DE1957034A1 - Process for the production of tin layers or tin alloy layers on wire made of copper or copper alloys by hot-dip tinning - Google Patents

Process for the production of tin layers or tin alloy layers on wire made of copper or copper alloys by hot-dip tinning

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Description

Verfahren zum Herstellen von Zinnschichten oder Zinnlegierungsschichten auf Draht aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch FeuerverzinnenProcess for producing tin layers or tin alloy layers on wire made of copper or copper alloys by hot-dip tinning

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Zinnschichten oder Zinnlegierungsschichten aufpraht aus Kupfer oder Kupferlegierungen mit einem Durchmesser < 0,5 mm durch Feuerverzinnen mit einer über den Drahtumfang gleichmäßigen Dicke >· 3 /um, bei dem der Draht ein Zinnbad oder Zinnlegierungsbad durchläuft und durch eine profilierte Abstreifdüse geführt wird.The invention relates to a method for producing tin layers or tin alloy layers made of copper or copper alloys with a diameter <0.5 mm by hot-dip tin plating with a uniform over the wire circumference Thickness> 3 / µm where the wire is a tin bath or tin alloy bath runs through and is passed through a profiled air knife.

Für eine einwandfreie Lötbarkeit dickverzinnter Kupferschaltdrähte ist eine Mindestschichtdicke von 3 /um Zinn oder Zinnlegierung an jeder Stelle des Drahtes erforderlich. Es sind bereits verschiedene Verζinnungsverfahren zum Herstellen von Kupferschaltdrähten bekannt oder vorgeschlagen worden, bei denen man das Ziel verfolgt, festhaftende, gleichmäßig dicke., gut lötfähige Zinnschichten auf Kupferdrähten zu schaffen. Man kann dazu den Kupferdraht sowohl vor dem Einführen in das Zinnbad als auch nach dem Austritt aus dem Zinnbad geeignet behandeln.For perfect solderability of thickly tinned copper jumper wires a minimum layer thickness of 3 / µm tin or tin alloy is required at every point on the wire. There are already different thinning processes for the production of Copper jumper wires are known or suggested at which one pursues the goal, firmly adhering, evenly thick., to create solderable tin layers on copper wires. You can do this both before inserting the copper wire into the Treat the tin bath appropriately as well as after leaving the tin bath.

Bekannt ist z.B. aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 521 zum Herstellen einer Zinnschicht der mittleren Dicke zwischen 3 und 10 /um auf Drähten aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen eine auf einen Draht mit kreisförmigem Querschnitt aufgebrachte Zinnschicht beim Durchgang durch eine Abstreifdüse mit polygonem Querschnitt zu einer über den Umfang des Drahtes schwankenden, jedoch in den Sektoren gleichen -It is known, for example, from the German Offenlegungsschrift 1 521 for producing a tin layer with an average thickness between 3 and 10 μm on wires made of copper or copper alloys by hot-dip tinning one on a wire with circular Cross-section of the tin layer applied when passing through a wiping nozzle with a polygonal cross-section to one over the circumference of the wire fluctuating, but the same in the sectors -

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mittleren Zinnschichtdicke zu verteilen und diese unmittelbar darauf mit einer Kalibrierdüse mit gleichförmigem Querschnitt zu gleichmäßiger Schichtdicke zu verformen. -medium tin layer thickness to distribute and this immediately then deform with a calibration nozzle with a uniform cross-section to a uniform layer thickness. -

Bei einem solchen Verfahren der Peuerdickverzinnung unter Verwendung einer profilierten Abstreifdüse muß für jeden Draht— durchmesser eine passend profilierte Düse vorgesehen werden. Solche profilierte Düsen lassen sich bis zu einem Durchmesser des Kupferdrahtes von 0,5 mm ohne besondere Schwierigkeiten herstellen. Bei Durchmessern des Kupferdrahtes, die kleiner als 0,5 mm sind, ist zum Herstellen einer entsprechend profilierten Abstreifdüse ein erhöhter wirtschaftlicher Aufwand nötig. Außerdem besteht bei Kupfersehaltdrahten mit einem Durchmesser, der kleiner als 0,5 mm ist, bei der Peuerdickverzinnung erhöhte Gefahr des Abreißens, beispielsweise durch Zugschwankungen. Dies führt zu größeren Ausfallzeiten und erheblich höhere Anforderungen an das Bedienungspersonal, wobei noch anzuführen ist, daß das Einführen des Drahtes, vor allem in die Abstreifdüse bei kleinen Drahtdurchmesserη schwieriger als bei größeren ist.In such a process of hot-dip tin plating under When using a profiled wiper nozzle, a suitably profiled nozzle must be provided for each wire diameter. Such profiled nozzles can be used up to a diameter of the copper wire of 0.5 mm without any particular difficulties produce. For copper wire diameters smaller than 0.5 mm, an increased economic outlay is necessary to produce a correspondingly profiled wiper nozzle. In addition, copper retaining wires with a diameter which is smaller than 0.5 mm, there is an increased risk of tearing off with hot-dip tinning, for example due to fluctuations in tension. This leads to greater downtimes and considerably higher demands on the operating personnel, which must still be cited is that the introduction of the wire, especially in the Abstreifdüse with small wire diameterη more difficult than at larger is.

