DE19511656A1 - Partiell feuerverzinntes Band sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung - Google Patents
Partiell feuerverzinntes Band sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein partiell feuerverzinntes Band aus
beschichtbarem Werkstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Der Bedarf an hochwertig verzinnten Bändern nimmt zu. Defi
nierte Anforderungsprofile seitens der Kfz-Industrie, der
Halbleiterindustrie und anderer Anwender bestimmen den
Markt. Beschichtungen unterschiedlich dicker Auflagen aus
Reinzinn, Zinn-Legierungen und sogenannter Hartzinn-Legie
rungen werden gewünscht. Bei letztgenannten Legierungen wird
besonderer Wert auf die Verringerung der Steckkraft gelegt.
Eine partielle bzw. einseitige Verzinnung wird aus folgenden
Gründen erwünscht:
- a) Einsparung von Rohstoffen (Sn)
- b) Beschichtung der funktionellen Bereiche,
- c) Eigenschaftskombination von insbesondere Kupfer- und Kupferlegierungs- und Sn-Oberflächen.
Ein- bzw. beidseitig, partiell verzinnte Bänder lassen sich
beispielsweise nach dem Verfahren gemäß US-PS 4.529.628 her
stellen.
Hierbei wird über eine Düse flüssiges Metall auf ein Band
einseitig oder beidseitig partiell aufgebracht. Die Dicke
der Beschichtung wird über die Bandgeschwindigkeit und die
Düsenausbringung gesteuert. Die Schichtdicke ist somit über
die gesamte Bandbreite identisch. Die Beschichtung ist über
die Bandlänge durchgehend. Pro Bandseite ist es nur möglich,
einen Beschichtungswerkstoff aufzubringen. Werden mehrere
Beschichtungswerkstoffe bzw. unterschiedliche Eigenschaften
auf einer Bandseite gefordert, so sind mehrere Produk
tionsschritte nacheinander notwendig. Zudem besteht bei die
sem Verfahren nicht die Möglichkeit, die Bandkanten zu be
schichten, was bezüglich Lötbarkeit im Randbereich oder bei
Kontaktierung über die Bandkante gefordert wird. Eine hohe
Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens ist somit nicht gege
ben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, insbes. ent
sprechend dem Bedarf der Elektronik-Industrie die Palette an
partiell verzinnten Bändern zu erweitern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Streifen - in Längsrichtung gesehen - in regelmäßigen und/
oder unregelmäßigen Abständen (A₁, A₂, A₃ . . .) unterbrochen
ist. Abstände (A₁, A₂, A₃ . . .) im Bereich von 1 bis 20 mm
sind bevorzugt.
Sofern mindestens zwei Streifen vorhanden sind, sind diese
vorzugsweise auf unterschiedliche Weise unterbrochen. Nach
weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weisen
die Streifen unterschiedliche Schichtdicken (D1/D2) auf,
bzw. die Streifen bestehen aus unterschiedlichen Beschich
tungswerkstoffen.
Bei unterschiedlichen Schichtdicken der Streifen bzw. der
Verzinnung auf Vor- und Rückseite können die Vorteile dünner
Sn-Schichten mit z. B. niedrigen Steck- und Ziehkräften mit
den Vorteilen dicker Sn-Schichten mit z. B. guter Lötbarkeit
kombiniert werden (speziell für Steckverbinder).
Ebenso können härtere Beschichtungswerkstoffe z. B. in der
Kontaktzone mit weicheren Beschichtungswerkstoffen z. B. im
Crimp- oder Lötbereich kombiniert werden.
Als Bandmaterial kommt vorzugsweise Kupfer, Kupfer-Legie
rung, Eisen oder Eisen-Legierung in Frage; als Beschich
tungswerkstoffe stehen vorzugsweise Reinzinn, Zinn-Legierun
gen oder Zink zur Verfügung.
Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren und Vorrichtung
zur Herstellung des partiell feuerverzinnten Bandes. Das
Verfahren geht davon aus, daß das bewegte Band mit Flußmit
tel versehen und erwärmt wird und daß Metallschmelze aus
mindestens einer Vorratskammer über mindestens eine Öffnung
auf das erwärmte Band aufgebracht und überflüssige Metall
schmelze abgestreift wird. Das Verfahren ist dadurch ge
kennzeichnet, daß die Zufuhr der Metallschmelze aus der Öff
nung gezielt geöffnet und geschlossen wird.
