DE2057719B2 - Vorrichtung zum Überziehen von Metalldraht oder -streifen mit schmelzflüssigem Metall - Google Patents

Description

zogenen Drahtes angrenzend an die Flüssigkeit fest- eines W^Jf^J? ^₅ Gehäuse 54 ist am

stellt und das zur Einregulierung der Temperatur auf einem Flansch 55 versehen. _χ ^^

einen vorherbestimmten Wert mit der Flüssigkeits- unteren Teil mit gto^^ _zinn__Blei-Legie-

zufuhr gekoppelt ist. durch die du!frischje Gehäuse 54 ein-

Eine weitere Ausführungsform ist dadurch ge- 5 rung des Schmelzoaaes <*

kennzeichnet, daß die Regelvorrichtung eine Ab- ströment kann. _{Hansch 5g auf d}

deckdüse aufweist, die zwischen dem Fuhrungsglied Da s Gehäuse 54 ι st nut _def ^^ ^

und der Kühlkammer eingestellt und befestigt ist. Platte 59 bewegbar ge^*' '» _{hen ist deren}

Nachstehend werden mehrere Ausführungsformen einer ^^s^f^f^Se kreisrunde Öffnung

der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen ist ,o «f^ScSSnehmende kreis-

^dlFig. 1 ein senkrechter Schnitt, der eine Kontroll- runde Ausnehmung;60 wird1 von einer £cg»£«_

einrichtung zeigt, die an einem das geschmolzene abgedeckt.die m der Mitte ^^^ _{]atte 63 ist}

Metall enthaltenden Behälter in der Einrichtung runden Öffnung;64 ^^^gg _befS_stigt. Zwi-

nach der Erfindung angebracht ist, i₅ an der Platte 59 mittels ^^hrauDe£J_{erseite d}°_s pian-

F i g. 2 eine schaubildliche Darstellung der in der sehen der Deckplatte 63 ^d der UDe^r* _Es

Fig.! dargestellten Kontrolleinrichomg und die sches 55 sind ^"^agertaagelr βϊ'™&™ _γοη

Fi g. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung ist ein Lagerring 68 mit kochern «ivorg ^_n

zwischen der Dicke des Überzugs und der Entfer- denen jedes Loch eine de^ Lagerkugeln 67^a ^

nung der Unterseite einer Düse von der Oberflache *» Wie aus der Fig, 1J^™^*^ _Boden61 eine

geschmolzenen Metalls. . . Unterseite des Flansches 55 undoe _den

Zwecks Vereinfachung der Beschreibung wird eine Anzahl von L^^^.^^^Sommen wer-

Eiiht ach der Erfindung beschrieben die Löchern^ ^j^^^gSSS^»

Zwecks Vereinfachung der Beschreibung wird eine Anzahl von

Einrichtung nach der Erfindung beschrieben, die Löchern^ ^j^^^gSSnS^» einen Kupferdraht mit einem Überzug aus einer lot- den. Die Lagerplatte 59 ist an aen jv . _Mit

fSen Zinn-Blei-Legierung versieht, welche Drähte *₅ und 36 mittels Sch™^h™™™^d™£_e ^f ₅₄fn einer l Anschlußdrähte elektrischer Bauteile wie Wider- Hilfe dieser A^^^J^^Kd die

fSen Zinn-Blei-Legierung versieht, welche Drähte *₅ und 36 mittels Sch£_{e 54}fn einer als Anschlußdrähte elektrischer Bauteile, wie Wider- Hilfe dieser A^^^J^^Kd die stände, Kondensatoren und Transistoren, verwendet waagerechten Ebene frei bewegt_ wera , werden können. Die erfindungsgemäße Errichtung Achse des Gehäuses 54 senkrecht gehaUen^ kann ohne wesentliche Änderungen des Aufbaus Die beid^J!¹"™⁰^"^^festigt Beide Füh-

natürlich auch zum Beschichten von Metallstreifen 30 Innenwand 77 des Gehauses 54 befestigt Be mit verschiedenen Metallen und Legierungen em- rungsgl.eder 51 und 52i sind m der^ Mine gerichtet werden. Führungslochern 78 bzw^79 verset'^eJ'^^er _{h ]eiten}

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 1 so bemessen ist, daß Jr Draht 1 mnaur g dtllt Nachdem ein Draht 1 einer notwendigen kann Die beiden ^™¹¹^⁰*" ⁷J Lii

