DE2018810A1 - Lötschablone und Herstellungsverfahren hierzu - Google Patents

Description

-Ing.Herbert Moser

Patentanwalt

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Anmelder: G* Hau, Pforzheim

lotschablone und Herstellungsverfahren hierzu

Die Erfindung betrifft eine Lötschablone aus einer temperaturbeständigen nichtmetallischen Formmasse mit Ausformungen zur Fixierung des Lötgutes. Es werden ferner vorteilhafte Ausbildungen einer solchen Lötschablone sowie ein Herstellungsverfahren hierzu angegeben.

Zur Fixierung von Einzelteilen beim Lötvorgang, insbesondere zur Anbringung von Kontaktstücken an Kontakthebeln und Schaltelementen werden Lötschablonen verwendet, die eine lagegereehte Fixierung des Lötgutes zusammen mit dem erforderlichen Lot gewährleisten. Hierzu sind in der Lötschablone Ausformungen vorgesehen, die den Abmessungen der zu verbindenden Teile entsprechen, und diese werden zunächst lose unter Beifügung des Lotes in die Lötschablone eingelegt. Danach erfolgt das Einsetzen der Lötschablone in einen Lötofen, dessen Temperatur zum Schmelzen des Lotes hinreicht, wobei die Lagefixierung in den Ausformungen der Lötschablone eine einwandfreie Positionierung der zu verlötenden Teile ermöglicht. In der industriellen Massenherstellung läßt sich eine kontinuierliche Beschickung der

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Lötschablonen durchführen^ die dann mit einem entsprechendem Transportelement verbunden werden and durch den Lötofea Ma-* durchwandern.

An eine solche lot schablone werden neben einer hinreichendes Temperaturbeständigkeit verschiedene susätzliohe Anforderungen gestellt, die von den vorbekanaten Ausführungen sieht erfüllt werden konnten. Bekannt sind bisher aua Metall bssw. aus Graphit hergestellte Lotschablonen. Diese erfordern jedoch kostspielige spanabhebende Bearbeitungsverfahreis, zur Herstellung der Ausformuiig8n₈ insbesondere bei komplizierterer geometrischer Formgebung der Teile. Metallische £5tschablonen zeigen außerdem eine ungünstig hohe Wärmeleitfähigkeit und hohe spezifische Mäuse» wodurch der Energiebedarf beim Lötvorgang unerwünscht erhöht wird«, Außerdem besteht die Gefahr _:der Benstsung d©r Sehablonenoberflache durch das Lot₉ so daß eine Lötverbindung zwischen der LStschablone und dem Lötgut eintreten kaia» Dies tritt vor allem bei Lötvorgängen unter vermindertem Druck bzw. unter Schutzgas auf. lot schablonen aus Graphit ergeben zwar keine unerwünschte Lötverbindung, sie sind jedoch nur gering abriebfest, und bei genau zu fixierenden Teilen ist ihre Verwendbarkeit auf wenige Lötvorgänge beschränkt.

Für Lot schablonen wird femer bereits eine formbare Masse benutzt, die durch Einweichen in lasser einen plastischen. Zustand anniramt und danach - beispieleweise durch Biairiekea von Teilen - geformt werden kann. Zur Verfestigung wird die

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geformte Masse vorgetrocknet und anschließend auf etwa 600° C erhitzt, Der Nachteil dieser Lötschablone liegt ebenfalls in der zu geringen mechanischen Abriebfestigkeit, üe einen raschen Verschleiß herbeiführt, und außerdem zeigt der Werkstoff hygroskopische Eigenschaften.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Lo tsehablone zu schaffen, bei der die erforderlichen Ausformungen in einfacher Weise ohne kostspielige spanabhebende Bearbeitungsvorgänge gebildet werden.können und die außerdem eine genaue Fixierung der Teile bei geringem Verschleiß ermöglicht. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindang dadurch gelöst, daß die Lötschablone aus einer Formmasse besteht, die Metallkarbide und Bindemittelzusätze enthält. Es handelt sich dabei im wesentlichen um eine für die Ausbildung von Schleifscheiben bereits bekannte Formmasse, in der Silieiumkarbid durch keramische und/oder organische Zusatzstoffe gebunden ist. Eine derartige Lötschablone zeigt für den praktischen Gebrauch ausgezeichnete Eigenschaften. Sie ist hoch temperaturbeständig, relativ hart und so abriebfest, daß eine nachteilige Veränderung der Abmessungen auch nach einer Vielzahl von Lötvorgängen nicht eintritt. Die Formmasse läßt sich außerdem zunächst in plastischem Zustand formen, und durch eine anschließende Vortrocknung wird eine Zwischenstufe geschaffen, in der etwa erforderliehe Nachbearbeitungen der Lotschablone ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden können. An diese Vortrocknung schlieft sich dann die Nachtrocknung an, bei der die Lötschafelone ihre

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endgültigen Härteeigenschaften erlangt. Dabei hat es sich gezeigt, daß die Formänderungen "beim Trocknungsprozeß außerordentlich gering sind und im allgemeinen unter 1,5 1° der Abmessungen liegen.