Es besteht die Aufgabe, ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art, Drähte mit Durchmessern auch unter 0,5 mm einwandfrei und ohne die beschriebenen Mängel der Fertigung zu verzinnen.The task is based on a method of Type mentioned at the beginning, wires with diameters even less than 0.5 mm flawlessly and without the manufacturing defects described to tinplate.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem Verzinnen der Kupferdraht durch wenigstens eine Reckstufe geführt und deipurchmesser des Kupferdrahtes durch Zieiien verkleinert wird.According to the invention, this object is achieved in that after the tinning of the copper wire through at least one stretching stage out and the diameter of the copper wire reduced by drawing will.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können feuerverzinnte Drähte kleinen Durchmessers, beispielsweise von Durchmessern zwischen 0,1 und 0,5 mm in einfacher Weise hergestellt werden. Der Drahtdurchmesser wird erst nach dem Feuerverzinnen auf den gewünschten Wert verkleinert. Daher besteht die Gefahr der beschriebenen Betriebsstörungen nicht. Außerdem Lassen sichWith the method according to the invention, hot-dip tinned wires Small diameter, for example, diameters between 0.1 and 0.5 mm can be produced in a simple manner. The wire diameter only increases after hot tinning reduced the desired value. There is therefore no risk of the malfunctions described. In addition, let yourself

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Abstreifdüsen mit genormten Bohrungsdurchmessern, beispielsweise Abstreifdüsen mit Durchmessern von 1 mm, 0,8 mm und 0,5 mm verwenden. Zwischen diesen Bohrungsdurchmesserη liegende Drahtdurchmesser und kleinere Drahtdurchmesser lassen sich durch Ziehen erhalten. Die Herstellung der Abstreifdüsen wird damit erheblich erleichtert und die Wirtschaftlichkeit des Verzinnungsverfahrens verbessert.Stripping nozzles with standardized bore diameters, for example Stripping nozzles with diameters of 1 mm, 0.8 mm and Use 0.5 mm. Between these Bohrungsdiameterη lying Let wire diameter and smaller wire diameter get by pulling. The production of the wiping nozzles is thus considerably facilitated and the economy of the tinning process improved.

Es ist an sich bekannt, zur Verminderung des Durchmessers von Drähten, diese in Reckstufen zu ziehen. Bei verzinnten Drähten wurde dieses Verfahren bisher nicht angewendet und es ist für ™ den Durchsehnittsfachmann überraschend, daß durch das Ziehen die Oberflächengüte der Zinnschicht, beispielsweise durch Verschmieren narbiger Stellen verbessert und eine gleichmäßigere Zinnschichtdicke erhalten wird, überraschend ist es ebenfalls, daß durch das Ziehen wesentlich engere Durchmessertoleranzen bei bereits verzinnten Kupferdrähten eingehalten werden können, im Vergleich zu nach der üblichen Technik gewonnenen Kupferdrähten, bei der die auf das Endmaß gezogenen Drähte nachträglich mit einem der bekannten Verfahren feuerdickverzinnt werden. .It is known per se to reduce the diameter of wires by drawing them in stretching stages. With tinned wires this procedure has not yet been used and it is for ™ surprising the average professional that by pulling the surface quality of the tin layer, for example by smearing pitted areas, is improved and a more uniform one Tin layer thickness is obtained, it is also surprising that by drawing, much tighter diameter tolerances can be maintained for copper wires that have already been tinned, in comparison to copper wires obtained using conventional technology, in which the wires are subsequently drawn to their final dimensions be hot-dip tinned using one of the known methods. .

Die Iiötbarkeit der erfindungsgemäß verzinnten und nachträglich Jj gezogenen Kupferdrähte kann nach dem Lotkugeltest geprüft wer- τ den. Als Prüfbedingungen sind bei 0,5 mm Drahtdurchmesser ein Lotkugelgewicht von 75 mg, falls SnPb 40 als Lot verwendet wird und eine Prüftemperatur von 235 0C festgelegt. Der eingespannte Draht wird in die flüssige Lotperle eingetaucht und die Zeit gemessen, die verstreicht, bis der Lottropfen den gesamten Draht umschlossen hat. Bei erfindungsgemäß verzinnten Drähten liegen diese Lötzeiten auch nach Alterung über mehrere Tage, z.B. durch Tempern, wesentlich unterhalb einer Sekunde, was eine hervorragende Lotbarkeit bedeutet. Wegen dieserThe solderability of the copper wires tinned according to the invention and subsequently drawn can be tested according to the solder ball test. As test conditions, a Lotkugelgewicht of 75 mg are, if 40 is used as SnPb solder and set a test temperature of 235 0 C at 0.5 mm wire diameter. The clamped wire is immersed in the liquid solder bead and the time is measured that elapses until the solder drop has enclosed the entire wire. In the case of wires tinned according to the invention, these soldering times are significantly less than one second, even after aging for several days, for example by tempering, which means excellent solderability. Because of these

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guten Lotbarkeit sind die erfindungsgemäß verzinnten Kupferdrähte als Schaltdrähte auch für das Löten mit automatischem Lötverfahren, z.B. für das Schwallöten oder das Hubtauchlöten geeignet.The copper wires tinned according to the invention are good solderability as jumper wires also for soldering with automatic Soldering process, e.g. for wave soldering or dip soldering suitable.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Figuren 1 bis 6 beispielhaft näher beschrieben.In the following, the method according to the invention is described in more detail by way of example with reference to FIGS.