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 1 so bemessen i, J

dargestellt. Nachdem ein Draht 1 einer notwendigen kann. Die beiden .^™¹¹^⁰*" ⁷J_ufriner Linie,

Oberflächenbehandlung unterworfen worden ist, wird ₃₅ aufeinander ^^^™^dÄtlSÄ« Ge^

er in ein Schmelzbad 4 aus einer Zinn-Blei-Legierung die im wesentlichen paralle _£ ^ZUr ™^ _löcher 78

im Behälter 10 durch einen Kanal 31 eingetaucht. hauses 54 verlauft Die beiden tunrug^

Eine Öffnung 11 des Kanals ist in der einen Seiten- und 79 fuhren daher den Draht j-J**

im Behälter 10 durch einen Kanal 31 eingetaucht. hauses 54 verlauft Die

Eine Öffnung 11 des Kanals ist in der einen Seiten- und 79 fuhren daher den Draht

wand des Behälters 10 vorgesehen. Der Draht 1 wird parallel zur Mittelachse des^^

an den Unterseiten von Senkrollen entlanggeführt 40 Fuhrungsg leder 51 und 52 werden vor g

und erstreckt sich nach oben durch eine Regelvor- einem harten Stahl, wie J-ormstani, ncr_B

richtung 15 wo der Draht 1 mit der Zinn-Blei-Legie- eine Abnutzung zu vermeiden. können

™_g ausΓ dem Schmelzbad4 in der gewünschten Die beiden, Führungsgheder 51.una.Jl^können

Sicke überzogen und nachfolgend gekühlt wmL Zu _auch durch ein ™^^Ρ^⁸⁸£3₆Γίο daß

diesem Zeitpunkt weist der Überzug 13 des gekühlten 45 entsprechend großen ^'cke ersetzt werae ^

Drahtes aus der Zinn-Blei-Legierung eine breiartige der Draht \ ^'^SrT^defaSuS 54 ist eine

Konsistenz auf. Der Draht wird mit Hilfe einer Vor- An der Innenwand 77 des ^enauses

richtungΓπ-ach oben in Richtung des Pfeiles 75 ge- Abdeckdüse 80 in Form einer $£^^*föj£

zogen. Dadurch kühlt der Draht 12 auf Zirnmertem- in der Mitte mit einer öffnung; 81

? b dß d Überzug 13 fest wird 50 Weite ^^^^^^

zogen. Dadurch kühlt der Draht 12 a

pe?atur ab, so daß der Überzug 13 fest wird 50 Weite

oberen kLu!^Snlrdfen 35 oder 36 auf. der geschmolzenen Legierung 4 im zweiten Behalter

SEE SASS ^MfS

ÄiSÄSÄ SU wie Tetrafluor-

Dann wird die" Zinn-Blei-Legierung des Schmelz- athyl«uh^«teUL

⁵ SS:««

S2ÄS eine Flüssig bis zu einer

gegebenen Höhe eingelassen, die den Überzug 13 auf dem Draht 1 abkühlt, so daß dieser in einen breiartigen Zustand versetzt wird.

Es wurde festgestellt, daß ein Heraussickern der Flüssigkeit 85 durch Regulieren des Flüssigkeitspegels und des Spielraumes zwischen der Innenwand der Bohrung 84 und dem Draht 1 mit dem Überzug 13 verhindert werden kann.

Die Weite des Spielraumes hängt von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit 85 ab. Weist die Flüssigkeit 85 eine große Oberflächenspannung auf, etwa beispielsweise die des Wassers, so kann die Weite des Spielraumes ungefähr 0,15 mm betragen. Ist die Oberflächenspannung der Flüssigkeit jedoch klein, so muß der Spielraum kleiner als 0,15 mm bemessen werden.

Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels hängt gleichfalls von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit 85 ab und beträgt in der Praxis 1 bis 5 mm. Der Flüssigkeitsspiegel wird von einer selbsttätigen Regulierungseinrichtung auf einer vorherbestimmten Höhe gehalten, die aus einem Überwachungsglied 87 und einem Flüssigkeitsversorgungsmittel 86 besteht. Beide Bauteile sind nach den F i g. 1 und 2 an der Kühlkammer 53 befestigt. Das Überwachungsglied 87 hat die Form eines Drahtes und ungefähr den gleichen Durchmesser wie der den Überzug tragende Draht und besteht vorzugsweise auch aus demselben Metall. Das Überwachungsglied 87 ist flüssigkeitsdicht durch eine Bohrung 94 am Boden 83 der Kühlkammer 53 hindurchgeführt und steht mit der Abdeckdüse 80 in Berührung, so daß die Wärme durch das Überwachungsglied 87 hindurch nach oben strömen kann. An einem Punkt 97 ist am Überwachungsglied 87 ein Thermoelement 96 befestigt, mit dem eine Temperatur gemessen werden kann, die ungefähr der Temperatur des Überzuges 13 auf dem Draht 1 entspricht. Das Thermoelement 96 steht mit einem elektronischen Temperaturregler 98 in Verbindung, der seinerseits mit einem elektromagnetischen Ventil 91 in Verbindung steht, das einen Einlaß 93 und einen Auslaß 92 aufweist. Der Einlaß 93 des Ventils steht mit einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelle in Verbindung. Wie aus der F i g. 1 zu ersehen ist, weist das Flüssigkeitszuführungsmittel 86 die Form eines kleinen Rohres mit einem Mundstück 88 und mit einer an diesem angebrachten Klammer 89 auf, mit deren Hilfe das Mundstück 88 an der Seitenwandung der Kühlkammer 53 befestigt wird. Am Mundstück 88 ist ein biegsames Rohr oder ein Schlauch 90 angebracht, das am anderen Ende mit dem Auslaß 92 des elektromagnetischen Ventils 91 verbunden ist. Wird das elektromagnetische Ventil 91 vom elektronischen Temperaturregler 98 geöffnet, so wird die Flüssigkeit 85 aus einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelle durch den Einlaß 93, den Auslaß 92 und durch das biegsame Rohr 90 in die Kühlkammer 53 eingelassen.

Im Betrieb ist die Temperatur des Drahtes 1 an der Bohrung 84 viel höher als die Siedetemperatur der Flüssigkeit 85. Unter der Einwirkung der von dem den Überzug 13 tragenden Draht 1 und dem Überwachungsglied 87 ausgestrahlten Hitze verdampft ein Teil der Flüssigkeit 85. Das Ausmaß der Abkühlung des Drahtes 1 und des Überwachungsgliedes 87 ist proportional den Oberflächenbezirken, die mit der Flüssigkeit 85 in Berührung stehen. Wird der Spiegel der Flüssigkeit 85 abgesenkt, so wird die Abkühlung des Drahtes 1 und des Überwachungsgliedes 87 vermindert, so daß die Temperatur am Punkt 97 ansteigt. Durch Regulieren der Höhe des Spiegels der Flüssigkeit 85 kann in Höhe des Punktes 97 der Überzug 13 auf einer vorherbestimmten Temperatur gehalten werden. Ein elektronischer Temperaturregler mit selbsttätiger Rückleitung ist beschrieben z. B. in dem Aufsatz: Automatic Feedback Control von W. Ahrend und J. F. Taplin, 1951, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, Tront, London.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Regelvorrichtung 15 beschrieben. Im Betrieb wird der Draht 1 durch die Führungslöcher 78, 79, durch die öffnung

,5 81 und die Bohrung 84 nach oben in die Umgebungsluft gezogen. Hierbei wird der Draht 1 mit dem Überzug 13 versehen, der anfangs flüssig und später breiartig ist. Die Abkühlung des Überzugs 13 erfolgt größtenteils durch Wärmeabsorption der Flüssigkeit 85 in Form latenter Verdampfungswärme. Es wird daher vorzugsweise eine Flüssigkeit mit einer großen latenten Verdampfungswärme gewählt.

Da das Gehäuse 54 auf der Platte 59 bewegbar gelagert ist, kann es dem Draht 1 folgen, wenn dieser

aj Schwingbewegungen ausführt, und ferner führen die Führungslöcher 78, 79 den Draht 1 genau in der Zuführungsrichtung, so daß eine Beschädigung des Überzugs 13 als Folge eines Kontaktes mit der Innenwandung der Bohrung 84 vermieden wird.

Nachstehend werden einige Beispiele für die Arbeitsweise der Einrichtung nach der Erfindung beschrieben.

