DE1577017C - Verfahren und Lotwerkzeug zur Mikrolotung mit kleinsten Lotgewichten - Google Patents

Description

und die Wärme durch die Schraube und den Sitzkonus zur Spitze führt. Man stellt eine Kupferspitze 3 von runder oder einer anderen, sich stark verjüngenden und der Lötstellenform angepaßten Lötfinnenform her, die auf das Ende des Heizkörpers aufschraubbar ist. Diese Kupferspitze 3 wird stark verchromt oder mit einem geschlossenen Überzug 4 aus einem anderen Metall wie z. B. Nickel oder einer Metallegierung versehen, die unter normalen Lötbedingungen keine Legierung mit Zinn-Pb-Loten und ähnlichen Weichloten eingehen kann. Danach wird das Ende dieser Kupferspitze, z. B. längs der Schnittlinie A-A in Fig. 1, so weit abgeschnitten oder abgeschliffen, daß der blanke Kupferkern 33 in der gewünschten Flächengröße, eingerahmt von der Metallschicht4, sichtbar wird (Fig. 3). Auf diese Weise sind kleinste Kupferflächen bis zu 0,1 mm und weniger Durchmesser herstellbar. Die Kupferspitze 3 wird nun mit ihrem Gewinde 6 auf das Gewinde 5 des Kolbens 1 fest aufgeschraubt, der damit gebrauchsfertig ist.

Unter Benutzung geeigneter Flußmittel nimmt die Fläche 33 beim Eintauchen in eine Lötzinnschmelze eine bestimmte Menge Lot auf. Bei niedrigeren Temperaturen der Spitze 3 ist diese Menge größer als bei höheren Temperaturen. Wenn die Temperatur von Spitze und Lotschmelze auf einen konstanten Wert gesteuert wird, ist die Gewähr gegeben, daß die Spitze bei jeder Tauchung in die Lotschmelze mit praktisch ausreichender Genauigkeit die gleiche durch die eingestellten Temperaturwerte bestimmte Lotmenge aufnimmt und auf die Lötstelle übertragen kann.

Durch Verwendung von Speziallegierungen als Lotmetall, die für die Temperatur der Lotschmelze mit dem Metall gesättigt sind, aus dem die Lötspitze besteht — bei vorliegendem Beispiel aus Kupfer, gegebenenfalls auch bei einer Lötspitze aus Silber eine Lotschmelze, die mit Silber gesättigt ist — wird sichergestellt, daß eine Auslösung der Spitze durch das schmelzflüssige Lotmetall vermieden wird und diese sich praktisch nicht abnutzt und eine sehr hohe Lebensdauer besitzt.

Die Temperatur der Spitze selbst liegt zudem nicht sehr viel höher als die der Lotschmelze, etwa bei 260 bis 300° C. Unter dieser Bedingung benetzen die Lote zwar die angeschliffene Kupferfläche und

ίο haften daran; sie reagieren aber nur mit der Geschwindigkeit, die der Temperaturdifferenz der Lotschmelze und der Lötspitze proportional ist. Der Kupferschwund der Lötspitze durch Lösungsverlust ist demzufolge verschwindend gering.

Mit den geringen Lotmengen, welche an der winzigen benetzbaren Fläche der Kupferspitze haften, kann einwandfrei gelötet werden, vorausgesetzt, daß die zu lötenden zwei Drähte oder sonstige zu lötende Verbindung auf einer gedruckten Platte vor der Lötung mit einem dünnen Film eines Lötmittels versehen wurden.