In Fig. 1 ist eine-Feuerdickverzinnungsanlage schematisch dargestellt. Der Kupferschaltdraht 1, der beispielsweise einen Durchmesser von 1 mm haben kann, läuft in der durch Pfeile gekennzeichneten Richtung von einer Abspulvorrichtung 2 ab. Nach zwei Umlenkrollen durchläuft er zunächst in einem Glühofen 3 eine Wasserdampfatmosphäre bei 800 bis 900 C, in der seine Oberfläche gereinigt wird. Danach läuft der geglühte Draht 1 in ein Wasserbad 4 ein. Mit einer Trockenbürste 5 wird nach dem Wasserbad 4 das Wasser von der Oberfläche des Drahtes 1 abgestreift. Zur Beseitigung von Oberflächenschichten durchläuft der Kupferschaltdraht 1 eine HCl-Beize 6 und läuft in das Zinnbad 7 ein. Die HCl-Beize besteht aus einem mit Salzsäure gefüllten Tropfgefäß. Das Tropfgefäß ist über Abstreifern, die beispielsweise aus Filz gefertigt sein können, angeordnet. Die Filzstreifen des Abstreifers werden mittels der Tropfvorrichtung mit Salzsäure getränkt.In Fig. 1, a hot-dip tinning plant is shown schematically. The copper wire 1, which can have a diameter of 1 mm, for example, runs in the direction indicated by arrows Direction from an unwinding device 2. To It first passes through two pulleys in an annealing furnace 3 in a steam atmosphere at 800 to 900 C, in which its Surface is cleaned. The annealed wire 1 then runs into a water bath 4. With a dry brush 5 is after the water bath 4 stripped the water from the surface of the wire 1. To remove surface layers passes through the copper wire 1 an HCl pickle 6 and runs in the tin bath 7 a. The HCl pickle consists of one with hydrochloric acid filled drip cup. The drip container is above wipers, which can be made of felt, for example, arranged. The felt strips of the wiper are removed by means of the drip device soaked in hydrochloric acid.

Im Zinnbad 7 wird der Draht T mit einer Umlenkrolle 8 umgelenkt und verläßt das Zinnbad 7 wenigstens angenähert senkrecht. Um eine Verunreinigung des Zinnbades 7, z.B. auch eine Oxidation an der Oberfläche zu vermeiden, ist das Zinnbad 7 wenigstens im Bereich der Einlaufsteile des Drahtes 1 mit Holzkohle 9 abgedeckt. Im Bereich der Auslaufstelle des Drahtes 1 aus dem Zinnbad 7 befindet sich auf der Oberfläche des Zinnbades 7 eine ölschicht 10.In the tin bath 7, the wire T is deflected with a deflection roller 8 and leaves the tin bath 7 at least approximately vertically. To avoid contamination of the tin bath 7, e.g. also oxidation To avoid the surface, the tin bath 7 is covered with charcoal 9 at least in the area of the inlet parts of the wire 1. In the area of the exit point of the wire 1 from the Tin bath 7 there is an oil layer 10 on the surface of the tin bath 7.

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Der aus dem Zinnbad 7 auslaufende Kupfersehaltdraht 1 ist durch eine Abstreifdüse 11 geführt, die oberhalb der Oberfläche des Zinnbades 7 angeordnet ist. Das überschüssige Zinn, das von dem Draht 1 mitbewegt wird, wird durch die Abstreifdüse 11 abgestreift und nach Durchlaufen einer Kühlstrecke 12 wird der Draht über Rollen 13 und H umgelenkt und einer Ziehvorrichtung zugeführt. In dem in Pig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Ziehvorrichtung aus zwei Reckstufen, wobei in jeder Reckstufe ein Ziehstein 15a und 15b angeordnet ist. Nach Durchlaufen der Ziehsteine wird der Kupferschaltdraht 1 auf eine Rolle 16 aufgewickelt. " HThe copper retaining wire 1 running out of the tin bath 7 is passed through a wiping nozzle 11 that is above the surface of the tin bath 7 is arranged. The excess tin, which is moved along with the wire 1, is passed through the wiping nozzle 11 stripped and after passing through a cooling section 12, the wire is deflected over rollers 13 and H and fed to a pulling device. In the one in Pig. 1, the pulling device consists of two stretching stages, a drawing die 15a and 15b being arranged in each stretching stage. After passing through the drawing dies, the Copper wire 1 wound onto a roll 16. " H