Ein Draht aus Elektrolytkupfer mit einem Durchmesser von 1 mm wurde anfangs mit einem Fluß-

3g mittel behandelt, das die in der Tabelle I angeführte Zusammensetzung hatte:

Tabelle I
Zusammensetzung des Flußmittels

Gewichtsprozent

Chlor 6,0

Zink 1,3

Ammonium 0,3

Oberflächenbehandlungsmittel 1,0

Wasser 91,4

Der Behälter 10 wurde mit einer geschmolzenen Blei-Zinn-Legierung gefüllt, wobei der Anteil des Zinns 30 Gewichtsprozent und der Anteil des Bleis 70 Gewichtsprozent betrug. Die Temperatur der Schmelze im Behälter 10 wurde auf 290° ± 1° C gehalten.

Die lichte Weite der Führungslöcher 78, 79 betrug 1,02 mm, während die lichte Weite der Öffnung 81 ungefähr 2 mm betrug. Die lichte Weite der Bohrung 84 betrug 1,2 mm. Die Drahtgeschwindigkeit betrug 50 m/min. Die resultierende Dicke des Überzuges auf dem Draht veränderte sich mit der Temperatur der Legierung und der Drahtgeschwindigkeit. Außer diesen beiden Faktoren ist als wirksamster Faktor noch die Entfernung der Unterseite der Abdeckdüse 80 vom Spiegel der geschmolzenen Legierung im Behälter 10 anzusehen. In der F i g. 3 ist diese Beziehung veranschaulicht

Mit der soweit beschriebenen Einrichtung nach der Erfindung kann nicht nur ein Draht mit einem Überzug aus einer Zinn-Blei-Legierung versehen werden, sondern es kann auch ohne wesentliche Änderungen des Aufbaus der Einrichtung ein Metall-

streifen mit einem Überzug aus einem gewünschten Metall oder einer Legierung versehen werden. In diesem Falle werden die Führungslöcher 78, 79, die Öffnung 81 und die Bohrung 84 dem Querschnitt des Streifens entsprechend ausgestaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

2 057 719 ^ fahren angewendet wird. Damit das Zusammenlötei Patentansprüche: zuverlässig durchgeführt werden kann, müssen dii Anschlußleiter der elektrischen Bauteile eine gut<

1. Vorrichtung zum Überziehen von Metall- Lötfähigkeit aufweisen. Die Anschlüsse bestehen au: draht oder -streifen mit schmelzflüssigem Metall, 5 Drähten oder Streifen, die mit einer Zinn-Blei-Legie bestehend aus einem das geschmolzene Metall rung plattiert sind. Die Dicke der Plattierungsschich enthaltenden Badbehälter, Zufuhreinrichtungen muß bekanntlich mehr als 10 μΐη betragen, um ein< für den Draht oder den Streifen zum und in den gute Lötfähigkeit zu gewährleisten. Bisher wurdei Badbehälter, in dem Senkrollen angeordnet sind, solche Drähte und Streifen unter Anwendung eine; eine Einrichtung zum Abführen des Drahtes oder io Elektroplattierungsverfahrens mit einer dicken Plat des Streifens nach aufwärts aus dem Badbehälter, tierungsschicht versehen, die jedoch ziemlich porö« eine Regelvorrichtung zur Kontrolle der Dicke ist und sich nicht in einem eutektischen Zustand bedes Metallüberzuges sowie eine Kühleinrichtung findet. Durch diese Umstände wird die gute Lötfür die Metallschicht unmittelbar am Austritt aus fähigkeit iedoch beeinträchtigt. Bei dem Elektroden! Bad, dadurch gekennzeichnet, daß 15 plattierungsverfahren ist es schwierig, aus mehrerer die Regelvorrichtung (15) mindestens ein in das Elementen, wie Zinn, Blei und Wismuth, eine Schichi Schmelzbad (4) eintauchendes Führungsglied (51, mit einer homogenen Zusammensetzung zu erzeugen. 52), und eine Kühlkammer (53) mit einer Zufuhr Ebenso war es bisher ziemlich schwierig, mit dem (86) für Kühlflüssigkeit (85), die an ihrem Boden herkömmlichen Heißtauchverfahren eine dicke Plat-(83) eine Bohrung (84) für den Eintritt des Drah- 20 tierungsschicht mit Sicherheit zu erzeugen.

