DE20302566U1

DE20302566U1 - Soldering tip has heat conductive body with non-wettable layer and outer tinned layer with adhesive layer between

Info

Publication number: DE20302566U1
Application number: DE20302566U
Authority: DE
Original assignee: Cooper Tools GmbH
Current assignee: Weller Tools GmbH
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2013-02-19

Abstract

The soldering tip (1) has a heat producing or conducting body (4) covered with a layer of tinning (8) connected to the tip body by melting. The tip has a layer of non solder-wettable material (6) between the body and the tinned layer. The non-wettable layer can be an alloy. Between the non-wettable layer and the tinned layer can be an adhesive layer (7).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lötspitze für eine allgemein als Lötvorrichtung bezeichnete Löt- oder Entlötvorrichtung, wobei die Lötspitze gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 gebildet ist. Damit bezieht sich die Erfindung gleichermaßen auf aktive wie auf passive Lötspitzen. Bei aktiven Lötspitzen dient der Grundkörper selbst unter Zuführung elektrischer Energie als Heizelement, er ist also wärmeerzeugend. Bei passiven Lötspitzen hingegen wird die Wärme von einem externen Heizelement zur Lötspitze transportiert. Der Grundkörper bei einer solchen passiven Lötspitze ist daher primär wärmeleitend.The present invention relates on a soldering tip for one commonly referred to as a soldering device Solder or desoldering, being the soldering tip according to the generic term of claim 1 is formed. This relates to the invention equally on active as well as passive soldering tips. With active soldering tips serves the basic body even with advancement electrical energy as a heating element, so it generates heat. With passive soldering tips, however becomes the heat transported from an external heating element to the soldering tip. The Basic body at such a passive soldering tip is therefore primarily thermally conductive.

Gattungsgemäße Lötspitzen sind in der Praxis weit verbreitet. Um mit ihnen den Lotwerkstoff oder die Lötstelle erwärmen zu können, ist es erforderlich, an der Oberfläche der Lötspitze einen guten Wäremekontakt zu erhalten. Dazu wird die Oberfläche der Lötspitze mit einer sogenannten Verschleißschicht überzogen, die durch den Lotwerkstoff, insbesondere Lötzinn, besonders gut benetzt wird. Eine hohe Benetzbarkeit bedingt jedoch gleichzeitig einen hohen Verschleiß durch einen Abtrag der Verschleißschicht. Je besser die Benetzbarkeit und damit die Funktion der herkömmlichen Lötspitze ist, desto kürzer ist also ihre Standzeit, d.h, die Arbeitsdauer einer einzelnen Lötspitze.Generic soldering tips are in practice widespread. With them the solder material or the solder joint heat to be able it is necessary to have good thermal contact on the surface of the soldering tip to obtain. To do this, the surface of the soldering tip is so-called Wear layer covered, which is wetted particularly well by the solder material, in particular solder becomes. However, a high wettability also means a high one Wear through removal of the wear layer. The better the wettability and thus the function of the conventional one tip is the shorter is their service life, i.e. the working time of a single soldering tip.

Die Verschleißschichten, die meist eisenhaltig sind, werden üblicherweise galvanisch aufgebracht. Um die Standzeit der Lötspitzen ein wenig zu verlängern, kann unterhalb der Verschleißschicht eine Beschichtung aufgebracht werden, deren Verschleiß etwas geringer ist. Auch diese Beschichtungen, die beispielsweise nickelhaltig sein können, werden galvanisch aufgetragen. Sie sollen verhindern, dass der Grundkörper angegriffen wird, wenn das Lötzinn die Verschleißschicht vollständig abgetragen hat. Diese Beschichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie häufig Risse oder Löcher entwickeln. Unterhalb dieser Risse oder Löcher wird der Grundkörper angegriffen, woraufhin die Lötspitze unbrauchbar wird. Die Entstehung von Rissen oder Löchern wird dadurch begünstigt, dass der Grundkörper, die Beschichtung und die Verschleißschicht häufig unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Im Betrieb wird die Lötspitze jedoch starken Temperaturschwankungen unterworfen, so dass sich die Schichten unterschiedlich stark ausdehnen und sich voneinander lösen können. Solche Beschichtungen sind daher nicht dazu geeignet, die Standzeit der Lötspitzen wesentlich zu erhöhen. Gut benetzbare Lötspitzen müssten immer noch vergleichsweise häufig ausgewechselt werden.The wear layers that are mostly ferrous are usually galvanically applied. In order to extend the service life of the soldering tips a little one below the wear layer Coating applied, the wear is slightly less. Also these coatings, which may contain nickel, for example galvanically applied. They are intended to prevent the main body from being attacked will when the solder the wear layer Completely has removed. However, these coatings have the disadvantage on that frequently Cracks or holes develop. Below these cracks or holes the base body is attacked, whereupon the soldering tip becomes unusable. The formation of cracks or holes will favored by that the basic body, the coating and the wear layer often have different coefficients of thermal expansion to have. The soldering tip is in operation however subject to strong temperature fluctuations, so that the layers expand differently and differ from each other to be able to solve. Such Coatings are therefore not suitable for the service life of the Soldering to increase significantly. Easily wettable soldering tips would still comparatively common to be replaced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bekannte Lötspitzen dahingehend zu verbessern, dass sie trotz einer guten Benetzbarkeit eine lange Standzeit aufweisen.Object of the present invention is known soldering tips to improve in that they despite good wettability have a long service life.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lötspitze mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This task is solved by a soldering tip with the features of claim 1.