Der Durchmesser der Kupferschaltdrähte wird in an sich bekannter Weise beim Durchlaufen der Ziehsteine verkleinert. Beispielsweise kann der angenommene Durchmesser von 1 mm für den Kupferschaltdraht beim Durchlaufen der Ziehsteine 15a und 15b der Pig. 1 auf 0,6 mm verkleinert werden. Als Material für die Ziehsteine ist Stahl oder ein Hartmetall geeignet.The diameter of the copper jumper wires is known per se Way downsized when going through the drawing dies. For example, the assumed diameter of 1 mm for the copper wire when passing through the drawing dies 15a and 15b the pig. 1 can be reduced to 0.6 mm. Steel or a hard metal is suitable as the material for the drawing dies.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß in Pig. 1 der Abstand zwischen der Abstreifdüse 11 und der Oberfläche des ZinnbadesIt should be noted that in Pig. 1 the distance between the wiping nozzle 11 and the surface of the tin bath

10 vorzugsweise so gewählt wird, daß die Abstreifdüse 11 innerhalb des Erstarrungsbereiches des Zinns oder der Zinnlegierung J des Bades 7 liegt. Bezüglich der Profilierung der Abstreifdüse ™10 is preferably chosen so that the wiping nozzle 11 is within the solidification range of the tin or the tin alloy J of the bath 7 is located. Regarding the profiling of the Abstreifdüse ™

11 und ihres Einflusses auf die Zinnschichtdicke des verzinnten. Drahtes wird auf die spätere Figurenbeschreibung verwiesen.11 and its influence on the tin layer thickness of the tinned. Wire, reference is made to the later description of the figures.

In Pig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Dickverzinnungsanlage schematlsch gezeichnet. In Fig. 2 ist die Abstreifdüse 11 so angeordnet, daß sie sich mit ihrer Auslaufdüse unterhalb der Oberfläche des Zinnbades 7 befindet. Die Abgtreifdüse 11 ist in ein Rohr 17 eingesetzt, mit dem sie.In Pig. Figure 2 is another embodiment of the thick tinning line drawn schematlsch. In Fig. 2 is the wiping nozzle 11 arranged so that it is with its outlet nozzle located below the surface of the tin bath 7. The Abgtreifdüse 11 is inserted into a tube 17 with which it.

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unter die Oberfläche des Zinnbades 7 gedruckt wird. Mit eingetauchter Abstreifdüse 11 wird verhindert, daß Verunreinigungen, beispielsweise Oxidationsprodukte, die sich an der Oberfläche des-Zinnbades 7 befinden, die Zinnschicht des Drahtes 1 verunreinigen. Dies lann bereits mit einer Abstreifdüse 11 erreicht werden, die abweichend von Pig. 2 mit ihrer Einlauföffnung in das Zinnbad 7 eintaucht. Darüber hinausgehend wird mit der Abstreifdüse 11, deren Auslauföffnung sich unterhalb der Oberfläche des Zinnbades 7 befindet, der hydrodynamische und hydrostatische Druck im Zinnbad im Bereich der Einlauföffnung der Abstreifdüse 11 in günstiger Weise beeinflußt. is printed under the surface of the tin bath 7. With immersed Stripping nozzle 11 prevents impurities, for example oxidation products, which are attached to the Surface of the tin bath 7, the tin layer of the Contaminate wire 1. This can already be done with a wiping nozzle 11 can be achieved, which deviates from Pig. 2 with her The inlet opening is immersed in the tin bath 7. Beyond that is with the Abstreifdüse 11, the outlet opening located below the surface of the tin bath 7, the hydrodynamic and hydrostatic pressure in the tin bath in the area of Inlet opening of the stripping nozzle 11 influenced in a favorable manner.

Die Ziehvorrichtung der Fig. 2 besteht wieder aus zwei Reckstufen. In der ersten Reekstufe läuft der Draht über zwei Rollen 18 und 19. Der Durchmesser der zweiten Rolle 19 ist größer als der Durchmesser der ersten Rolle 18. Die beiden Rollen 18 und 19 rotieren, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Rolle 19 größer sein kann als die Rotationsgeschwdndigkeit der ersten Rolle 18. Durch die Rollen 18 und 19 werden unterschiedliche Umfangskräfte auf den Kupferdraht 1 ausgeübt, wobei die von der Rolle 19 ausgeübte TJmfangskraft größer ist als die von der Rolle 18. Infolge der unterschiedlichen Umfangskräfte wird der Kupferschaltdraht 1 in sehr gleichmäßiger Weise gedehnt. Nach den beiden Rollen ist der Kupferdraht; 1 in einer zweiten Reekstufe durch einen Ziehstein 15 geführt, in dem die Oberfläche des verzinnten Kupferdrahtes 1 geglättet und der Durchmesser des Kupferschaltdrahtes weiter verkleinert wird. Nach dem Ziehstein 15 wird der Draht 1 wie in Pig. 1 einerAufwickelrolle zugeführt. Diese Aufwickelrolle ist in Pig. 16 nicht gesondert dargestellt.The drawing device of FIG. 2 again consists of two stretching stages. In the first Reek stage, the wire runs over two rollers 18 and 19. The diameter of the second roller 19 is larger than the diameter of the first roller 18. The two rollers 18 and 19 rotate, the rotational speed of the second roller 19 can be greater than the rotational speed the first roll 18. By the rolls 18 and 19 are different circumferential forces exerted on the copper wire 1, the TJmfangskraft exerted by the roller 19 greater is than that of the roll 18. As a result of the different Circumferential forces, the copper wire 1 is stretched in a very even manner. After the two rolls is the copper wire; 1 guided in a second Reek stage through a drawing die 15, in which the surface of the tinned copper wire 1 is smoothed and the diameter of the copper wire is further reduced will. After the drawing die 15, the wire 1 is as in Pig. 1 fed to a take-up roll. This take-up reel is in Pig. 16 not shown separately.

