DE2122297A1

DE2122297A1 - Mit Vorflußmitteln überzogenes Lötpulver und Lötverfahren

Info

Publication number: DE2122297A1
Application number: DE19712122297
Authority: DE
Inventors: Theodore Dayton; Roe jun. Harry Lee Centerville; Williams James Edward Kettering; Ohio Maierson (V.St.A.). M
Original assignee: NCR
Current assignee: NCR
Priority date: 1970-05-07
Filing date: 1971-05-05
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2093466A5; CA966042A; GB1299559A; JPS55153B1; US3703254A

Description

THE NATIONAL CASH REGISTER COMPANY Dayton, Ohio (V.St.A.)

Patentanmeldung

Unser Az: 1289/Germany

MIT VORFLUSSMITTELN ÜBERZOGENES LÖTPULVER UND LÖTVERFAHREN

Die Erfindung betrifft ein mit Vorflußmitteln überzogenes Lötpulver und ein Lötverfahren zum Herstellen von gelöteten Verbindungen zwischen metallischen Werkstücken, wobei ein freifließendes mit Flußmitteln überzogenes Lötpulver zwischen den Werkstücken aufgetragen wird.

In der Technik des Lötens metallischer Körper können die verschiedensten Lötverbindungen benutzt werden. Die Benutzung ist abhängig von der Art des zu lötenden Metalls und von der Art der jeweils gewünschten Lötbindung. Der in der nachfolgenden Beschreibung verwendete Ausdruck "Lot" bezieht sich auf die verschiedensten Arten von Loten, die Weichlote und Lotstoffe mit Niedrig-Temperatur umfassen. Weiche Lote sind relativ niedrig· schmelzende Legierungen aus Blei, Zinn und Kupfer und können Antimon, Silber, Arsen und Wismut enthalten, falls spezielle Eigenschaften gewünscht oder gefordert werden. Spezielle Lote, die andere Metalle enthalten, können bei der praktischen Verwendung der vorliegenden Erfindung überall dort zum Einsatz kommen, wo elektrische oder andere speziellere Eigenschaften oder Merkmale für die Lötverbindung erforderlich sind. Weiche Lote sind in Form von Drähten, Stäben oder Pulver im Handel erhältlich.

Beim Löten werden Flußmittel verwendet, die als Hilfe zur Erzielung einer guten metallischen Verbindung dienen. Die Flußmittel begünstigen und verbessern den SchmelzVorgang des Lotes und unterstützen die Reinigung der zu lötenden Metallflächen.

5.5.1971

109851 /1000

21222S7

Flußmittel eliminieren oder verhindern auch die Bildung von verunreinigenden metallischen Oxyden während des Lötvorgangs. ■■■ e. Die Flußmittel werden an der gewünschten Verbindungsstelle gewöhnlich und vorzugsweise kurz vor dem Schmelzen des Lotes zum Schmelzen gebracht, so daß die Funktion des Flußmittels unmittelbar vor jenem Zeitpunkt einsetzt, zu dem die Werkstückkanten mit dem geschmolzenen Lot zur Fertigstellung der Verbindung in Berührung kommen. Die Anwendung von Flußmitteln beim Löten war bisher mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden, da das im Handel normalerweise erhältliche Flußmittel in Form von Pasten,· Gelen* Flüssigkeiten oder festen Stoffen verwendet wird und schwierig zu handhaben oder aufzubringen ist. Besonders schwierig ist das Aufbringen des Flußmittels in der richtigen Menge an schwer zugänglichen Stellen bei Feinlötvorgängen.

Insbesondere zur Vereinfachung von Lötvorgängen, bei denen die zu lötenden Metallstücke nur kleine Abmessungen haben oder sonstwie schwierig zu handhaben sind., wurden bisher Stoffe aus einer Kombination von Loten und Flußmitteln verwendet, um die Wirksamkeit des Lötens zu erhöhen. Solche Kombinationsstoffe mußten jedoch vorgefertigt werden und die dabei erhaltenen "Vorformen" sind normalerweise ziemlich groß und haben einen Aufbau nach Art eines Sandwiches mit aufeinanderfolgenden Schichten aus

w Loten und Flußmitteln. Die Größe und Gestalt und somit die Beschaffenheit dieser "Vorformen" haben jedoch einschränkende Eigenschaften für einen vielfältigen Einsatz bei Lötvorgängen, deren Durchführung auch ohne vorheriges Verändern der Größe und Gestalt der"Vorform" vorgenommen werden kann.

In einigen Anwendungsfällen, in denen die Lötoperationen an verdeckten Stellen ausgeführt werden müssen-, die mit konventionellen Lötmitteln und -ausrüstungen nicht oder nur unter größten Anstrengungen erreichbar sind, wird das Löten mit solchen Vorformen zu einer extrem schwierigen Angelegenheit.

5.5.1971

109 8 51/1000

2122287

In anderen Anwendungsfällen, beispielsweise in der Herstellung von sehr kleinen elektrischen Bauteilen, ist es erforderlich, leitende Metallstücke unter Vermittlung von sehr winzigen leitenden Drähten zu verbinden, wobei die Verbindungsstellen bei einem Minimum an Lotüberfluß und einem Minimum an Flußmittelrückständen sowie bei einem Minimum an Lotverunreinigungen sauber verlötet sein müssen. Ein kritischer Aspekt bei den vorstehend genannten Schwierigkeiten besteht darin, die richtige Menge des Flußmittels und des Lotes im richtigen Verhältnis an der richtigen Stelle aufzubringen, ohne daß es dabei erforderlich ist, auf kritische Heiz- und Kühlverfahren zur Fertigstellung der Lötung angewiesen zu sein.