Von den bekannten Beschichtungen unterscheidet sich die Sperrschicht bei der erfindungsgemäßen Lötspitze qualitativ dadurch, dass sie von Lötzinn nicht benetzt wird. Sie wird daher auch dann nicht angegriffen, wenn die Verschleißschicht aufgebraucht ist. Gegenüber den herkömmlicherweise galvanisch aufgebrachten Schichten hat eine mit dem Grundkörper verschmolzene Sperrschicht zudem eine Reihe weiterer Vorteile: zum einen führt diese Art der Verbindung dazu, dass die Sperrschicht besonders gut am Grundkörper haftet. Sprunghafte Übergänge der Wärmekoeffizienten werden vermieden, wodurch die Bildung von Rissen oder Löchern verhindert wird. Zum anderen wird die Herstellung solcher Lötspitzen vereinfacht. Bei galvanisch aufgebauten Schichten wird die Schichtdicke durch die lokale Verteilung des elektrischen Feldes bestimmt. Insbesondere auf größeren Flächen, in Schlitzen oder in Vertiefungen ist die Dicke galvanisch aufgebauter Schichten sehr gering. An den Spitzen hingegen bilden sich Tropfen, die nach dem Aufwachsen der Schichten aufwendig nachbearbeitet werden müssen, beispielsweise durch Kaltumformung. Die erfindungsgemäße Sperrschicht hingegen kann durch den Schmelzprozess sehr gleichmäßig auf dem Grundkörper verteilt werden. Dadurch wird eine kostenintensive Nachbearbeitung überflüssig. Darüber hinaus wirkt eine gleichmäßige Schichtdicke der Entstehung von Rissen oder Löchern entgegen. Dies wiederum führt zu einer verlängerten Standzeit der Lötspitze. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erfindungsgemäße Sperrschicht im Vergleich zu galvanisch aufgebrachten Schichten sehr dicht ist und nur eine geringe Porosität aufweist.Of the known coatings the barrier layer differs in the soldering tip according to the invention qualitatively in that it is not wetted by solder. she is therefore not attacked even if the wear layer is used up. Across from that traditionally electroplated layers have one fused to the base body Barrier also has a number of other advantages: on the one hand, this type leads the connection to the fact that the barrier layer adheres particularly well to the base body. Sudden transitions of the thermal coefficient are avoided, which prevents the formation of cracks or holes becomes. On the other hand, the manufacture of such soldering tips is simplified. With galvanic layers build up the layer thickness through the local distribution of the electric field. Especially on larger areas, in The thickness of slots or recesses is more galvanic Layers very low. However, drops form at the tips, which have to be reworked after the growth of the layers, for example through cold forming. The barrier layer according to the invention, however, can by the melting process very evenly on the body be distributed. This makes costly post-processing unnecessary. Furthermore has an even layer thickness the formation of cracks or holes opposite. This in turn leads to an extended one Service life of the soldering tip. Another advantage is that the barrier layer according to the invention is very dense compared to electroplated layers and low porosity having.

Herkömmliche, galvanisch aufgebrachte Beschichtungen verschmelzen nicht mit dem Grundkörper. Da es sich notwendigerweise um metallische Beschichtungen handelt, liegt deren Schmelztemperatur je nach Material bei etwa 800° Celsius. Die beim Betrieb der Lötspitze erreichten Temperaturen von etwa 350° Celsius sind daher nicht hoch genug, um die Schichten anschmelzen zu lassen. Die einzige geschmolzene Schicht auf der herkömmlichen Lötspitze ist das Lötzinn selbst.Conventional, electroplated Coatings do not fuse with the body. Since it is necessarily metallic coatings, their melting temperature is depending on the material at around 800 ° Celsius. The when operating the soldering tip temperatures of around 350 ° Celsius are therefore not high enough to melt the layers. The only one melted Layer on the conventional tip is the solder self.