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In den Ausführungsbeispielen der Pig. 1 und 2 wird der Kupferdraht 1 unmittelbar nach dem Verzinnen in die Ziehanlage eingeführt und die Erwärmung des Drahtes im Zinnbad 7 zum Zühen ausgenützt. Eine zusätzliche Erwärmung kann unter Umständen während des Ziehens nötig sein, sie kann beispielsweise durch Widerstandserhitzung erreicht werden. Hierfür sind Schleifkontakte an den Kupferdraht 1 zu legen. Diese Kontakte sind in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt. Falls erforderlich,kann jedoch die Ziehvorrichtung von der Verzinnungsanlage getrennt werden. Der verzinnte Draht kann dann nach völliger Abkühlung eventuell auch erst nach längerer Lagerung in die Ziehvorrichtung eingeführt, erhitzt und gedehnt werden. Die Qualität des auf Endmaß gedehnten, verzinnten Kupferdrahtes wird durch die Unterbrechung in der Fertigung nicht beeinflußt.In the embodiments of the Pig. 1 and 2 will be the copper wire 1 is introduced into the drawing machine immediately after tinning and the wire is heated in the tin bath 7 for drawing exploited. Additional heating may be necessary during drawing, for example by Resistance heating can be achieved. There are sliding contacts for this to put on the copper wire 1. These contacts are not shown in FIGS. 1 and 2. If necessary, can however, the drawing device can be separated from the tinning line. The tinned wire can then after complete cooling possibly only inserted into the pulling device, heated and stretched after a long period of storage. The quality the tinned copper wire, stretched to its final size, is not affected by the interruption in production.

Durch das Ziehen in den Reckstufen sowohl der Fig. 1 als auch der Fig. 2 wird mit dem Drahtdurchmesser auch die Zinnschichtdicke verkleinert. Da nach Fertigstellung der Kupferdraht eine Zinnschicht aufweisen soll, die 3 /um nicht unterschreiten darf und die möglichst auch nicht größer als 10 /um sein soll, da sonst der Zinnverbrauch unwirtschaftlich wird, muß die Zinnschicht, die in der Dickverzinnungsanlage auf den Kupferdraht aufgebracht wird, an das Endmaß des gezogenen,verzinnten Drahtes angepaßt sein. Diese Anpassung kann man mit Hilfe der BeziehungAs a result of the drawing in the stretching stages of both FIG. 1 and FIG. 2, the thickness of the tin layer increases with the wire diameter scaled down. Since, after completion, the copper wire should have a tin layer that should not fall below 3 / µm and which should not be larger than 10 / um if possible, otherwise the tin consumption will be uneconomical, the tin layer must, which is applied to the copper wire in the thick tinning plant, to the final dimension of the drawn, tinned Be adapted to the wire. This adjustment can be done with the help of the relationship

in einfacher Weise durchführen. In dieser Beziehung ist r.. der ursprüngliche Drahtradius r^ der Radius des Kupferdrahtes nach dem Ziehen und S1 bzw. S2 die Dicke der Zinnschicht vorperform in a simple manner. In this regard, r .. the original wire radius r ^ is the radius of the copper wire after drawing and S 1 or S2 is the thickness of the tin layer before

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YPA 69/"!"°5YPA 69 / "!" ° 5

bzw. nach dem Ziehen. Die angegebene Beziehung erhält man mit einfachen Betrachtungen, die davon ausgehen, daß sowohl das Volumen des Kupferdrahtes als auch das Volumen der aufge-. brachten Zinnschicht vor und nach dem Ziehen gleich sein müssen. Das Problem, beim Ziehen des verzinnten Kupferdrahtes eine gleichmäßige Zinnschicht definierter Dicke auf dein Kupferdraht herzustellen, ist damit zurückgeführt auf das Problem, beim Verzinnen selbst eine Zinnschicht definierter Dicke zu schaffen. Dies gelingt mit Hilfe der profilierten Abstreifdüse, wobei der Bohrungsdurchmesser der Düse und die Profilierung der Düse sowohl an den Radius des Kupferdrahtes als auch an die gewünschte Schichtdicke angepaßt sein müssen.or after pulling. The given relationship can be obtained with simple considerations, which assume that both the Volume of the copper wire as well as the volume of the up. applied tin layer must be the same before and after drawing. The problem with pulling the tinned copper wire is a Even tin layer of a defined thickness on your copper wire can be traced back to the problem of adding a tin layer of a defined thickness when tinning create. This is achieved with the help of the profiled wiper nozzle, where the bore diameter of the nozzle and the profiling of the nozzle to both the radius of the copper wire and to the desired layer thickness must be adapted.