Für die Herstellung derartiger Lötschablonen sind die verschiedensten Formmassen verwendbar, insbesondere solche, die Siliciumkarbid (SiG) oder andere Metallkarbide enthalten. Als Bindemittel dienen keramische Zusätze, wie Feldspat, Ton und Quarz, oder organische Zusatzstoffe, beispielsweise Schellack, Leinöl sowie Natur- und Kunstharz. Keramische und organische Stoffe können gegebenenfalls gemeinsam verwendet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, wenigstens an der Oberfläche der Ausformungen der Lotschablone eine glatte Überzugsschicht aus schwer schmelzbarem Material aufzubringen. Dadurch werden Beschädigungen an den Oberflächen von polierten Teilen, beispielsweise beim Einlegen von DoublSartikeln, vermieden und das Herauslösen erleichtert. Eine solche glatte Überzugsschicht kann zweckmäßig aus Emaille bestehen.

Da eine derartige Lötschablone aus einer für Schleifscheiben bekannten Formmasse eine erhebliche spezifische Wärme aufweist, erscheint es in weiterer Ausbildung der Erfindung vorteilhaft, im Formkörper der Lotschablone zusätzliche gewichtsmindernde Ausnehmungen oder dgl. vorzusehen. Diese

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Ausnehmungen können zweckmäßig so geformt sein, daß sie zur. Aufnahme von Lötgut anderer, z.B. kleinerer geometrischer Form dienen. An einem ausgeführten vorteilhaften Beispiel sind Ober- und Unterseite der Lötschablone so ausgebildet, daß sie für unterschiedliches Lötgut Verwendung finden können. Zweck dieser Ausbildung ist es, die wärmeträge Masse der Lötschablone zu vermindern und dadurch zu vermeiden, daß die durch den Lötofen wandernden Lötschablonen diesem Ofen jeweils eine ungünstig hohe Wärmemenge entziehen, die durch zusätzliche Beheizung ausgeglichen werden muß. Hierzu erscheinen alle Formgestaltungen brauchbar, welche ohne unzulässige Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit die Masse der Lötschablone vermindern. Besonders vorteilhaft kann am Boden der Lötschablone eine waben- oder waffelartige Ausbildung vorgesehen sein. Es lassen sioh ferner gewiohtsmindernde Ausnehmungen zwischen unbenutzten Teilen der Lötschablone anbringen.

Die Herstellung einer solchen Lötschablone erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß die aus Metallkarbiden und Bindemittelzusätzen unter Verwendung eines Lösungsmittels gebildete Formmasse mit einem Formstempel im Gesenk geformt wird, und daß die Lötschablone nach der Vortrocknung gegebenenfalls nachbearbeitet und anschließend nachgetrocknet wird. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde die Formmasse aus^T

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200 g Siliciumkarbid

10 g Feldspat

10 g Ton

5 g Ferrite

zusammen mit 10 ml Leinöl gemischt. Nach dem Einbringen in das Gesenk und nach dem Formvorgang durch Aufpressen des Formstempels erfolgte die Vortrocknung bei etwa 200° G für die Dauer von 2 bis 3 Stünden. Nach dieser Vortrocknung liegt die Lötschablone als festes Formstüok_v jedoch mit geringer Abriebfestigkeit vor, so daß eine etwa erforderliche Nachbearbeitung durchgeführt werden kanu« Danach wird die Haupttrocknung oder Sinterung bei etwa 1 400^ö C innerhalb von 12 bis 76 Standen durchgeführt. Es entsteht nunmehr die Lötschablone in ihren endgültigen Eigenschaften, insbesondere mit hoher Abriebfestigkeit«,

Eine zweckmäßige Weiterbildung des Verfahrens kann gegebenenfalls dadurch erreicht werden_f d&S di® Vortrocknung der Formmasse durch Beheizung im Gesenk durchgeführt wird» Hierdurch tritt bereits eine Verfestigung der Formmasse ein, während gleichseitig die gewünschten Abmessungen durch den aufliegenden Formstempel und die Abmessungen der metallischen Form eingehalten werden.