Das Aufbringen der Sperrschicht durch einen Schmelzprozess hat den Vorteil, die Sperrschicht als eine Legierung herstellen zu können. Dabei bestehen große Freiheiten hinsichtlich der Wahl der Grundmaterialien sowie des jeweiligen Mischungsverhältnisses. Je nach Wahl dieser Parameter können Legierungen mit sehr unterschiedlichen Materialeigenschaften hergestellt werden. So können Sperrschichten realisiert werden, deren Benetzbarkeit durch den Lötwerkstoff besonders gering ist.Applying the barrier layer through one melting process has the advantage of the barrier layer as one To be able to produce alloy. There are big ones Freedoms with regard to the choice of basic materials and the respective mixing ratio. Depending on the choice of these parameters Alloys made with very different material properties become. So can barrier layers be realized, the wettability by the solder material is particularly low.

Um eine besonders gute Verbindung zwischen der Sperrschicht und der Verschleißschicht zu bewirken, kann zwischen diesen Schichten eine Haftschicht vorgesehen sein. Deren Materialeigenschaften werden so gewählt, dass sie sowohl mit der Sperrschicht, als auch mit der Verschleißschicht eine enge Verbindung eingeht.In order to achieve a particularly good connection between the barrier layer and the wear layer, an adhesive layer can be provided between these layers. Their material properties are chosen so that they are compatible with both Barrier layer, as well as a close connection with the wear layer.

Bei einer elektrisch nicht leitenden Sperrschicht kann es vorteilhaft sein, eine elektrisch leitende Haftschicht auf die Sperrschicht aufzubringen. Dies ermöglicht es, weitere Beschichtungen wie beispielsweise die Verschleißschicht galvanisch auftragen zu können. Als Material für eine solche Haftschicht eignen sich beispielsweise Kupfer oder Nickel.With an electrically non-conductive It may be advantageous to use an electrically conductive barrier layer Apply adhesive layer to the barrier layer. This enables other coatings such as the wear layer to be able to apply galvanically. As material for such an adhesive layer is suitable for example copper or nickel.

Bevorzugt wird die Verschleißschicht jedoch nicht galvanisch aufgewachsen, sondern ebenfalls durch eine schmelzmetallurgische Verbindung mit der darunterliegenden Schicht, d.h. der Sperrschicht oder der Haftschicht, verbunden. Wie bereits oben am Beispiel der Sperrschicht ausgeführt, ist eine solche schmelzmetallurgische Verbindung besonders geeignet, die Entstehung von Rissen oder Löchern zu verhindern. Zudem stellt die Verschleißschicht die Arbeitsschicht der Lötspitze dar. Gerade bei dieser Arbeitsschicht ist eine gleichmäßige Schichtdicke erwünscht, die durch einen Schmelzprozess direkt gewonnen werden kann, während sie bei galvanisch aufgetragenen Schichten entweder unmöglich oder nur durch einen aufwendigen Nachbearbeitungsprozess herstellbar ist.The wear layer is preferred not grown up galvanically, but also by a fusion metallurgical connection with the underlying layer, i.e. the barrier layer or the adhesive layer. As before The example of the barrier layer above is such a melt metallurgical one Connection particularly suitable to the formation of cracks or holes prevent. The wear layer also represents the working layer the soldering tip Especially with this working shift there is a uniform layer thickness he wishes, which can be obtained directly through a melting process while they are with galvanically applied layers either impossible or only can be produced by a complex post-processing process.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist auch die Verschleißschicht eine Legierung. Ebenso wie bei der Sperrschicht können durch die Materialzusammensetzung und das Mischungsverhältnis die Materialeigenschaften der Verschleißschicht gewählt werden. Sie können beispielsweise so eingestellt werden, dass die Verschleißschicht besonders gut benetzbar ist. Wenn ein geringerer Verschleiß gewünscht ist, so kann dementsprechend die Benetzbarkeit verringert werden.In a preferred embodiment is also the wear layer an alloy. Just like with the barrier layer, through the material composition and the mixing ratio the material properties the wear layer to get voted. You can For example, be set so that the wear layer is particularly well wettable. If less wear is desired, accordingly, the wettability can be reduced.

Zum Aufbau der Sperrschicht eignen sich beispielsweise Metalloxide, Chrom, Molybdän, Silicium, Titan oder Mischungen dieser Materialien. Sie haben gemeinsam, dass sie vom Lotwerkstoff nicht bzw. nur sehr gering benetzbar sind.Suitable for building up the barrier layer For example, metal oxides, chromium, molybdenum, silicon, titanium or mixtures of these materials. They have in common that they are made of solder material are not wettable or only very slightly.