Bei der Herstellung eines Bandes mit mindestens zwei Strei
fen empfiehlt es sich, daß für die einzelnen Streifen die
Zufuhr der Metallschmelze unterschiedlich gesteuert wird.
Zur Herstellung eines Bandes mit mindestens zwei Streifen
unterschiedlicher Dicke wird erfindungsgemäß für die Strei
fen eine unterschiedliche Abstreifung der Metallschmelze
vorgenommen.
Erfindungsgemäß können weiterhin unterschiedliche Beschich
tungswerkstoffe bei ein und demselben Band zum Einsatz kom
men.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens ist einfach ausgebildet, sie weist eine Abrollhas
pel, eine Flußmittelaufgabe, eine Heizkammer, eine mit min
destens einer Öffnung versehene Vorratskammer für Metall
schmelze, eine Abstreifung für Metallschmelze und eine Auf
rollhaspel auf. Erfindungsgemäß ist die Vorratskammer in ei
nem jeweils auswechselbaren Einsatz für die im wesentlichen
U-förmigen Querschnitt aufweisende Heizkammer angeordnet,
und es sind Mittel zur Steuerung der Zufuhr der Metall
schmelze vorgesehen.
Zur Herstellung beispielsweise eines Bandes mit mindestens
zwei in etwa mittig angeordneten Streifen speist die Vor
ratskammer mindestens zwei nebeneinander liegende Öffnungen.
Zur Herstellung eines Bandes mit beschichteten Randstreifen
weist der Einsatz erfindungsgemäß zwei seitlich zu den
Schenkeln der Heizkammer geöffnete Vorratskammern auf. So
fern zusätzlich auch die Randstreifen an der Gegenseite be
schichtet werden sollen, stehen die Vorratskammern mit Nuten
in der Heizkammer in Verbindung, welche die Bandkanten um
greifen. Somit wird zusätzlich die Bandkante beschichtet.
Im Gegensatz zur Galvanik werden durch die Erfindung Struk
turen erreicht, bei denen sich die Beschichtungsstreifen
durch eine hohe Haftfähigkeit auszeichnen.
Partiell verzinnte Bänder finden Verwendung in der Elektro
nik und Elektrotechnik. Sie werden z. B. eingesetzt zur Fer
tigung für Steckverbinder für die Automobilindustrie, die
Telekommunikation u. a. Anwendungen finden partiell beschich
tete Bänder auch bei der Fertigung von Halbleiterbauelemen
ten wie QFP′s (Quad Flat Package), SOT′s (Small Outline
Transistor), IC′s (Integrated Circuit) u. a. Von Bedeutung
ist hier die Kombination der blanken Bandoberfläche mit ei
ner gut lötbaren verzinnten Oberfläche.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 und 2 jeweils schematisch die Anordnung unterbrochener
Beschichtungsstreifen auf einem Band,
Fig. 3 schematisch den Verfahrensablauf und
Fig. 4-6 schematisch die Ausbildung verschiedener Vorrats
kammern.
Das Band 1 nach Fig. 1 bzw. 2 ist jeweils mit vier Beschich
tungsstreifen 2, 3, 4, 5 versehen. Gemäß Fig. 1 sind diese
etwa in der Bandmitte, gemäß Fig. 2 an den Bandkanten ange
ordnet. In beiden Fig. 1 und 2 sollen die Streifen 2, 3 auf der
Bandoberseite eine Schichtdicke D1 aufweisen, die Streifen
4, 5 auf der Bandunterseite eine Schichtdicke D2. Weiterhin
ist in Fig. 2 angedeutet, daß die Streifen 2, 4 aus einem an
deren Beschichtungswerkstoff bestehen als die Streifen 3, 5.
Allein aus den beiden Fig. 1 und 2 sind die vielfachen Möglich
keiten der Bandverzinnung mit in unterschiedlichen Abständen
(A₁, A₂, A₃ . . .) unterbrochenen Streifen 2, 3, 4, 5 ersicht
lich.
