DE1796237A1

DE1796237A1 - Verfahren zum Herstellen von Zinn- oder Zinnlegierungsschichten einer Dicke groesser als 3 my m auf Draht aus Kupfer und Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen

Info

Publication number: DE1796237A1
Application number: DE19681796237
Authority: DE
Inventors: Henryk Dipl-Ing Fidos; Helmut Dipl-Ing Ohmann; Horst Dr Techn Habil Schreiner; Paul Wiench
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-09-26
Filing date: 1968-09-26
Publication date: 1972-08-10
Also published as: FR2018954A1; FR2018954B1; GB1273997A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT,.. Erlangen, den ^. SEP. 1968

1796237 Werner-von-Siemens-Str.

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Verfahren zum Herstellen von Zinn- oder Zinnlegierungsschichten einer Dicke > 3 μπι auf Draht aus Kupfer und Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen

Für eine einwandfreie Lötbarkeit dickverzinnter Kupferschaltdrähte ist eine Mindestzinnschichtdicke von 3 μΐη Zinn an jeder Stelle des Drahtes erforderlich. Ss wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, um Kupferschaltdrähte herzustellen, die diese Forderung erfüllen.

'Jo soll gemcäß einem Vorschlag zum Herstellen einer Zinnschicht der mittleren Dicke zwischen 3 und 10 μΐη auf Drähten aus Kupfer und Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen eine auf einen Draht mit kreisförmigem Querschnitt aufgebrachte Zinnschicht beim Durchgang durch eine Abutreifdüse von polygonem Querschnitt zu einer über den Umfang des Drahtes achwankenden, jedoch in den Vektoren

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gleichen mittleren Zinnschichtdicke verteilt und diese unmittel-■ bar darauf durch Passieren einer Kalibrierdüse mit kreisförmigem Querschnitt zu gleichmäßiger Schichtdicke verformt werden.

Gemäß einem v/eiteren Vorschlag wird vor dem Verzinnen die Oberfläche des Drahtes mit überwiegend gleichmäßig über die ganze Oberfläche verteilten Vertiefungen versehen.

Ferner wurde auch vorgeschlagen, daß Kupferdraht mit kreisförmigem Querschnitt zu einem Draht mit polygonem Querschnitt oder angedrückten Polygonflächen verformt wird und nachfolgend der durch einen Glühofen mit reduzierender Atmosphäre, eine Beize und ein Zinnbad geleitete Kupferdraht durch eine Abstreifdüse von kreisförmigem Querschnitt geleitet wird.

Andere Vorschläge bestehen darin, daß der Draht nach Passieren des Zinnbades durch eine Wärmezone geleitet wird oder daß die Abstreifdüse in einer solchen Entfernung von der Oberfläche des Zinnbades oder des Bades aus einer überwiegend zinnhaltigen Legierung angeordnet wird, daß die Abstreifdüse gerade innerhalb des Erstarrungsbereiches der Badkomponenten liegt.

Diese Verfahren zeigten noch gewisse Mängel in der laufenden Fertigung. Bei den' Verfahren der Feuerdickverzinnung mit Hilfe von profilierten Abstreifdüsen wurde zwar eine gleichmäßig gute Lötbarkeit erzielt, doch erreichte die Lebensdauer einer kostengleichen Anzahl profilierter Düsen aus Hartmetall nicht die

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Standzeit einer Diamantdüse. Obwohl dieses Verfahren etwas aufwendiger ist als die Verwendung von runden Diamantdüsen, ist es ein sichererer Weg gleichmäßige Zinnschichtdicken zu erreichen.

Die Erfindung gibt eine Lösung dieser Schwierigkeiten. 3ie betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Zinn-oder Zinnlegierungsschichten mit über dem Umfang gleichmäßiger Dicke von > 3 km auf Daraht aus Kupfer und Kupferlegierungen, insbesondere Kupferschaltdraht durch Feuerverzinnen. Gemäß der Erfindung wird eine beheizte Abstreifdüse mit einem im Vergleich zum Drahtdurchmesser langen Einlaufkanal verwendet. Der Einlaufkanal füllt sich während des Drahtdurchlaufs mit Zinn und bleibt ständig mit Zinn angefüllt» Der größte Durchmesser des Einlaufkanals beträgt das 2- bis 10-fache des Drahtdurchmessers. Gut bewährt hat sich ein Einlaufkanal, dessen Länge im Vergleich zum Drahtdurchmesser um den Faktor 20 bis 100 größer ist.

Der Sinlaufkanal kann sich von seinem größten Durchmesser ausgehend bis zu s-einem zylindrischen Teil der Abstreifdüse gleichmäßig zunehmend oder abnehmend verjüngen. Bei gleichmäßiger Abnahme des Durchmessers des Sinlaufkanals erhält man einen Übergangskegel auf dem zylindrischen Teil der Abstreifdüse. Bei zunehmender Verjüngung kann ein Teil des großen Durchmessers zuerst zylindrisch verlaufen und geht dann mit stärkerer Krümmung zum zylindrischen Teil der Abstreifdüse hin. Bei abnehmender Verjüngung erhält man die Form eines Rotationsparaboloides.

In vielen Fällen kann die Abstreifdüse aus einem Werkstoff bestehen. Geeignete Materialien sind z.B. Diamant, Rubin, Hartmetall, rost-

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freier Stahl, insbesondere gegenüber Zinn schlecht löalicher Chrom-Nickel-Stahl oder aus rait TiC aus der Gasphase beschichteter Stahl.