Bei sehr kleinen und engliegenden Lötstellen, z.B. 50 bis 100 Lötstellen auf 1 cm², kann ein solcher Kleinstlötkolben in einem Manipulator befestigt sein, mit dem die Lötungen dann unter einem Mikroskop durchgeführt werden. Zweckmäßigerweise setzt man z. B. eine zu lötende miniaturisierte gedruckte Schaltung in einen Kreuztisch, mit dem man die einzelne Lötstelle im Schnittpunkt des Fadenkreuzes einstellt. Der Manipulator führt dann jeweils auf der im Fadenkreuz liegenden Stelle die Lötung automatisch durch. Bei der Betätigung des Manipulators wird die Spitze mit Lötmittel versehen und danach in die Lotschmelze getaucht, um die vorbestimmte Dosis Lot aufzunehmen. Das Senken der Lötspitze auf die zu lötende Stelle kann nach Geschwindigkeit und Zeitdauer über den Manipulator in an sich bekannter Weise gesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Vorzugsweise ist das geschmolzene Lötzinn bei Patentansprüche: der Temperatur, auf die es in seinem Vorratsbe hälter eingestellt ist, mit dem Metall, aus dem die

1. Verfahren zur Mikrolötung mit kleinsten Lötspitze besteht, so weit gesättigt, daß es beim Löt-Lotgewichtcn pro Lötstelle mit Hilfe eines hier- 5 Vorgang die lötwirksame Fläche der Lötspitze nur für geeigneten Lötwerkzeuges, dadurch ge- benetzt und darauf haftet, ohne sie merklich anzukennzeichnet, daß geschmolzenes Lötzinn lösen.

in einem Vorratsbehälter automatisch auf einer Bei einem für die Durchführung des neuen Mikrokonstanten niedrig liegenden Temperatur gehalten lötverfahrens geeigneten Lötwerkzeuges ist das in wird, die noch unterhalb der ebenfalls konstant io einer Spitze kleinen Querschnittes auslaufende Kupgesteuerten niedrigen Temperatur der Lötspitze ferstück des Lötkolbens mit einer nicht oder schwer liegt, welche nur eine winzige Lotmetall anneh- lötbaren Metallschicht allseitig umhüllt und wird mende und von einer nicht lötbaren Metallschicht durch Abschneiden oder Abschleifen der Spitze eine umrahmte Lötspitze besitzt. von der nicht lötbaren Metallschicht eingerahmte

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 winzige Kupferfläche freigelegt.

kennzeichnet, daß das geschmolzene Lötzinn bei In der Zeitschrift »Elektro-Technik« vom der Temperatur, auf die es in seinem Vorrats- 27. 5. 1964 ist in der rechten Spalte unten auf Seite behälter eingestellt ist, mit dem Metall, aus dem 259 eine Lötkolbenspitze aus Kupfer beschrieben, die Lötspitze besteht, soweit gesättigt wird, daß die mit Chrom überzogen, jedoch an ihrem für das es beim Lötvorgang die lötwirksame Fläche der 20 Löten benötigten Ende von dem Chromüberzug frei-Lötspitze nicht merklich anlöst. gemacht ist. Statt dessen ist die dort beschriebene

3. Lötwerkzeug für ein Mikro-Lötverfahren Dauerlötspitze, die aus Elektrolytkupfer besteht, mit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Eisenüberzug versehen. Dieser Eisenüberzug das in einer Spitze kleinen Querschnittes auslau- soll seinerseits gemäß Abschnitt 4.6 der Literaturfende Kupferstück (3) des Lötkolbens mit einer 25 stelle immer mit Lot überzogen sein, damit er stets nicht oder schwer lötbaren Metallschicht (4) all- gut Lot annimmt. Von einem Chromüberzug an seitig umhüllt ist und durch Abschneiden oder dieser Stelle ist in dem Literaturzitat nicht die Rede. Abschleifen der Spitze (A-.-A in Fig. 1) eine Denn nicht der zum Löten benötigte Teil der Spitze, von der nicht lötbaren Metallschicht eingerahmte sondern die übrige Oberfläche des Lötwerkzeuges winzige Kupferfläche (33 in Fig. 3) freigelegt 30 soll mit einer Chromschicht überzogen sein, um sie wird. bei Lagerung vor Korrosion zu schützen (Seite 259,

rechte Spalte unten).