Ein besonders zweckmäßiges Material für die Sperrschicht stellt Keramik dar. Die Auftragung solcher keramischen Schichten war mittels der Galvanik bisher unmöglich.A particularly useful material for the Barrier layer represents ceramic. The application of such ceramic Up until now, layering has been impossible using electroplating.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:The invention is explained below closer to a drawing explained. In detail show:

1 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lötspitze und 1 a vertical section through an embodiment of a soldering tip according to the invention and

2 eine Darstellung des Schmelzprozesses zum Aufbringen der Sperrschicht auf dem Grundkörper. 2 a representation of the melting process for applying the barrier layer on the base body.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lötspitze 1 für eine Lötvorrichtung. Die Lötspitze 1 ist axialsymmetrisch mit einem im wesentlichen zylindrischen Schaft 2 und einem sich daran anschließenden, konischen Abschnitt 3. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine passive Lötspitze 1, die in ihrem Inneren einen wärmeleitenden Grundkörper 4 aufweist, der beispielsweise aus Kupfer oder Silber bestehen kann. Bei einer aktiven Lötspitze würde der Grundkörper 4 ein Heizelement und möglicherweise zusätzlich einen Temperatursensor umfassen. 1 shows an embodiment of a soldering tip according to the invention 1 for a soldering device. The soldering tip 1 is axially symmetrical with an essentially cylindrical shaft 2 and an adjoining, conical section 3 , The exemplary embodiment shown is a passive soldering tip 1 that have a heat-conducting base body inside 4 has, which can consist of copper or silver, for example. With an active soldering tip, the base body would 4 a heating element and possibly additionally include a temperature sensor.

An dem zylindrischen Schaft 2 ist ein hier als Vertiefung ausgebildetes Befestigungselement 5 vorgesehen, mittels dessen die Lötspitze 1 an der Lötvorrichtung befestigt werden kann. Beispielsweise könnte die Lötspitze 1 auf einen Lötkolben der Lötvorrichtung aufgesteckt werden. Um einen besseren Halt an dem Lötkolben zu gewährleisten, könnte an dem Befestigungselement 5 auch eine Raste vorgesehen sein.On the cylindrical shaft 2 is a fastener formed here as a recess 5 provided by means of which the soldering tip 1 can be attached to the soldering device. For example, the soldering tip 1 be attached to a soldering iron of the soldering device. To ensure a better grip on the soldering iron, could be on the fastener 5 a catch can also be provided.

Auf der Oberfläche des Grundkörpers 4 ist eine Sperrschicht 6 vorgesehen. Die Sperrschicht 6, die von dem Lotwerkstoff nicht benetzbar ist, ist mit der Oberfläche des Grundkörpers 4 verschmolzen. Besteht die Sperrschicht 6 aus einem Metall, so kann sie mit dem Grundkörper 4 insbesondere schmelzmetallurgisch verbunden sein. Ihre Schichtdicke kann zwischen 50 Mikrometern und etwa einem Millimeter liegen. Sie dient dazu, den Grundkörper 4 vor einer Benetzung und damit vor einem Abtrag durch den Lotwerkstoff zu schützen.On the surface of the body 4 is a barrier 6 intended. The barrier layer 6 , which is not wettable by the solder material, is with the surface of the base body 4 merged. There is a barrier 6 made of a metal, so it can with the main body 4 in particular be connected by melt metallurgy. Their layer thickness can be between 50 micrometers and about one millimeter. It serves the basic body 4 to protect against wetting and thus against erosion by the solder material.

Die Sperrschicht 6 ist mit einer Haftschicht 7 überzogen. Diese Haftschicht 7, die beispielsweise aus Nickel oder Kupfer bestehen kann und eine vergleichsweise geringe Schichtdicke hat, dient zum einen als Schutzschicht für die Sperrschicht 6. Zum anderen dient sie zum Tragen einer Verschleißschicht 8 auf ihrer Außenseite. In einem Arbeitsbereich 9 am konischen Ende der Lötspitze 1 liegt die Verschleißschicht 8 an der Außenseite der Lötspitze 1 frei. Da die Verschleißschicht 8 durch den Lotwerkstoff besonders gut benetzbar ist, lagert sich der Lotwerkstoff 10 im Arbeitsbereich 9 auf der Verschleißschicht 8 an.The barrier layer 6 is with an adhesive layer 7 overdrawn. This adhesive layer 7 For example, which can consist of nickel or copper and has a comparatively small layer thickness, serves on the one hand as a protective layer for the barrier layer 6 , On the other hand, it serves to wear a wear layer 8th on their outside. In a work area 9 at the conical end of the soldering tip 1 lies the wear layer 8th on the outside of the soldering tip 1 free. Because the wear layer 8th because the solder material is particularly wettable, the solder material is stored 10 in the work area 9 on the wear layer 8th on.

