DE19953760C1 - Process for soldering workpieces together comprises applying a layer of solder to the joining surfaces, forming a lattice film on a surface, bringing the workpieces together, removing the film and joining the workpieces using pressure - Google Patents
Process for soldering workpieces together comprises applying a layer of solder to the joining surfaces, forming a lattice film on a surface, bringing the workpieces together, removing the film and joining the workpieces using pressureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlöten von einander gegenüberliegende Fügeflächen aufweisenden, aus einem Grundwerkstoff bestehenden Werkstücken mittels eines einen unterhalb des Schmelzpunktes des Grundwerkstoffs liegenden Schmelzpunkt aufweisenden Lotes oder Zusatzwerkstoffs.The invention relates to a method for soldering opposing one another Workpieces that have joining surfaces and consist of a base material by means of one has a melting point below the melting point of the base material having solder or filler material.
Beim Verlöten von Werkstücken, insbesondere bei solchen mit großflächigen miteinander zu verbindenden Fügeflächen besteht eine Schwierigkeit darin, daß sowohl auf dem Material des Werkstücks als auch auf dem Lot entstehende Oxidschichten einer Bindung entgegenstehen und damit die Haftung und die Festigkeit der Lötung verringern. Zur Überwindung des Problems ist es zum Einen bekannt, die auf dem Material des Werkstücks vorliegende Oxidschicht mittels einer Drahtbürste abzubürsten und das Lot direkt anschließend aufzubringen. Eine Schwierigkeit hierbei ist jedoch, daß beim Bürsten freiwerdende Oxidpartikel in der Lotschicht verbleiben und damit wiederum zu Problemen bei der Haftung führen. Weiterhin ist die Verwendung von sogenannten Aktivloten bekannt, welche die Oxidschicht reduzierende Bestandteile enthalten, etwa die Legierung SnAgTiCe. Ein Verfahren, bei dem eine derartige Lötlegierung verwendet wird ist aus der DE 26 23 778 A1 bekannt. Schließlich ist aus der US 4 720 036 A1 ein Verfahren zur Oberflächenverbesserung von Werkstücken zum Zwecke eines flußmittelfreien Lötens bekannt, bei dem Nickel, Kupfer oder ein Füllmaterial mittels einer rotierenden Drahtbürste von einer Bramme des genannten Materials auf das zu behandelnde Werkstück übertragen wird, um auf dem Werkstück eine Schutzschicht auszubilden.When soldering workpieces, especially those with large areas to one another A difficulty to be joined is that both on the Material of the workpiece as well as oxide layers of a bond that are formed on the solder oppose and thus reduce the adhesion and strength of the soldering. For Overcoming the problem is known on the one hand, based on the material of the Brush the existing oxide layer with a wire brush and solder to apply immediately afterwards. One difficulty with this, however, is that of brushing liberated oxide particles remain in the solder layer, which in turn leads to problems lead in liability. The use of so-called active solders is also known, which contain components that reduce the oxide layer, such as the alloy SnAgTiCe. A method in which such a solder alloy is used is known from DE 26 23 778 A1 known. Finally, US Pat. No. 4,720,036 A1 describes a method for Surface improvement of workpieces for the purpose of flux-free soldering known, in which nickel, copper or a filler material by means of a rotating Wire brush from a slab of the material mentioned on the material to be treated Workpiece is transferred to form a protective layer on the workpiece.