Zum Einstellen der Schichtdicke hat es sich als besonders günstig erwiesen, eine Abstreifdüse 11 zu verwenden, deren Bohrung ein Wellenprofil aufweist. In Pig. 3 ist eine solche Abstreifdüse 11 im Schnitt dargestellt, wobei in der Bohrung -.20 der Abstreifdüse 11 ein Kupferdraht 1 ebenfalls im Schnitt gezeigt ist und die Bohrung 20 ein Wellenprofil· aufweist. In der Fig. sind zwei konzentrische Kreise 21 und 22 mit den Radien R1 und Rp eingezeichnet. Zwischen diesen konzentrischen Kreisen und 22 verläuft der Wellenzug 23. Der Wellenzug 23 besitzt pro Millimeter des Umfangs des inneren Kreises 21 zwischen 3 und 15» vorzugsweise 5 bis 8 Halbwellen. In der Pig. 3 ist eine Düse für einen Drahtradius r.. von 0,25 mm dargestellt .Es ist ein geschlossener Wellenzug mit 8 Halbwellen vorgesehen, dies entspricht etwa 5 Halbwellen, bezogen auf die Längeneinheit. Die Radien R1 und R2 und damit die Tiefe (R1 - R?). der Halbwellen des Wellenzuges 23 sind an den Radius T1 des Drahtes angepaßt. Für diese Anpassung sind die Toleranzgrenzen für den Drahtradius r1 und die gewünschte Schichtdicke für die Verzinnung ausschlaggebend. Die Toleranzgrenzen für den Drahtdurchmesser T1 gehen im wesentlichen in den Radius R1 des inneren konzen-To adjust the layer thickness, it has proven to be particularly advantageous to use a wiping nozzle 11, the bore of which has a corrugated profile. In Pig. 3 shows such a wiping nozzle 11 in section, a copper wire 1 also being shown in section in the bore -.20 of the wiping nozzle 11 and the bore 20 having a corrugated profile. Two concentric circles 21 and 22 with the radii R 1 and Rp are shown in the figure. The wave train 23 runs between these concentric circles and 22. The wave train 23 has between 3 and 15 »preferably 5 to 8 half waves per millimeter of the circumference of the inner circle 21. In the pig. 3 shows a nozzle for a wire radius r .. of 0.25 mm. A closed wave train with 8 half-waves is provided, this corresponds to about 5 half-waves, based on the length unit. The radii R 1 and R 2 and thus the depth (R 1 - R ? ). of the half-waves of the wave train 23 are adapted to the radius T 1 of the wire. The tolerance limits for the wire radius r 1 and the desired layer thickness for the tinning are decisive for this adaptation. The tolerance limits for the wire diameter T 1 essentially go into the radius R 1 of the inner concentric

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trischen Kreises 16 ein. Dieser Radius muß wenigstens so groß gewählt werden, daß beim Durchlaufen des Drahtes 1 sich das Wellenprofil nicht in die Drahtoberfläche eingräbt. Günstig ist es, wenn R-. zwischen 1 und 20 /um größer ist als die obere Toleranzgrenze für den Drahtradius r1. Die Schichtdicke wird im wesentlichen durch die Tiefe R1 - Rp der einzelnen Wellen und durch den Abstand der Wellenmaxima bzw. -minima, äii. durch die Zahl der Halbwellen pro Millimeter des Umfangs bestimmt.tric circle 16 a. This radius must be chosen to be at least so large that the wave profile does not dig into the wire surface when the wire 1 passes through it. It is beneficial if R-. is between 1 and 20 / µm larger than the upper tolerance limit for the wire radius r 1 . The layer thickness is essentially determined by the depth R 1 - Rp of the individual waves and by the distance between the wave maxima and minima, äii. determined by the number of half waves per millimeter of the circumference.