Um den Arbeitsbereich 9 auf das vordere Ende der Lötspitze 1 zu begrenzen und zu verhindern, dass der Lotwerkstoff 10 an den Schaft 2 der Lötspitze 1 fließt, ist das zur Befestigung an der Lötvorrichtung dienende Ende der Lötspitze 1 nicht vom Lotwerkstoff 10 benetzbar. Zu diesem Zweck ist auf einer Trägerschicht 11 eine Schutzschicht 12 vorgesehen, wobei die Trägerschicht 11 beispielsweise aus Nickel und die Schutzschicht 12 aus Chrom besteht.To the work area 9 on the front end of the soldering tip 1 to limit and prevent the solder material 10 to the shaft 2 the soldering tip 1 flows, is the end of the soldering tip used for attachment to the soldering device 1 not from the solder material 10 wettable. For this purpose it is on a carrier layer 11 a protective layer 12 provided, the backing layer 11 for example made of nickel and the protective layer 12 is made of chrome.

Die Darstellung in 1 ist lediglich schematisch aufzufassen. Insbesondere sind die Schichtdicken nicht maßstabsgetreu dargestellt. Zudem könnten unterschiedliche Schichten 6, 7, 8, 11, 12 unterschiedliche Schichtdicken haben. Die Schichtdicken werden sich üblicherweise im Bereich von einigen 10 bis einigen 100 Mikrometern bewegen.The representation in 1 is to be understood only schematically. In particular, the layer thicknesses are not shown to scale. They could also have different layers 6 . 7 . 8th . 11 . 12 have different layer thicknesses. The layer thicknesses will usually range from a few tens to a few hundred micrometers.

In 2 ist schematisch dargestellt, wie die Sperrschicht 6 mittels Auftragsschweißens auf dem Grundkörper 4 aufgebracht wird. Mit durchgezogenen Linien ist angedeutet, wie das Herstellungsverfahren mit einem einstufigen Prozess abläuft. Aus einer Düse 20 wird ein pulverförmiger Sperrschicht-Werkstoff 21 auf einen Arbeitspunkt 22 auf der Oberfläche des Grundkörpers 4 aufgesprüht. Der Arbeitspunkt 22 befindet sich im Fokus eines Laserstrahls 23. Bei dem verwendeten Laser kann es sich beispielsweise um einen CO₂ – oder Nd: YAG- Laser handeln. Im dargestellten Ausführungsbeispiel trifft der Laserstrahl 23 annähernd senkrecht auf die Oberfläche des Grundkörpers 4.In 2 is shown schematically as the barrier layer 6 by means of build-up welding on the base body 4 is applied. Solid lines indicate how the manufacturing process works with a one-step process. From egg a nozzle 20 becomes a powdery barrier material 21 to an operating point 22 on the surface of the base body 4 sprayed. The working point 22 is in the focus of a laser beam 23 , The laser used can be, for example, a CO ₂ or Nd: YAG laser. In the illustrated embodiment, the laser beam hits 23 approximately perpendicular to the surface of the base body 4 ,

Am Arbeitspunkt 22 werden sowohl der Grundkörper 4, als auch der Sperrschicht-Werkstoff 21 bis über ihre Schmelzpunkte erhitzt. Bei diesem Schmelzprozess entsteht eine Sperrschicht 6 mit einer schmelzmetallurgischen Verbindungszone 24 zum Grundkörper 4.At the working point 22 become both the main body 4 , as well as the barrier layer material 21 heated up to above their melting points. A barrier layer is created during this melting process 6 with a fusion metallurgical connection zone 24 to the basic body 4 ,

Während des Auftragens wird der Grundkörper 4 in einer Richtung X verfahren. Auf diese Weise wird der Arbeitspunkt 22 relativ zum Grundkörper 4 bewegt. Durch Rotation oder Verfahren des Grundkörpers 4 wird der Arbeitspunkt 22 schließlich über ein komplettes, vordefiniertes Gebiet auf der Oberfläche des Grundkörpers 4 verfahren. Der Auftragsprozess wird damit rasternd über dieses Gebiet ausgeführt.During the application, the base body 4 move in a X direction. In this way, the working point 22 relative to the body 4 emotional. By rotating or moving the body 4 becomes the working point 22 finally over a complete, predefined area on the surface of the base body 4 method. The order process is thus carried out in a grid over this area.

In 2 ist strichliert eine Situation dargestellt, in der der Auftragsprozess als zweistufiger Prozess durchgeführt wird. Der Sperrschicht-Werkstoff 21 wird dabei nicht erst im Fokus des Laserstrahls 23 auf den Grundkörper 4 aufgebracht, sondern bereits vorher als Rohschicht 25 auf dem Grundkörper 4 deponiert. Beim Verfahren des Grundkörpers 4 in Richtung X gelangt diese Rohschicht 25 in den Fokus des Laserstrahls 23 und wird dort zur Herstellung der Sperrschicht 6 aufgeschmolzen.In 2 a situation is shown in dashed lines in which the order process is carried out as a two-stage process. The barrier material 21 is not the focus of the laser beam 23 on the main body 4 applied, but previously as a raw layer 25 on the base body 4 landfilled. When moving the body 4 this raw layer reaches in the direction X. 25 into the focus of the laser beam 23 and is there to make the barrier layer 6 melted.