Die Aufgabe der Erfindung ist es ein einfaches und wirksames Verfahren anzugeben, mit dem Werkstücke zuverlässig und mit hoher Festigkeit flußmittelfrei verlötbar sind, insbesondere solche mit großflächigen Fügeflächen.The object of the invention is to provide a simple and effective method with the workpieces can be soldered reliably and with high strength without flux, especially those with large joining surfaces.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.This object is achieved by the method specified in claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the method according to the invention are in the Subclaims specified.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Verlöten von einander gegenüberliegende
Fügeflächen aufweisenden, aus einem Grundwerkstoff bestehenden Werkstücken mittels
eines einen unterhalb des Schmelzpunktes des Grundwerkstoffs liegenden Schmelzpunkt
aufweisenden Lotes oder Zusatzwerkstoffs geschaffen, enthaltend die Verfahrensschritte
According to the invention, a method for soldering mutually opposite joining surfaces, consisting of workpieces consisting of a base material, is created by means of a solder or filler material having a melting point below the melting point of the base material, comprising the method steps
- - Auftragen einer Schicht des Lotes oder Zusatzwerkstoffs auf die Fügefläche des Werkstücks;- Apply a layer of solder or filler material to the joint surface of the Workpiece;
- - Auflegen einer Gitterfolie auf die mit der Schicht des Lotes oder Zusatzwerkstoffs versehene Fügefläche des Werkstücks;- Place a grid film on top of the layer of solder or filler material provided joining surface of the workpiece;
- - Zusammenführen der Fügeflächen der Werkstücke;- bringing together the joining surfaces of the workpieces;
- - Fixieren der Werkstücke gegen gegenseitiges Verschieben;- fixing the workpieces against mutual displacement;
- - Entfernen der Gitterfolie zwischen den Werkstücken durch Herausziehen derselben bei gleichzeitigem Beibehalten der Fixierung der Werkstücke und Ausüben von leichtem Druck auf die Werkstücke im Sinne eines vollständigen Zusammenführens der Fügeflächen;- Remove the grid film between the workpieces by pulling them out while maintaining the fixation of the workpieces and exercising light pressure on the workpieces in the sense of a complete assembly the joining surfaces;
- - Fügen der Werkstücke.- joining the workpieces.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß alle herkömmlichen Lote oder Zusatzwerkstoffe verwendbar sind, deren Schmelzpunkt unterhalb dem des Grundwerkstoffs liegt, und daß praktisch alle in Frage kommenden Werkstoffe mit dem Lot oder dem Zusatzwerkstoff benetzbar sind. Ein weiterer Vorteil ist es, daß unter normaler Atmosphäre gearbeitet werden kann und kein Flußmittel verwendet werden muß, was die Korrosionsgefahr vermindert. Der Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht wesentlich auf dem Entfernen einer sich auf dem Lot neu gebildeten Oxidschicht durch das Entziehen der Gitterfolie und Reduzierung des Lotüberschusses in der Fügeebene.A major advantage of the method according to the invention is that all conventional Solders or filler materials can be used whose melting point is below that of the Base material lies, and that practically all materials in question with the solder or the filler material can be wetted. Another advantage is that under normal Atmosphere can be worked and no flux must be used, which the Risk of corrosion reduced. The success of the method according to the invention is based essentially on the removal of an oxide layer newly formed on the solder the removal of the grid foil and reduction of the excess solder in the joining plane.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, daß das Auftragen der Schicht des Lotes oder Zusatzwerkstoffs auf die Fügefläche das Auftragen von zunächst einer Grundlotschicht in Form einer schmelzflüssigen Schicht und dann die Zuführung von weiterem Lot oder Zusatzwerkstoff auf diese schmelzflüssige Grundlotschicht enthält. Ein Vorteil hiervon ist es, daß zunächst sehr schnell eine die Oberfläche des Werkstücks gegen weitere Oxidation schützende Grundlotschicht gebildet wird, in die dann weiter Lot oder Zusatzwerkstoff zugeführt wird, wobei die auf der Lotschicht entstehende Oxidschicht dann später mit dem Entziehen der Gitterfolie entfernt und somit eine von Oxid freie Lötung bewerkstelligt