In Pig. 4 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Abstreifdüse nach Fig. 3 dargestellt. Der Pig. 4 ist zu entnehmen, daß die Halbwellen 23a, die den äußeren konzentrischen Kreis 22 berühren, vorzugsweise wenigstens angenähert halbkreisförmig sind. Der Radius r des einer Halbwelle 23a eingeschriebenen Kreises 24 und die Sehne c, die von den Schnittpunkten des Kreises mit dem inneren konzentrischen Kreis 21 gebildet wird, sind neben der Differenz zwischen den Durchmessern R1 und Rp der konzentrischen Kreise 21 und 22 für die Schichtdicke ausschlaggebend. Der Radius r bzw. die länge der Sehne c wird durch die Anzahl der Halbwellen des Wellenzuges 18 bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß für eine Schichtdicke, die um ungefähr 7 /um liegt, die Anzahl der Halbwellen pro Millimeter des Umfangs R1 des Kreises 21 zwischen 3 und 15 liegen muß, wobei die Differenz R1 - Rg zwischen den Radien R1 und R^ der konzentrischen Kreise 21 und 22 von 10 bis ungefähr 100 /um variiert werden kann. Mit einer so bemessenen Abstreifdüse 11 wird die auf den Draht haftende Zinnschicht profiliert. Die anschließende Glättung wird durch die Oberflächenspannung der profilierten Zinnschieht von selbst herbeigeführt, wobei durch die Form der Profilierung eine gleichmäßige mittlere Schichtdicke wenigstens angenähert konstanter Größe über den gesamten Drahtumfang erreicht wird.In Pig. 4 shows an enlarged section of the wiping nozzle according to FIG. 3. The Pig. 4 it can be seen that the half-waves 23a which touch the outer concentric circle 22 are preferably at least approximately semicircular. The radius r of the circle 24 inscribed in a half-wave 23a and the chord c, which is formed by the points of intersection of the circle with the inner concentric circle 21, are, in addition to the difference between the diameters R 1 and Rp of the concentric circles 21 and 22, for the layer thickness decisive. The radius r or the length of the chord c is determined by the number of half waves of the wave train 18. It has been shown that for a layer thickness of approximately 7 μm, the number of half waves per millimeter of the circumference R 1 of the circle 21 must be between 3 and 15, the difference R 1 - Rg between the radii R 1 and R ^ of concentric circles 21 and 22 can be varied from 10 to about 100 µm. The tin layer adhering to the wire is profiled with a stripping nozzle 11 of such dimensions. The subsequent smoothing is brought about automatically by the surface tension of the profiled tin sheet, with the shape of the profiling achieving a uniform, mean layer thickness of at least approximately constant size over the entire circumference of the wire.

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ORJGINAL IHSPECTEDORJGINAL IHSPECTED

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Von dieser Schichtdicke ausgehend, kann mit dem Ziehvorgang sin dünnerer Draht geschaffen werden, der ebenfalls mit einer gleichmäßigen Zinnschicht wenigstens angenähert konstanter Schichtdicke über den gesamten Drahtumfang versehen ist. Es wurde bereits- darauf hingewiesen, daß durch das Ziehen des verzinnten Kupfersehaltdrahtes die Oberflächengüte besonders durch Verschmieren narbiger Stellen in der Zinnachicht verbessert wird und die Zinnschichtdicke ausgeglichen wird. Man kann daher dickverzinnte Kupferschaltdrähte mit sehr engen Toleranzen bezüglich des Drahtdurchmessers und der Schichtdicke herstellen, die für manche Anwendungsfälle erforderlich sind.Starting from this layer thickness, the drawing process can be used to create a thinner wire, which is also made with a uniform tin layer at least approximately constant layer thickness is provided over the entire wire circumference. It it has already been pointed out that drawing the tinned copper wire increases the surface quality is improved by smearing pitted areas in the tin layer and the tin layer thickness is evened out. Man can therefore use thick tinned copper jumper wires with very tight Establish tolerances in terms of wire diameter and layer thickness that are required for some applications are.

Mit Pig. 5 und 6 werden zwei Ausführungsbeispiele für feuerdickverzinnte Kupferschaltdrähte erläutert. In Pig- 5a ist ein feuerdickverzinnter Kupferschaltdraht 1 vergrößert dargestellt, dessen Radius r.. 0,4 mm beträgt. Die Dicke S1 der aufgebrachten Zinnschicht beträgt 6,6 /um. In der Zinnschicht 25 treten stellenweise Narben 26a und 26b auf. Pig. 5b zeigt dten feuerdickverzinnten Kupferschaltdraht der Pig. 5a nach dem Ziehen auf einem Radius Γρ von 0,3 mm. Die Dicke Sp der Zinnschicht beträgt nun 5 /um. Durch den Ziehvorgang ist die Zinnschi-cht narbenfrei und was in der Zeichnung angedeutet ist, gleichmäßiger, als in Pig. 5a vor dem Ziehen.With Pig. 5 and 6, two exemplary embodiments for hot-dip tinned copper jumper wires are explained. In Pig- 5a, a hot-dip tinned copper wire 1 is shown enlarged, the radius of which is r... 0.4 mm. The thickness S 1 of the tin layer applied is 6.6 μm. Scars 26a and 26b appear in places in the tin layer 25. Pig. 5b shows the hot-dip tinned copper wire from Pig. 5a after drawing on a radius Γρ of 0.3 mm. The thickness Sp of the tin layer is now 5 μm. As a result of the drawing process, the tin layer is free of pits and what is indicated in the drawing, more even than in Pig. 5a before pulling.