Der Schmelzprozess selbst kann auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden, wobei sich die jeweils resultierende Materialstruktur unterscheidet. Ein erstes Beispiel ist das in 2 dargestellt Auftragsschweißen der Sperrschicht. Beim Auftragsschweißen wird ein auf das Substrat aufgelegter oder aufgesprühter Schichtwerkstoff 21 lokal erhitzt, so dass das Substrat (hier: der Grundkörper 4) und der Schichtwerkstoff 21 in ihrer Verbindungsfläche miteinander verschmelzen. Lediglich in einer flachen Verbindungszone 24 vermischen sich die beiden Werkstoffe geringfügig, während ansonsten eine sehr reine Schicht 6 aus dem aufgebrachten Schichtwerkstoff entsteht. Das Aufschmelzen führt dabei zu einer metallurgischen Verbindung zwischen dem Substrat und der Schicht.The melting process itself can be carried out in different ways, the resulting material structure differing. A first example is in 2 deposition welding of the barrier layer. During build-up welding, a layer material is placed or sprayed onto the substrate 21 locally heated so that the substrate (here: the main body 4 ) and the layer material 21 merge in their connecting surface. Only in a flat connection zone 24 the two materials mix slightly, while otherwise a very clean layer 6 arises from the applied layer material. The melting leads to a metallurgical connection between the substrate and the layer.

Eine zweite Möglichkeit zum Aufbringen der Schicht (speziell: der Sperrschicht 6 oder der Verschleißschicht 8) besteht im Legieren. Dabei werden der Substrat- und der Schichtwerkstoff aufgeschmolzen und vollständig miteinander vermischt. Sie bilden so eine Legierung, in der die Konzentration des Substrat- und des Schichtwerkstoffes jeweils fast über die gesamte Schichtdicke konstant sind.A second way of applying the layer (specifically: the barrier layer 6 or the wear layer 8th ) consists in alloying. The substrate and the layer material are melted and completely mixed together. They thus form an alloy in which the concentration of the substrate and the layer material are almost constant over the entire layer thickness.

Als weitere Möglichkeit könnte die Beschichtung oder mindestens eine ihrer Schichten eine Dispersionsschicht sein. Beim Dispergieren werden Zusatzwerkstoffe in den schmelzflüssigen Substratwerkstoff eingelagert, um eine homogene Verteilung der Zusatzwerkstoffe zu erreichen, ohne die Zusatzwerkstoffe direkt zu verändern. Insbesondere sollen sich die Zusatzwerkstoffe nicht zersetzen oder im Substrat auflösen. Das Dispergieren erlaubt es beispielsweise, auch thermisch sensible Hartstoffe in das Substratmaterial einzulagern, um auf diese Weise eine Schicht mit neuen Eigenschaften zu gewinnen.Another possibility could be the coating or at least one of its layers can be a dispersion layer. At the Filler materials are dispersed in the molten substrate material stored to ensure a homogeneous distribution of the filler materials achieve without directly changing the filler materials. In particular the filler materials should not decompose or in the substrate dissolve. Dispersing, for example, allows it to be thermally sensitive To store hard materials in the substrate material in this way to win a layer with new properties.

Bevorzugt wird der Schmelzprozess über die Oberfläche der Lötspitze 1 rasternd ausgeführt. Auf diese Weise können auch komplizierte Beschichtungsgeometrien direkt hergestellt werden, indem an jedem Ort der Lötspitze 1 die gewünschte Schichtabfolge aufgebracht wird. Damit entfällt ein aufwendiges Nachbearbeiten der Beschichtung, das bisher notwendig war und insbesondere mit harten Beschichtungen nur schwer durchzuführen war. Zudem werden die zum Teil sehr hochwertigen Beschichtungsmaterialien besser ausgenutzt und die Herstellungszeit verringert.The melting process over the surface of the soldering tip is preferred 1 carried out grid. In this way, even complex coating geometries can be produced directly by using the soldering tip at any location 1 the desired layer sequence is applied. This eliminates the need for time-consuming reworking of the coating, which was previously necessary and was particularly difficult to carry out with hard coatings. In addition, the sometimes very high-quality coating materials are better used and the manufacturing time is reduced.