wird.According to an advantageous development of the method according to the invention, it is provided that the application of the layer of solder or filler to the Joining area first applying a basic solder layer in the form of a molten layer and then the supply of further solder or filler material contains this molten base solder layer. One advantage of this is that initially very quickly protecting the surface of the workpiece against further oxidation Basic solder layer is formed, into which further solder or filler material is then fed, the oxide layer formed on the solder layer then later with the removal of the Removed grid foil and thus a soldering free of oxide is accomplished.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, daß das Auftragen der Lotschicht bzw. Grundlotschicht während eines Bürstens der Fügeflächen mittels einer Drahtbürste erfolgt.According to a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the application of the solder layer or base solder layer during a The joining surfaces are brushed using a wire brush.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform der Erfindung zieht es vor, daß das Bürsten der Fügefläche mittels einer rotierenden, einen geschlossenen Umfang aufweisenden Drahtbürste erfolgt, in deren Innerem das Lot bzw. der Zusatzwerkstoff unter gleichzeitiger Zuführung von Schutzgas aufgetragen wird. Ein Vorteil hiervon ist es, daß nur eine lokale Schutzgasatmosphäre im Bereich der rotierenden Bürste geschaffen, nicht jedoch das gesamte Bauteil unter Schutzgasatmosphäre gehalten werden muß.A particularly advantageous development of the latter embodiment of the Invention prefers brushing the joining surface by means of a rotating one wire brush having a closed circumference, inside which the solder or the filler metal is applied with the simultaneous supply of protective gas. On The advantage of this is that only a local protective gas atmosphere in the area rotating brush created, but not the entire component below Protective gas atmosphere must be kept.
Vorzugsweise ist die Gitterfolie dreidimensional strukturiert und hat eine bestimmte vorgegebene Dicke. Der Vorteil hiervon ist es, daß alles an überschüssigem Lot oder Zusatzwerkstoff mit dem Entziehen der Gitterfolie abgeführt wird.The grid film is preferably structured three-dimensionally and has a specific one given thickness. The advantage of this is that everything is in excess solder or Filler material is removed with the removal of the grid film.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, daß die Gitterfolie in zwei oder mehr Teilstücke geteilt ist, welche beim Entfernen der Gitterfolie zwischen den Werkstücken in entgegengesetzte Richtungen herausgezogen werden. Der Vorteil hiervon ist insbesondere bei großflächigen Fügungen, daß das überschüssige Lötmaterial und die darin enthaltenen Oxidpartikel auf möglichst kurzem Weg aus dem Bereich der zu lötenden Fügung entfernt werden können, so daß nicht etwa Partikel aus einem bestimmten Bereich quer durch die gesamte Fügefläche transportiert werden müssen.According to another advantageous development of the method according to the invention it is provided that the grid film is divided into two or more sections, which at Remove the grid film between the workpieces in opposite directions be pulled out. The advantage of this is especially in the case of large-area joints, that the excess solder and the oxide particles contained in it as possible short distance can be removed from the area of the joint to be soldered, so that not particles from a certain area across the entire joint surface have to be transported.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren zum Verlöten von großflächige plane Fügeflächen aufweisenden Werkstücken.The method for soldering large, flat joining surfaces is particularly advantageous having workpieces.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur beschrieben werden.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the figure become.
Die Figur zeigt vier mit 1 bis 4 bezeichnete Phasen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verlöten von Werkstücken, wobei das Werkstück und die sonstigen gezeigten Teile schematisiert in der Seitenansicht dargestellt sind.The figure shows four phases labeled 1 to 4 of an embodiment of the inventive method for soldering workpieces, wherein the Workpiece and the other parts shown schematically in the side view are shown.