Die etwa vorgesehen© Übsrzugsschieht aus Emaille kann anschließend auf die Oberfläche dir getrockneten Lötechablone als Emaillelack odsr in PulTerfor® aufgebracht und eingebrannt werden.

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Eine derartige Lötsohablone eignet sich für die verschiedensten Anwendungen und Formgestaltungen. Sie ermöglicht insbesondere auch extreme Hartlötungen mit Kupferlot, beispielsweise zur Befestigung von Hartmetallwerkstoffen an Trägerteilen, für die bisher noch kein zufriedenstellendes Schablonenmaterial bekannt war.

In der Zeichnung sollen die. Ausbildung der Lötschablone und ihre Herstellungsverfahren zusätzlich erläutert werden; es zeigen:

Fig· 1 eine schematische Ansicht einer Lötschablone gemäß der Erfindung mit eingelegtem Lötgut,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine metallische Form

zur Herstellung der Lötschablone nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IH-III in Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Lotschablone 1 dargestellt, die zwei zylinderförmige Ausformungen 2,3 unterschiedlichen Durchmessers aufweist. Diese dienen zur Positionierung des Lötgutes, das aus einer Welle 4 und einer übergeschobenen Hülse 5 besteht. Zwischen der Welle 4 und der Hülse 5 befindet sich beim Einlegen in die Lotschablone 1 ein Lotring 6, der im LotVorgang die Lötstelle bildet·

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine aus metallischen Seitenwancite ilen 7,8,9,10 bestehende Form, deren Bodenteil von einer

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bewegbaren Druckplatte 11 gebildet wird. Die Formgebung der Ausformungen 2,3 erfolgt durch einen von oben eingreifenden Formstempel 12. In der Druckplatte 11 ist ein elektrisches Heizelement 13 vorgesehen. Die Druckplatte 11 weist auf ihrer Oberfläche zapfenartige Ansätze 14 auf, welche die gewichtsmindernden Ausnehmungen der Lotschablone 1 im Bereich der Bodenfläche formen.

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Claims (7)

1. Ansprüche

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   ( 1.J Lotschablone aus einer temperaturbeständigen nicht- ^■'^ metallischen Formmasse mit Ausformungen zur Fixierung des Lötgutes, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotschablone aus einer Formmasse besteht, die Metallkarbide und Bindemittelzusätze enthält.
2. 2. Lötschablone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. Lötschablone aus einer für Schleifscheiben bekannten Formmasse besteht, in der Siliciumkarbid durch keramische und/oder organische Zusatzstoffe gebunden ist.
3. 3. Lötschablone nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an der Oberfläche der Ausformungen zur Fixierung des Lötgutes eine glatte Überzugsschicht aus schwer schmelzbarem Material aufgebracht ist. ·
4. 4. Lot schablone nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte Überzugsschicht aus Emaille besteht,
5. 5. Lot schablone nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichnet, daß im Formkörper der Lötschablone zusätzliche gewichtsmindernde Ausnehmungen vorgesehen sind.

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6. 6„ Lot schablone nach Anspruch 5t* dadurch ge» kennzeich.net, daß die gewiohtsmindernden Ausnehmungen als ia einem anderen Lutvorgang benutzte Ausformungen gestaltet sind»
7. 7. Lot schablone nach Ansprach 5 oder 6_t dadurch gekennzeichnet, daß dia Lötschablone beidseitig Ausforuungen zur Fixierung toe Lötgut aufweist,

   Verfahren sur Hero teilung einer Lot Schablone nach einem ' der Ansprüche 1 bis 7» dadurch g @ k β η a S5@i@hnet₉ daß di© aus Metallkarbiden und Bindemittelsusäts@n bestehende Fssiaasse alt einem Ponastempel in Gesenk geformt wird_g und daS dia Lötschablone Etasfe der förtroelmimg g@geb@nen£alls naohb@arb©it©t und siüse*li©l@ad maslig©treeka@t wird«

   9· Verfahren nach Anspruch S₀ & a & u r ο h ge» kenßzeieliaete dais dJ-S fejffeocfcrrang der Fonmasee türeb, Bshsisimg im G©s@a£ durehgeführt wird.

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