In der in 2 dargestellten Variante des Herstellungsverfahrens wird der Schmelzprozess mittels Laserstrahlung 23 durchgeführt. Dabei wird nur der vom Laserstrahl 23 erfasste Bereich lokal erhitzt. Bereiche, die nicht beschichtet werden sollen, müssen dabei weder abgedeckt, noch nachbearbeitet werden. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass der Grad des Anschmelzens des Substrates über die Laserleistung einstellbar ist und insgesamt nur ein relativ geringer Wärmeeintrag in die zu beschichtende Lötspitze 1 erfolgt. Auf diese Weise wird ein thermisch bedingtes Verformen der gesamten Lötspitze vermieden.In the in 2 The variant of the manufacturing process shown is the melting process using laser radiation 23 carried out. Only the laser beam is used 23 local area heated. Areas that should not be coated need neither be covered nor reworked. Another advantage of this method is that the degree of melting of the substrate can be adjusted via the laser power and overall only a relatively low heat input into the soldering tip to be coated 1 he follows. In this way, thermal deformation of the entire soldering tip is avoided.

Wie bereits erwähnt, kann der Schmelzprozess als einstufiger Prozess, oder auch als zweistufiger Prozess durchgeführt werden. Beim einstufigen Prozess wird ein Zusatz werkstoff 21 für die aufzubringende Schicht 6, 8 simultan mit dem Schmelzen zugeführt. Beispielsweise kann der Schichtwerkstoff 21 als Pulver auf den Arbeitspunkt 22 gespült werden, an dem das Substratmaterial aufgeschmolzen wird. Ebenso geeignet wäre eine draht- oder pastenförmige Zufuhr. Der einstufige Prozess bietet sich an, wenn die aufzubringende Beschichtung in ihrer Dicke homogen ist und das Verfahren möglichst schnell durchgeführt werden soll.As already mentioned, the melting process can be carried out as a one-step process or as a two-step process. In the one-step process, an additional material is used 21 for the layer to be applied 6 . 8th fed simultaneously with the melting. For example, the layer material 21 as a powder on the working point 22 be rinsed on which the substrate material is melted. A wire or pasty feed would also be suitable. The one-step process is ideal if the thickness of the coating to be applied is homogeneous and the process should be carried out as quickly as possible.

Beim zweistufigen Prozess wird vor dem Schmelzen ein Schichtwerkstoff 21 auf dem Substrat aufgetragen, beispielsweise durch pastösen oder pulverförmigen Auftrag oder durch thermisches Spritzen. Die deponierte Rohschicht 25 wird dann rasternd mit dem Substratmaterial verschmolzen, beispielsweise indem ein Laserstrahl 23 rasternd über die Oberfläche der Lötspitze 1 geführt wird. Der zweistufige Prozess bietet sich insbesondere dann an, wenn entweder mehrere Schichten gleichzeitig verschmolzen werden können, oder in verschiedenen Bereichen der Lötspitze 1 unterschiedliche Schichtdicken erwünscht sind.In the two-stage process, a layer material is used before melting 21 applied to the substrate, for example by pasty or powdery application or by thermal spraying. The deposited raw layer 25 is then raster-fused to the substrate material, for example by a laser beam 23 grating across the surface of the soldering tip 1 to be led. The two-stage process is particularly useful when either several layers can be melted together or in different layers Areas of the soldering tip 1 different layer thicknesses are desired.

Ausgehend von den dargestellten Ausführungsbeispielen können sowohl die erfindungsgemäße Lötspitze 1, als auch ihr Herstellungsverfahren deutlich verändert werden. So könnten Lötspitzen 1 mit einer sehr komplizierten Geometrie beschichtet werden, beispielsweise gabelförmige Lötspitzen 1. Mittels der Galvanik war es nahezu unmöglich, auf solchen Lötspitzen eine befriedigende Beschichtung aufzubringen. Zudem ist es möglich, auf der Lötspitze 1 eine exakt definierte Gebietskontur mit einer bestimmten Beschichtung zu versehen. Dabei kann die Beschichtung eine Einzelschicht sein oder mehrere unterschiedliche Schichten aufweisen. Die Kontur des beschichteten Gebietes wird in einfacher Weise dadurch bestimmt, dass der rasternde Schmelzprozess lediglich über dieses Gebiet ausgeführt wird. Auf diese Weise lassen sich Lötspitzen 1 herstellen, die nicht nur selbst sehr präzise Konturen haben, sondern die sich insbesondere auch zu einem sehr präzisen Löten eignen. Der rasternde Schmelzprozess muss nicht mit einem Laser ausgeführt werden, sondern könnte z.B. auch mittels eines Elektronenstrahls erfolgen.Based on the illustrated embodiments, both the soldering tip according to the invention can 1 , as well as their manufacturing process are changed significantly. So could soldering tips 1 are coated with a very complicated geometry, for example fork-shaped soldering tips 1 , Using electroplating, it was almost impossible to apply a satisfactory coating on such soldering tips. It is also possible to use the soldering tip 1 to provide a precisely defined area contour with a certain coating. The coating can be a single layer or have several different layers. The contour of the coated area is determined in a simple manner by the fact that the screening melting process is carried out only over this area. In this way, soldering tips can be used 1 manufacture that not only have very precise contours themselves, but are also particularly suitable for very precise soldering. The rasterizing melting process does not have to be carried out with a laser, but could also be carried out, for example, using an electron beam.