Bei dem in der Figur in vier einzelnen Phasen 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen zwei aus einem Grundwerkstoff bestehende Werkstücke 1, 2 mittels eines Lotes oder Zusatzwerkstoffs miteinander verlötet werden. Die Werkstücke 1, 2 weisen jeweils einander gegenüberliegende Fügeflächen 3, 4 auf, zwischen denen die Lötung erfolgen soll. Das Lot oder der Zusatzwerkstoff hat einen Schmelzpunkt, der unterhalb des Schmelzpunktes des Grundwerkstoffs der Werkstücke 1, 2 liegt.In the embodiment of the method according to the invention shown in four individual phases 1 to 4 in the figure, two workpieces 1 , 2 consisting of a base material are to be soldered to one another by means of a solder or filler material. The workpieces 1 , 2 each have mutually opposite joining surfaces 3 , 4 , between which the soldering is to take place. The solder or the filler material has a melting point which is below the melting point of the base material of the workpieces 1 , 2 .
Zunächst erfolgt das Auftragen von Lot oder Zusatzwerkstoff 9 auf die Fügefläche 3 des ersten Werkstücks 1, wie es in Teilfigur 1 dargestellt ist. Das Auftragen des Lotes bzw. des Zusatzwerkstoffs erfolgt während eines Bürstens der Fügefläche 3 mittels einer Drahtbürste 10, welche eine rotierende Drahtbürste ist, die einen geschlossenen Umfang aufweist, in deren Innerem das Lot bzw. der Zusatzwerkstoff unter gleichzeitiger Zuführung von Schutzgas 11 aufgetragen wird.First, solder or filler material 9 is applied to the joining surface 3 of the first workpiece 1 , as shown in sub-figure 1. The solder or the filler material is applied during a brushing of the joining surface 3 by means of a wire brush 10 , which is a rotating wire brush which has a closed circumference, inside of which the solder or the filler material is applied with the simultaneous supply of protective gas 11 .
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zunächst Lot oder Zusatzwerkstoff auf die Fügefläche 3 in Form einer Grundlotschicht 5 aufgetragen, die in schmelzflüssiger Form vorliegt, auf welche dann weiter Lot oder Zusatzwerkstoff 5a aufgetragen wird, ohne dieses einzubürsten und ohne Verwendung von Schutzgas, wie es in der Teilfigur 2 gezeigt ist. Denn durch die zunächst aufgetragene Grundlotschicht 5 ist die Fügefläche 3 des Werkstücks 1 soweit mit Lot benetzt und gegen Oxidation geschützt, daß ein weiteres Aufbringen von Lot oder Zusatzwerkstoff ohne die vorher genannten Maßnahmen möglich ist. Allerdings hat die der normalen Atmosphäre ausgesetzte Oberfläche des auf der Fügefläche 3 des Werkstücks 1 befindlichen Lotes bzw. Zusatzwerkstoffs die Tendenz zu oxidieren, wobei das entstehende Oxid die Haftung und Festigkeit der später entstehenden Lötung verschlechtern würde, sofern es nicht entfernt wird.In the described embodiment, solder or filler material to the joint face 3 in the form of a base solder layer 5 is first applied, which is in molten form, to which then solder or filler material 5 a is applied without einzubürsten this and without the use of shielding gas, as in the partial figure 2 is shown. Because through the initially applied base solder layer 5 , the joining surface 3 of the workpiece 1 is wetted with solder and protected against oxidation to the extent that further application of solder or filler material is possible without the aforementioned measures. However, the surface of the solder or filler material on the joining surface 3 of the workpiece 1, which is exposed to the normal atmosphere, has a tendency to oxidize, the oxide which would deteriorate the adhesion and strength of the soldering subsequently formed, unless it was removed.
Entsprechend oder ähnlich dem in den Teilfiguren 1 und 2 gezeigten Aufbringen von Lot oder Zusatzwerkstoff auf die Fügefläche 3 des Werkstücks 1 wird Lot oder Zusatzwerkstoff auch auf die Fügefläche 4 des zweiten Werkstücks 2 aufgebracht, so daß auf der Fügefläche 4 des zweiten Werkstücks 2 eine Schicht 6 von Lot oder Zusatzwerkstoff entsteht, entsprechend der Schicht 5 von Lot oder Zusatzwerkstoff auf der Fügefläche 3 des ersten Werkstücks 1.Corresponding to or similar to the application of solder or filler material to the joining surface 3 of the workpiece 1 shown in the partial figures 1 and 2, solder or filler material is also applied to the joining surface 4 of the second workpiece 2 , so that a layer is formed on the joining surface 4 of the second workpiece 2 6 of solder or filler material is formed, corresponding to the layer 5 of solder or filler material on the joining surface 3 of the first workpiece 1 .