In Fig. 3 ist der erfindungsgemäße Verfahrensablauf erläu
tert:
Das von einer Abrollhaspel 6 ablaufende Band 1 durchläuft eine Flußmittelaufgabe 7 und gelangt zur Erwärmung in eine Heizkammer 8, in welche ein Einsatz 9 integriert ist, in dem eine Vorratskammer 10 angeordnet ist. Die in der Vorratskam mer 10 befindliche Metallschmelze 11 wird damit gleichzeitig auf Temperatur gehalten. Der Einsatz 9 liegt federnd auf dem Band 1 auf. Die zur Beschichtung vorgesehene Metallschmelze 11 kann über eine Öffnung 12 auf das Band 1 gelangen. Mittel zur Steuerung der Schmelzezufuhr (Stopfenregelung od. dgl.) sind durch Ziffer 13 angedeutet. Die Schichtdicke des aufzu bringenden Streifens 2, 3, 4, 5 läßt sich durch die nachfol gende Abstreifung 14 für die Metallschmelze 11 und/oder durch mehr oder minder starkes Anpressen des Einsatzes 9 an das Band 1 variieren. Das verzinnte Band 1 wird schließlich auf eine Aufrollhaspel 15 aufgerollt.
Das von einer Abrollhaspel 6 ablaufende Band 1 durchläuft eine Flußmittelaufgabe 7 und gelangt zur Erwärmung in eine Heizkammer 8, in welche ein Einsatz 9 integriert ist, in dem eine Vorratskammer 10 angeordnet ist. Die in der Vorratskam mer 10 befindliche Metallschmelze 11 wird damit gleichzeitig auf Temperatur gehalten. Der Einsatz 9 liegt federnd auf dem Band 1 auf. Die zur Beschichtung vorgesehene Metallschmelze 11 kann über eine Öffnung 12 auf das Band 1 gelangen. Mittel zur Steuerung der Schmelzezufuhr (Stopfenregelung od. dgl.) sind durch Ziffer 13 angedeutet. Die Schichtdicke des aufzu bringenden Streifens 2, 3, 4, 5 läßt sich durch die nachfol gende Abstreifung 14 für die Metallschmelze 11 und/oder durch mehr oder minder starkes Anpressen des Einsatzes 9 an das Band 1 variieren. Das verzinnte Band 1 wird schließlich auf eine Aufrollhaspel 15 aufgerollt.
In den Fig. 4 bis 6 sind schematisch die Ausbildung verschie
dener Vorratskammern 10 (Draufsicht/Querschnitt) und die
sich daraus ergebende Anordnung der Streifen 2, 3, 4, 5 auf
dem Band 1 dargestellt.
Gemäß Fig. 4 speist beispielsweise eine Vorratskammer 10 zwei
nebeneinander liegende Öffnungen 12.
Gemäß Fig. 5 weist der Einsatz 9 zwei seitlich zu den Schen
keln 8′ der Heizkammer 8 geöffnete Vorratskammern 10 auf, so
daß sich Streifen 2, 3, 4, 5 auf den Randstreifen ergeben.
Falls in demselben Arbeitsgang auch die Bandunterseite mit
Streifen versehen werden soll, stehen diese Vorratskammern
10 mit Nuten 16 in der Heizkammer 8 in Verbindung, welche
die Bandkanten umgreifen (Mittel zur Steuerung der Schmelze
zufuhr sind hier nicht näher dargestellt).
Die im Querschnitt im wesentlichen U-förmige Heizkammer 8
kann beispielsweise aus einer mit Heizpatronen versehenen
Grundplatte bestehen, auf die eine Graphitplatte und Sei
tenschenkel 8′ ebenfalls aus Graphit aufgeschraubt sind. Als
Werkstoff für den Einsatz 9 kann ebenfalls Graphit vorgese
hen werden.
Verzinnt werden können Bänder mit folgenden Abmessungen:
Dicke: 0,05 bis 1,5 mm, Breite: 5 bis 200 mm.
Dicke: 0,05 bis 1,5 mm, Breite: 5 bis 200 mm.
Verzinnungstemperatur: 50 bis 400°C.
Verzinnungsgeschwindigkeit: 5 bis 100 m/min.