Sowohl die auf lange Brauchbarkeit zielende Auf-

gabenstellung der in der Literaturstelle beschriebe-

35 nen Dauerlötspitzen als auch die dortigen Lösungsvorschläge haben nichts mit der Aufgabe der angemeldeten Erfingung zu tun, die für die speziellen

Die Entwicklung der Elektronik führt in den letzten Zwecke der Mikrolötung neue Wege aufzeigt.
Jahren mit größten Schritten zur feinsten Mikro- Die nicht oder schwer lötbare Metallschicht, die

löttechnik. Während bis vor kurzem Lötstellenlot- 40 das Kupferstück des Lötkolbens umhüllt, besteht z. B. gewichte von 40 bis 100 mg völlig normal waren, aus Cr oder einem oder mehreren anderen Metallen, reichen die Lotgewichte bei dieser Entwicklung z.B. Nickel oder Metallegierungen. Die winzige, stark verkleinert bis in den Bereich von 10 bis 0,1 mg. durch die nicht oder schwer lötbare Metallschicht Bisher wurden bei normalen Lötungen Röhrenlöt- des Überzuges eingerahmte Fläche blanken Kupfers zinne verwendet, also Lötzinndrähte mit einem oder 45 wird beim Eintauchen in flüssiges Lötzinn unter Beimehreren hohlen Kanälen mit Durchmessern von fügung eines geeigneten Lötmittels stets eine gleiche, 0,8 bis 2 mm, die mit geeigneten Flußmitteln ge- nur von der Temperatur des Bades und der Spitze füllt waren. Solchen Methoden haben durch Ver- abhängige winzige Menge Lötzinn aufnehmen und ringerung des Durchmessers der Röhrenlötzinndrähte auf die Lötstelle übertragen.

bis zu 0,2 mm nicht zum Erfolg geführt. Die Ober- 50 Die erfindungsgemäße Herstellung kleinster Lötfläche der Röhrenlötzinndrähte oxydiert mit der stellen mit geringsten Lotgewichten wird durch die Zeit, und dann genügen die kleinen Flußmittel- Verwendung immer nur frischen und oxydfreien mengen im Lötdraht nicht mehr zur Herstellung ein- Lots unterstützt, das aus einer Schmelze bei einer wandfreier Lötverbindungen. Temperatur wenig über dem Schmelzpunkt entnom-

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das 55 men wird. Hierbei ist die Oxydationsgeschwindigkeit Problem der Mikrolötung durch Schaffung beson- am geringsten.

derer Verfahrensmaßnahmen und eines neuen Lot- Die Erfindung ist im nachstehenden an Hand des

Werkzeuges hierfür von hoher Lebensdauer zu lösen. gezeichneten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das Verfahren F i g. 1 ist eine schematische Ansicht eines Löt-

nach der Erfindung zur Mikrolötung mit kleinsten 60 kolbens nach der Erfindung,

Lotgewichten pro Lötstelle darin, daß geschmolzenes Fig.2 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch die

Lötzinn in einem Vorratsbehälter automatisch auf eigentliche Lötspitze 3;

einer konstanten niedrig liegenden Temperatur ge- F i g. 3 ist ein stark vergrößerter Querschnitt nach

halten wird, die noch unterhalb der ebenfalls kon- der Linie A-A in Fig. 1.

stant gesteuerten niedrigen Temperatur der Lot- 65 Man geht, entsprechend der Kleinheit der Lötspitze liegt, welche nur eine winzige Lotmetall an- stellen, aus von einem sehr kleinen elektrischen Lötnehmende und von einer nicht lötbaren Metall- kolben 1, dessen Erhitzung z. B. durch den Heizschicht umrahmte Lötspitze besitzt, mantel des Kolbens etwa in der Zone 2 stattfindet