Ein weiteres Beispiel eines Kupferschaltdrahtes mit einem Durchmesser T1 von 0,25 mm vor dem Ziehen, ist in Pig. 6a dargestellt. Auf den Kupfersehaltdraht 1 ist eine Schicht aus SnPb 40 aufgebracht. Die Schichtdicke S2 vor dem Ziehen beträgt ungefähr 9 /um. In. Pig. 6b ist der Draht nach Fig. 6a nach dem Ziehen dargestellt. Der Kupfersehaltdraht 1 wurde auf einen Radius r2 von 0,15 mm gezogen. Die Schichtdicke der SnPb 40 Schicht nachAnother example of a copper hookup wire with a diameter T 1 of 0.25 mm prior to drawing is in Pig. 6a shown. A layer of SnPb 40 is applied to the copper retaining wire 1. The layer thickness S 2 before drawing is approximately 9 μm. In. Pig. 6b shows the wire according to FIG. 6a after it has been drawn. The copper retaining wire 1 was drawn to a radius r 2 of 0.15 mm. The layer thickness of the SnPb 40 layer according to

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ORtGHNAL INSPECTEDORtGHNAL INSPECTED

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dem Ziehen beträgt wieder 5 /um. Fig. 6b zeigt ebenfalls, daß die SnPb-Schicht gleichmäßiger in der Dicke und narbenfrei ist. Anzufügen ist noch ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verf ahrens . Beim Durchlaufen des Drahtes durch das Zinnbad, dessen Temperatur um 250 0C liegt, wird die Härte des Kupferschaltdrahtes herabgesetzt. Durch das anschließende Ziehen wird die Härte wieder gesteigert. Falls ein weicher, dickverzinnter Kupferschaltdraht mit einem Durchmesser *C0,5 mm gefordert wird, muß der beim Ziehen gehärtete Kupferschaltdraht einer Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 200 und 220 0C unterworfen werden. Diese Erweichung des Kupferdrahtes kann auch in einem Durchlaufverfahren mit Wiederstandserhitzung erfolgen. Dabei wird dem Kupferschaltdraht über zwei Kontaktrollen elektrischer Strom zugeführt. Beim Durchlaufverfahren läßt sich die Erweichung in wesentlich kürzeren Zeiten erreichen, da Drahttemperaturen oberhalb von 220 C angewendet werden können. Die Drahttemperatur darf nur nicht so hoch gewählt werden, daß sich ds Zinnschicht wesentlich verformt und daß sich in der kurzen Zeit, die der Draht mit der Temperatur beaufschlagt ist, Diffusionsschichten ausbilden können.the pulling is again 5 / um. Fig. 6b also shows that the SnPb layer is more uniform in thickness and free of pits. Another feature of the method according to the invention should be added. When the wire passes through the tin bath, the temperature of which is around 250 ° C., the hardness of the copper wire is reduced. The subsequent pulling increases the hardness again. If a soft switching dickverzinnter copper wire having a diameter * is required C0,5 mm, the cured shift in drawing copper wire must be subjected to heat treatment at temperatures of 200-220 0 C. This softening of the copper wire can also take place in a continuous process with resistance heating. Electric current is supplied to the copper jumper wire via two contact rollers. With the continuous process, the softening can be achieved in much shorter times, since wire temperatures above 220 C can be used. The wire temperature must not be chosen so high that the tin layer is substantially deformed and that diffusion layers can form in the short time that the wire is exposed to the temperature.

4 Patentansprüche 6 Figuren4 claims 6 figures

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Claims (4)

YPA 69/1285YPA 69/1285 - 12 -- 12 - PatentansprücheClaims Verfahren zum Herstellen von Zinnschichten oder Zinnlegierungsschichten auf Draht aus Kupfer oder Kupferlegierungen mit einem Durchmesser <. 0,5 mm durch Feuerverzinnen mit einer über den Drahtumfang gleichmäßigen DickeProcess for producing tin layers or tin alloy layers on wire made of copper or copper alloys with a diameter <. 0.5 mm by hot-dip tin plating with a thickness that is uniform over the circumference of the wire -y- 3 /um, bei dem der Draht ein Zinnbad oder Zinnlegierungsbäd durchläuft und durch eine profilierte Abstreifdüse geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Terzinnen der Kupferschaltdraht (1) durch wenigstens eine Reckstufe (15 bzw* 18 und 19) geführt und der Durchmesser des Kupferdrahtes durch Ziehen verkleinert wird» -y- 3 / um, in which the wire runs through a tin bath or tin alloy bath and is passed through a profiled stripping nozzle, characterized in that after the third tin the copper wire (1) is passed through at least one stretching stage (15 or 18 and 19) and the diameter of the copper wire is reduced by pulling » 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', daß der Kupfersehaltdraht in wenigstens einer Reckstufe durch einen Ziehstein (15) geführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Copper retaining wire in at least one stretching stage through a Drawing die (15) is performed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferschaltdraht (1) in wenigstens einer Reckstufe über zwei Rollen (18 und 19) geführt wird, wobei von der ersten Rolle (18) eine kleinere TTmfangskraft auf den Kupferdraht ausgeübt wird als von der zweiten Rolle (19).3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the copper wire (1) in at least one stretching stage is guided over two rollers (18 and 19), the first roller (18) exerting a smaller holding force on the copper wire is exercised than by the second role (19). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn~ zeichnet, daß der Kupferdraht unmittelbar nach Durchlaufen des Zirinbades in die Reckstufe eingeführt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ~ shows that the copper wire is introduced into the stretching stage immediately after passing through the zirin bath. 10 9 8 71/16 710 9 8 71/16 7 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED LeerseiteBlank page
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