Erreicht werden können Schichtdicken von 0,2 bis 25 µm.
Verfahrensbedingt weisen die auf diese Art partiell be
schichteten Bänder eine intermetallische Phase zwischen Be
schichtung und Grundmaterial auf, welche die Haftung der
Beschichtung verstärkt, so daß ein Abplatzen der Beschich
tung bei Biegevorgängen auch nach Wärmebehandlungen nicht
auftritt.
Claims (15)
1. Partiell feuerverzinntes Band (1) aus beschichtbarem
Werkstoff, das an seiner Oberfläche ein- oder beidsei
tig mindestens einen, in Längsrichtung verlaufenden,
metallischen Beschichtungsstreifen (2, 3, 4, 5) mit
kleinerer Breite als der Bandbreite B aufweist, wobei
zwischen dem Bandmaterial und dem Streifen (2, 3, 4, 5)
eine intermetallische Phase (IMP) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Streifen (2, 3, 4, 5) - in Längsrichtung gese
hen - in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen
(A₁, A₂, A₃ . . .) unterbrochen ist.
2. Band nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstände (A₁, A₂, A₃ . . .) im Bereich von 1 bis
20 mm liegen.
3. Band nach Anspruch 1 oder 2 mit mindestens zwei Strei
fen (2, 3, 4, 5), dadurch gekennzeichnet,
daß die Streifen (2, 3, 4, 5) auf unterschiedliche Wei
se unterbrochen sind (A₁, A₂, A₃ . . .).
4. Band nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 mit
mindestens zwei Streifen (2, 3, 4, 5), dadurch gekenn
zeichnet,
daß die Streifen (2, 3, 4, 5) unterschiedliche Schicht
dicken (D1/D2) aufweisen.
5. Band nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 mit
mindestens zwei Streifen (2, 3, 4, 5), dadurch gekenn
zeichnet,
daß die Streifen (2, 3, 4, 5) jeweils aus unterschied
lichen Beschichtungswerkstoffen bestehen.
6. Band nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Band (1) aus Kupfer, einer Kupfer-Legierung,
Eisen oder einer Eisen-Legierung besteht.
7. Band nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Streifen (2, 3, 4, 5) aus Reinzinn, einer Zinn-
Legierung oder Zink bestehen.
8. Verfahren zur Herstellung eines Bandes (1) nach An
spruch 1 oder 2, bei dem das bewegte Band (1) mit Fluß
mittel versehen und erwärmt wird, bei dem Metallschmel
ze (11) aus mindestens einer Vorratskammer (10) über
mindestens eine Öffnung (12) auf das erwärmte Band (1)
aufgebracht und überflüssige Metallschmelze (11) abge
streift wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zufuhr der Metallschmelze (11) aus der Öffnung
(12) gezielt geöffnet und geschlossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Bandes
(1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Streifen (2, 3, 4, 5) die Zufuhr der Me
tallschmelze (11) unterschiedlich gesteuert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 zur Herstellung eines
Bandes (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Streifen (2, 3, 4, 5) eine unterschiedliche
Abstreifung der Metallschmelze (11) vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis
10 zur Herstellung eines Bandes (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Streifen (2, 3, 4, 5) unterschiedliche Be
schichtungswerkstoffe eingesetzt werden.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, die eine Abroll
haspel (6), eine Flußmittelaufgabe (7), eine Heizkammer
(8), eine mit mindestens einer Öffnung (12) versehene
Vorratskammer (10) für Metallschmelze (11), eine Ab
streifung (14) und eine Aufrollhaspel (15) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorratskammer (10) in einem jeweils auswechsel
baren Einsatz (9) für die einen im wesentlichen U-för
migen Querschnitt aufweisende Heizkammer (8) angeordnet
ist und daß Mittel (13) zur Steuerung der Zufuhr der
Metallschmelze (11) vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorratskammer (10) mindestens zwei nebeneinan
derliegende Öffnungen (12) speist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einsatz (9) zwei seitlich zu den Schenkeln (8′)
der Heizkammer (8) geöffnete Vorratskammern (10) auf
weist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorratskammern (10) mit Nuten (16) in der Heiz
kammer (8) in Verbindung stehen, welche die Bandkanten
umgreifen.
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