tes oder des Streifens besitzt, aufweist und daß Nach der USA.-Patentschrift 3 284 892 wird ein,

ein Gehäuse (54) zur Verbindung von Führungs- z. B. durch Ausglühen behandelter Draht in einen glied (51, 52) und Kühlkammer (53) zu einem geschmolzenes Metall enthaltenden Badbehälter abeinheitlichen Körper vorgesehen ist, das mittels gesenkt, uud bei dem Herausziehen des Drahtes aus eines Flansches (55) auf einer es stützenden, im 25 dem Behälter nach oben wird das an der Oberfläche wesentlichen horizontal angeordneten Tragplatte des resultierenden Belags auf dem Draht haftende (59) frei bewegbar ist. Zinn abgestreift, wonach der Belag von einer direkt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- einwirkenden Wasserströmung abgekühlt wird. Weikennzeichnet, daß zusätzlich ein Überwachungs- terhin wird nach der deutschen Oflenlegungsschrift glied (87) vorhanden ist, das die Temperatur des 30 1521418 ein in geschmolzenes Metall eingetauchter überzogenen Drahtes (1) angrenzend an die Streifen aus der Schmelze nach oben, durch zwei Flüssigkeit (85) feststellt und das zur Einregulie- Preßwalzen hindurchgezogen, die nahe am Spiegel rung der Temperatur auf einem vorherbestimm- der Schmelze angeordnet sind und die am Streifen ten Wert mit der Flüssigkeitszufuhr (86) gekop- haftende Schmelzmetallschicht zusammenpressen, pelt ist. 35 wonach der resultierende Streifen abgekühlt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Diese älteren Verfahren sind insofern nachteilig, als kennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (15) eine mit diesen ein für eine gute Löifähigkeit erforder-Abdeckdüse (80) aufweist, die zwischen dem licher gleichmäßig dicker Belag mit einer Dicke von Führungsglied (51,52) und der Kühlkammer (53) mehr als 10 μΐη nicht erzeugt werden kann,
eingestellt und befestigt ist. 40 In der französischen Offenlegungsschrift 2 009 335

wird ein Verfahren offenbart, nach dem ein Draht mit einem dicken Belag versehen werden kann. Hierbei wird ein in eine Metallschmelze eingetauchter Draht aus dieser nach oben durch eine nicht-

45 metallische Flüssigkeit, z. B. durch ein auf der

Oberfläche der Metallschmelze schwimmendes geschmolzenes Salz, hindurchgezogen, um den Belag aus dem Schmelzzustand in den Festzustand zu versetzen. Es ist jedoch schwierig, die nichtmetallische

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Über- 50 Flüssigkeit vollständig zu beseitigen, die die Lötziehen von Metalldraht oder -streifen mit schmelz- fähigkeit des Belags beeinträchtigt,
flüssigem Metall, bestehend aus einem das geschmol- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

zene Metall enthaltenden Badbehälter, Zufuhrein- Heißtaucheinrichtung zu schaffen, mit der ein Draht richtungen für den Draht oder den Streifen zum und oder ein Streifen kontinuierlich mit einem dicken und in den Badbehälter, in dem Senkrollen angeordnet 55 gut lötfähigen Belag versehen werden kann. Diese sind, eine Einrichtung zum Abführen des Drahtes Aufgabe wird mit Hilfe einer Regelvorrichtung ge- oder des Streifens nach aufwärts aus dem Badbehäl- löst, die mindestens ein in das Schmelzbad eintauter, eine Regelvorrichtung zur Kontrolle der Dicke chendes Führungsglied, eine Kühlkammer mit einer des Metallüberzuges sowie eine Kühleinrichtung für Zufuhr für Kühlflüssigkeit, die an ihrem Boden eine die Metallschicht unmittelbar am Austritt aus dem 60 Bohrung für den Eintritt des Drahtes besitzt, auf-Bad. weist, wobei ein Gehäuse zur Verbindung von Füh-

Elektrische Schaltungen für elektronische Geräte, rungsglied und Kühlkammer zu einem einheitlichen wie Computer, Radiogeräte und Fernsehgeräte, be- Körper vorgesehen ist, das mittels eines Flansches stehen aus zahlreichen elektrischen Bauteilen, wie auf einer es stützenden, im wesentlichen horizontal Widerständen, Kondensatoren, Transistoren und in- 65 angeordneten Tragplatte frei bewegbar ist.
tegrierten Schaltungskreisen, die an einer Schaltungs- Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch

tafel befestigt und miteinander durch. Verlöten ver- gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Überwachungsbunden sind, wobei im allgemeinen ein Tauchlötver- glied vorhanden ist, das die Temperatur des über-