Vor dem Zusammenführen der Fügeflächen 3, 4 der Werkstücke 1, 2 wird eine Gitterfolie 7 auf eine der Fügeflächen 3, 4 des Werkstücks 1 bzw. 2 aufgelegt oder zwischen die beiden Fügeflächen 3, 4 in Lage gebracht, welche mit der Schicht 5, 6 des Lotes oder Zusatzwerkstoffs versehen sind, wie dies in Teilfigur 3 zu sehen ist. Nach dem Zusammenführen der Fügeflächen 3, 4 der Werkstücke 1, 2 erfolgt ein Fixieren der Werkstücke 1, 2 gegen ein gegenseitiges Verschieben und ein Entfernen der Gitterfolie 7 zwischen den Werkstücken 1, 2 durch Herausziehen derselben, wobei gleichzeitig die Fixierung der Werkstücke 1, 2 beibehalten und ein leichter Druck auf die Werkstücke 1, 2 im Sinne eines vollständigen Zusammenführens der Fügeflächen 3, 4 ausgeübt wird.Before the joining surfaces 3 , 4 of the workpieces 1 , 2 are brought together , a grid film 7 is placed on one of the joining surfaces 3 , 4 of the workpiece 1 or 2 or brought into position between the two joining surfaces 3 , 4 , which is in contact with the layer 5 , 6 of the solder or filler material are provided, as can be seen in sub-figure 3. After merging of the joint surfaces 3, 4 of the workpieces 1, 2, a fixing of the workpieces 1 is effected, 2 against a mutual displacement and removal of the lattice film 7 between the workpieces 1, 2 by pulling the same while simultaneously the fixing of the workpieces 1, 2 maintained and a slight pressure on the workpieces 1 , 2 in the sense of a complete merging of the joining surfaces 3 , 4 is exerted.
Durch das Herausziehen der Gitterfolie 7 werden die auf den Oberflächen der Schichten 5, 6 des Lotes oder Zusatzwerkstoffs gebildeten Oxidschichten zusammen mit überschüssigem Lot bzw. Zusatzwerkstoff aus der Fügeebene entfernt, so daß auf den Fügeflächen 3, 4 nur noch die zu einer einwandfreien Verlötung erforderliche Menge an Lot bzw. Zusatzwerkstoff vorhanden bleibt, welche im wesentlichen frei von Oxid ist.By pulling out the grid film 7 , the oxide layers formed on the surfaces of the layers 5 , 6 of the solder or filler material are removed from the joining plane together with excess solder or filler material, so that only those necessary for perfect soldering are left on the joining surfaces 3 , 4 The amount of solder or filler material remains which is essentially free of oxide.
Nach dem Entfernen der Gitterfolie 7 aus dem Bereich zwischen den Fügeebenen 3, 4 erfolgt das endgültige Fügen der Werkstücke 1, 2, wie es in Teilfigur 4 gezeigt ist.After removal of the lattice film 7 from the area between the joining planes 3 , 4 , the final joining of the workpieces 1 , 2 takes place , as shown in sub-figure 4.
Die Gitterfolie 7 hat eine dreidimensionale Strukturierung und eine bestimmte vorgegebene Dicke, die so bemessen ist, daß die auf den Schichten 5, 6 von Lot bzw. Zusatzwerkstoff befindlichen Oxide zusammen mit der überschüssigen Lot- bzw. Zusatzwerkstoffmenge zuverlässig entfernt werden.The grid film 7 has a three-dimensional structure and a certain predetermined thickness, which is dimensioned such that the oxides on the layers 5 , 6 of solder or filler material are reliably removed together with the excess amount of solder or filler material.