Gemäß weiterer Erfindung wird eine Abstreifdüse, die aus zwei verschiedenen Materialien besteht, die in einer Passung zusammengehalten werden, verwendet. Der zylindrische Teil der Abstreifdüse besteht aus Diamant, Hartmetall oder rostfreiem Stahl und der Einlaufkanalteil aus rostfreiem Stahl oder einem Werkstoff, der gegenüber flüssigem Zinn geringe Löslichkeit zeigt. Der zylindrische Teil der Abstreifdüse hat vorzugsweise kreisrunden oder profilierten Querschnitt.

In vielen Fällen wird eine günstige Beschichtung erreicht, wenn die Abstreifdüse in einem gewissen Abstand von der Badoberfläche angebracht wird. Günstig erwies sich ein Düsenabstand von der Oberfläche des Zinnbades im Bereich von 50 bis 1000 mm. Vorzugsweise liegt die Düse in einem Abstand zwischen 300 und 700 mm. Eine besonders dünstige Variante liegt schließlich darin, daß die Abstreifdüse mit dem unteren Teil schwimmend auf dem Bad angebracht wird und vom Zinnbad beheizt wird.

Bei den bisher verwendeten Abstreifdüsen wurde das vom Draht mittransportierte überschüssige Zinn unmittelbar an der Einlauföffnung der Düse abgestreift. Da sich das überschüssige Zinn in diesem Fall infolge der Oberflächenspannung immer an einer Seite der Düse in Tropfenform sammelte, wurden Ablenkungekräfte auf den

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Drant wirksam, die zu einer ungleicnmäßigen Zinnschicht geführt haben. Durch den langen Einlaufkanai der erfindungsgemäßen Düse konnte dieser ungünstige Effekt beseitigt werden. Es bildet sich nämlich durch die Injektorwirkung des mittransportierten Zinns im Einlaufkanal eine Richtkraft aus, die eine gleichmäßige "Zinnschicht um den Drahtumfang bewirkt. Dieser Effekt führt dazu, daß man bei richtiger Dimensionierung des zylindrischen Teiles der Abstreifdüse eine Zinnschichtdicke > 3 μα tei einer maximalen Zinnschichtdicke von et v/a 7 μ."ΐ erhält. X ach Lagerung dieser dickverzinnten Drähte bei 155° C während 9ö Stunden an Luft erhält man beim Lot.cugeltest eine einwindfreie Benetzung des Lotes innerhalb von weniger als 1 see. Solche Drähte sind als sehr gut lötbar anzusprechen. Das zusätzlich vom Draht mittransportierte Zinn wird bei der erfindungsgemäßen Düse schon an der Eintrittsebene des Einlaufkanals abgestreift, ohne daß eine ungünstige Richtkraft senkrecht zur Drahtachse an der Einlaufstelle des Drahtes in den zylindrischen Teil der Abstreifdüse bewirKt wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:

Figur 1 GChematinch einen Aufriß einer Verzinnungsanlage, Figur- ,"' bio Figur 4 Aujf ührurgsforir.en von Abstre Lf düsen im Schnitt, Figu.· ^lj eine eingebaute Abs t reif düse im Schnitt, Figuren -3 mvi 7 den zylindrischen Teil von Abstreifdüsen im cOiJii tt.

Die Figur I zeigt einer: weicn_f:e*:Iühten ·\ιτλ geheizten Kupferschaltdraht 4 mir einem Duronmejser von etwa 0, "⁷- bis 1 mm, der in das

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Verzinnungsbad 5 eintritt, über eine Umlenkrolle 6 läuft, in senkrechter Lage weitergeführt wird und gemäß der Erfindung eine Abstreifdüse passiert, die als schwimmende Düse 7 oder in einem Abstand von der Badoberfläche als Teil 8 angeordnet ist. Nach Durchlaufen der Kühlstrecke 9 wird der Draht über die umlenkrolle 10 der Aufwickelvorrichtung 11 zugeführt.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen besonders geeignete Formen der Abstreifdüse im Querschnitt.

In Figur 5 ist mit 1 der zylindrische Teil der Abstreifdüse bezeichnet, der z.B. aus Diamant oder Hartmetall bestehen kann. 2 ist der Einlaufkanalteil mit dem sich verjüngenden Einlaufkanal und 3 ist das Fassungsteil.

In Figur 6 ist ein kreisrunder, wellenförmiger Querschnitt des zylindrischen Abstreifteiles der Düse gezeigt, und gemäß Figur 7 ist er mit Stegen versehen.

6 Patentansprüche

7 Figuren

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Claims

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 1796237 PLA 68/8227 Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Zinn- oder Zinnlegierungsschichten mit über dem Umfang gleichmäßiger Dicke von ) 3 μπι auf Draht aus Kupfer und Kupferlegierungen, insbesondere Kupferschaltdraht durch Feuerverzinnen, dadurch gekennzeichnet, daß eine beheizte Abstreifdüse mit einem im Vergleich zum Drahtdurchmesser langen Einlaufkanal verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifdüse aus Diamant, Rubin, Hartmetall, rostfreien Stahl oder Mit TiC nüi» ü**r Gasphase beschichteten Stahl verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus swei Materialien aufgebaute Abstreifdüse verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bi3 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifdüse mit kreisrundem oder profiliertem ^ Querschnitt des zylindrischen Teiles verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifdüse in einem Abstand zwischen 50 und 1000 mm von der Badoberfläche angebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifdüse mit dem unteren Teil schwimmend auf dem Bad angebracht und vom Zinnbad beheizt wird.

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