Besondere Vorteile hat das Aufbringen der Sperrschicht 6 mittels eines Schmelzprozesses dahingehend, dass auf diese Weise nicht nur Lötspitzen 1 hergestellt, sondern auch repariert werden können. Dies ist vor allem bei aktiven Lötspitzen 1 mit einem ein Hei zelement und einen Sensor umfassenden und daher vergleichsweise teuren Grundkörper 4 von Vorteil. Sollte die Sperrschicht 6 doch einmal beschädigt oder vom Lotwerkstoff 10 angegriffen sein, so kann an der beschädigten Stelle die Sperrschicht 6 wieder angeschmolzen und repariert werden. Auf die reparierte Sperrschicht 6 können die ursprüngliche Beschichtungen wieder aufgebaut werden, um die Lötspitze 1 wieder einsatzbereit zu machen. In vergleichbarer Weise können auch abgetragene Verschleißschichten 8 repariert werden.The application of the barrier layer has particular advantages 6 by means of a melting process in such a way that not only soldering tips 1 manufactured, but can also be repaired. This is especially true with active soldering tips 1 with a base element comprising a heating element and a sensor and therefore comparatively expensive 4 advantageous. Should the barrier layer 6 damaged or from the solder material 10 can be attacked, the barrier layer at the damaged point 6 melted again and repaired. On the repaired barrier layer 6 the original coatings can be rebuilt to the soldering tip 1 to make it operational again. Wear layers that have been removed can also be removed in a comparable manner 8th be repaired.

Die Abfolge der Schichten muss dabei keinesfalls exakt so aussehen wie in 1. Bei einer Materialkombination, bei der der Verschleißschicht-Werkstoff auf der Sperrschicht 6 haftet, kann beispielsweise auf eine Haftschicht 7 verzichtet werden. Ferner könnten mehrere unterschiedliche Verschleißschichten untereinander vorgesehen werden, beispielsweise eine sehr stark benetzbare erste Verschleißschicht auf der Außenseite und eine weniger stark benetzbare zweite Verschleißschicht darunter. Der Benutzer könnte dann den Verschleiß der Lötspitze 1 an der veränderten Benetzbarkeit erkennen, bevor die Verschleißschicht 1 vollständig abgetragen wäre.The sequence of the layers does not have to look exactly like in 1 , In the case of a combination of materials in which the wear layer material is on the barrier layer 6 adheres, for example to an adhesive layer 7 to be dispensed with. Furthermore, several different wear layers could be provided among one another, for example a very heavily wettable first wear layer on the outside and a less wettable second wear layer underneath. The user could then wear the soldering tip 1 recognize by the changed wettability before the wear layer 1 would be completely removed.

Claims

Soldering tip ( 1 ) for a soldering device that has a heat-generating or heat-conducting base body ( 4 ) which has on its outside at least in sections with a wear layer wettable by solder ( 8th ) is provided and which is characterized by a with the base body ( 4 ) fused, in particular melt-metallurgically connected to it, and of solder ( 10 ) non-wettable barrier layer ( 6 ) between the base body ( 4 ) and the wear layer ( 8th ).

Soldering tip according to claim 1, characterized in that the barrier layer ( 6 ) is an alloy.

Soldering tip according to one of the preceding claims, characterized in that between the barrier layer ( 6 ) and the wear layer ( 8th ) an adhesive layer ( 7 ) is provided.

Soldering tip according to claim 3, characterized in that the adhesive layer ( 7 ) is electrically conductive.

Soldering tip according to claim 3 or 4, characterized in that the adhesive layer ( 7 ) contains copper and / or nickel.

Soldering tip according to one of the preceding claims, characterized in that the wear layer ( 8th ) melt metallurgically with the barrier layer ( 6 ) or the adhesive layer ( 7 ) connected is.

Soldering tip according to at least one of the preceding claims, characterized in that the wear layer ( 8th ) is an alloy.

Soldering tip according to at least one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer ( 6 ) contains metal oxide, chromium, molybdenum, silicon and / or titanium.

Soldering tip according to at least one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer ( 6 ) is ceramic.

Soldering tip according to at least one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer ( 6 ) has a thickness of 0.05 to 1.0 mm.