Die Gitterfolie 7 kann in zwei oder mehr Teilstücke unterteilt sein, welche beim Entfernen der Gitterfolie 7 zwischen den Werkstücken 1, 2 in entgegengesetzte Richtungen herausgezogen werden, so daß die Oxidpartikel und auch die Überschußmenge an Lot bzw. Zusatzwerkstoff auf dem kürzesten Weg aus der Fügeebene entfernt werden, ohne daß Oxidpartikel aus bestimmten Bereichen quer durch die gesamte Fügeebene transportiert werden müssen.The lattice film 7 can be divided into two or more sections, which are removed in opposite directions when removing the lattice film 7 between the workpieces 1 , 2 , so that the oxide particles and also the excess amount of solder or filler material in the shortest way out of the joining plane be removed without having to transport oxide particles from certain areas across the entire joining plane.
Das Verfahren ist insbesondere von Vorteil zum Verlöten von großflächige, plane Fügeflächen aufweisenden Werkstücken. The method is particularly advantageous for soldering large, flat workpieces with joining surfaces.
11
Werkstück
workpiece
22nd
Werkstück
workpiece
33rd
Fügefläche
Joining surface
44th
Fügefläche
Joining surface
55
Lotschicht; Zusatzwerkstoffschicht
Solder layer; Filler metal layer
66
Lotschicht; Zusatzwerkstoffschicht
Solder layer; Filler metal layer
77
Gitterfolie
Grid film
88th
99
Lot; Zusatzwerkstoff
Solder; Filler metal
1010th
Drahtbürste
Wire brush
1111
Schutzgas
Shielding gas
Claims (5)
Auftragen einer Schicht (5, 6) des Lotes oder Zusatzwerkstoffs auf die Fügefläche (3, 4) des Werkstücks (1, 2);
Auflegen einer Gitterfolie (7) auf die mit der Schicht (5, 6) des Lotes oder Zusatzwerkstoffs versehene Fügefläche (3, 4) des Werkstücks (1, 2);
Zusammenführen der Fügeflächen (3, 4) der Werkstücke (1, 2);
Fixieren der Werkstücke (1, 2) gegen gegenseitiges Verschieben;
Entfernen der Gitterfolie (7) zwischen den Werkstücken (1, 2) durch Herausziehen derselben bei gleichzeitigem Beibehalten der Fixierung der Werkstücke (1, 2) und
Ausüben von Druck auf die Werkstücke (1, 2) im Sinne eines vollständigen Zusammenführens der Fügeflächen (3, 4);
Fügen der Werkstücke (1, 2).1. Method for soldering mutually opposing joining surfaces ( 3 , 4 ), consisting of workpieces ( 1 , 2 ) made of a base material, by means of a solder or filler material having a melting point below the melting point of the base material, with the method steps
Applying a layer ( 5 , 6 ) of the solder or filler material to the joining surface ( 3 , 4 ) of the workpiece ( 1 , 2 );
Placing a grid film ( 7 ) on the joining surface ( 3 , 4 ) of the workpiece ( 1 , 2 ) provided with the layer ( 5 , 6 ) of the solder or filler material;
Bringing together the joining surfaces ( 3 , 4 ) of the workpieces ( 1 , 2 );
Fixing the workpieces ( 1 , 2 ) against mutual displacement;
Removing the grid film ( 7 ) between the workpieces ( 1 , 2 ) by pulling them out while maintaining the fixation of the workpieces ( 1 , 2 ) and
Exerting pressure on the workpieces ( 1 , 2 ) in the sense of a complete bringing together of the joining surfaces ( 3 , 4 );
Joining the workpieces ( 1 , 2 ).
Priority Applications (1)
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- 1999-11-09 DE DE1999153760 patent/DE19953760C1/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |