pastenbestandteile wäre auch die direkte Beimischung von leicht zu reduzierenden Metalloxyden, die bei dem Reduktionsvorgang leichtschmelzende Metalle liefern, möglich. Beispielsweise ist ein Zusatz von Bleioxyd statthaft. Um die reduzierende Wirkung aber allein auf die Verbesserung des Lötvorgangs zu konzentrieren, sollte man, wenn man beabsichtigt, aus der Lötpaste heraus auch das Lötmetall zuzuliefern, lieber von den leichtschmelzenden Metallen selbst ausgehen und den Pasten diese Metalle in staubfeiner Form, beispielsweise feines bzw. staubfeines Zinnpulver, Bleipulver, Cadmiumpulver oder Zinkpulver zusetzen. Auch Zusatz von Pulvern aus Legierungen der genannten Metalle sind geeignet. Ferner ist der-Zusatz der Lötmetalle in Form der Formiate, wie

insbesondere bei Gegenwart des Ammoniumformiats bzw. der anderen reduzierenden Substanzen. Nicht statthaft und dem Erfindungsgedanken zuwiderlaufend ist die Anwesenheit von Ammoniumsalzen der Mineralsäuren, z.B. Ammoniumchlorid, weil sich hierdurch bei dem Lötvorgang Chloride@bilden können, die bei der Löttemperatur nicht restlos verdampfen b_-:w. entfernt werden. Nachstehend sind nun einige Beispiele von erfindungsgemäßen Lötpasten genannt:

1. 30 Teile Ammoniumformiat

30 Teile Kolophonium

angeteigt mit 10 bis 40 Teilen Methylalkohol

2. 50 Teile Ammoniumformiat

10 Teile Zinnpulver

20 Teile Kolophonium

20 Teile Methylalkohol

3. 30 Teile Ammoniumformiat

10 Teile Zinnpulver

10 Teile Bleioxyd

20 Teile Kolophonium

30 Teile Methylalkohol

4. 30 Teile Ammoniumformiat

10 Teile saures Ammoniumoxalat

30 Teile Kolophonium

20 Teile Methylalkohol

10 Teile Methylal

5. 50 Teile Ammoniumformiat

50 Teile Zinnpulver

trocken vermischt

6. 30 Teile Ammoniumformiat

20 Teile milchsaures Ammonium

30 Teile Koloptionium

20 Teile Methylalkohol

7. 30 Teile Ammoniumformiat

20 Teile Bleiformiat

30 Teile Kolophonium

10 Teile Methylalkohol

10 Teile Methylal

Claims

Patentansprüche 1. Lötpaste zur Herstellung von Lötverbindungen@metallischer Teile, insbesondere zum Löten von dünnen Drähten, z.H. Isolier-

Ammoniumsalze von organischen Jäuxen enthält, -die sich bei dem Lötvorgang zersetzen und neben Ammoniak intermediär reduzierende Substanzen bilden, die im Verlaufe des Lötvorganges die Oxyde der zu verbindenden Teile zu Metallen reduzieren.
2. Lötpaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB diese als Ammoniumsalz Ammoniumformiat enthält.
3. Lötpaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ein neutrales oder saures Ammoniumoxalat beigemischt sind.
4. Lötpaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB diese ein Ammoniumsalz der 'Milchsäure (x -Hydropropionsäure) enthält. '5. Lötpaste nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser außer Ammoniumformiat Ammoniumoxalate und milchsgures Ammonium beigemischt sind. 6. Lötpaste nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise darin Kolophonium als weiterer Mischungsbestandteil enthalten ist. 7. Lötpaste-nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit reduzierend wirkenden Flüssigkeiten, z.B..Methylalkohol, Methylal (Formal) angeteigt oder gelöst bzw. emulgiert ist. B. Lötpaste nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Mischung als weiterer Bestandteil ein oder mehrere Metall- oxyde leichtschmelzender Metalle aufgenommen sind. 9. Lötpaste nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß fein pulverisiertes Bleioxyd, Cadmiumoxyd, Zinkoxyd einzeln oder in Mischung zugesetzt sind. 10. Lötpaste nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß leichtzersetzliche Metallsalze organischer Säuren, beispielsweise Bleiformiat, Cadmiumformiat, Zinkformiat einzeln oder in Mischung zugesetzt sind.