Die Erfindung beseitigt die vorstehend genannten Nachteile durch die Schaffung eines mit Flußmitteln beschichteten Lötpulvers, das sich zum Feinlöten und Weichmetallöten sowohl für großflächige als auch massive ,Verbindungen und zur Durchführung von Weich- und Hartlötoperationen an schwer zugänglichen Stellen sowie zur Massenlötung eignet.

Die Erfindung betrifft somit ein Lötpulver, das gekennzeichnet ist durch eine frei-fließende Masse von Teilchen einer Lötlegierung, wobei jedes Teilchen einzeln mit einer Beschichtung aus einem Flußmittel überzogen ist.

Die Lötlegierungen, die für praktische Anwendungsfälle der vorliegenden Erfindung am besten geeignet sind, sind die sogenannten "Weichlote". Letztere enthalten normalerweise Zinn und Blei als Hauptbestandteile. In einigen der Weichlote, die für praktische Verwendungsfälle der Erfindung in Frage kommen, sind ferner als Bestandteile geringe^ Mengen von Metallen, wie beispielsweise Antimon, Silber und Arsen enthalten. Die für die Erfindung verwendbaren Lote unterscheiden sich in der Hauptsache durch unterschiedliche Schmelzpunktbereiche und ferner durch Unterschiede in den Benetzungseigenschaften, wodurch den verschiedensten Metallwerkstücken, die miteinander verbunden werden sollen^ entsprechend Rechnung getragen werden kann. Eine bevor-

5.5.1971

109851/1000

zugte Lötlegierung, die gernäß der Erfindung verwendet wird, ist eine sogenannte eutektische Legierung. Diese enthält 38Gew.# Blei, 62 Gew.'$ Zinn und hat einen Schmelzpunkt von annähernd 183⁰C. In praktisch allen Anwendungsfällen und ohne Rücksicht auf die dabei verwendeten Lotlegierungen bleibt der Schmelzpunkt des Lotes unterhalb einer Temperatur von ungefähr 425°C. Ein Beispiel eines Lotes mit hoher Temperatur ist eine Lotlegierung, die 97,5 Gew.# Blei, 1,5 Gew.# Silber, 1 Gew.# Zinn und einen Schmelzpunkt von annähernd 21(J⁰C aufweist. Ein Beispiel eines geeigneten Lotes mit einer mittleren Temperatur ist eine Lötlegierung, die 66 Gew.# Blei, 32 Gew.# Zinn, 2 Gew.# Antimon, 0,1 Gew.# Arsen und einen Schmelzpunktbereich von 186° bis 241⁰C aufweist.

Die in der Erfindung verwendeten Flußmittel enthalten jene Stoffe, die eine zusammenhängende isolierende Beschichtung um die einzelnen feinverteilten Lötlegierungfceilchen bilden. Vorzugsweise ^erwendetf? fUr die Erfindung werden saure organische polymere Flußmittel^ wie beispielsweise Terpentinharz und Terpentinharzalkohol in reiner wasser-weißer Form. Die verschiedenen Arten der bevorzugten Terpentinharze umfassen Gummiterpentinharz, Holzterpentinharz und Tallölterpentinharz, wobei alle Harzsäuren in der Hauptsache zu den Abietin- und Pimargattungen gehören. Da die in der Erfindung bevorzugt verwendeten Harze Naturgummi sind, besitzen sie klebende Eigenschaften, so daß sie fest an den Lötlegierungsteilchen kleben und dadurch ihrerseits starke klebende Verbindungen zwischen den Lötlegierungsteilchen und irgendwelchen anderen Werkstücksubstraten bilden.

Außer Terpentinharz-Flußmittel können auch andere Flußmittel verwendet werden, wobei jedoch Voraussetzung ist, daß diese anderen Flußmittel ausreichende Klebeeigenschaften aufweisen oder daß sie mit anderen Stoffen, wie beispielsweise Terpentinharz oder anderen feinverteilten klebrigen Bindemitteln kombinierbar sind, um die gewünschten Klebeeigenschaften zu erhaben, Zur Verwendung geeignet ist somit jedes beliebige Fluß-

⁵'⁵·¹⁹⁷¹ 109851/1000

mittel, vorausgesetzt, daß es bei Zimmertemperatur ein fester Stoff ist und daß es die einzelnen Lötlegierungsteilchen in einer zusammenhängenden Beschichtung überziehen kann.

Die einzelnen kleinen Teilchen des Lötlegierungsstoffes können unter Vermittlung eines der vielen bekannten Verfahren beschichtet werden. Die einzelnen Teilchen können beispielsweise dadurch mit einer Beschichtung versehen werden, daß sie in einer Lösung von Flußstoffen suspendiert werden, die in einem verdampfbaren organischen Lösungsmittel aufgelöst; sind. Die Suspension oder Dispersion der Lötlegierungsteilchen in der Flußmittellösung kann dann in eine Trockenpfanne gegossen oder sonstwie verteilt werden, wie beispielsweise durch Sprühtrocknen, um das Lösungsmittel zu verdampfen, wobei eine dünne zusammenhängende Schicht des Flußmittels jedes einzelne Lötlegierungsteilchen umschließt. Das bevorzugte Verfahren zum Beschichten der einzelnen Lötlegierungsteilchen befaßt sich mit Masseneinkapselungsverfahren, bei denen eine Flüssigkeit-FlUssigkeit-Phasen-Trennung in einer Kapsel erzeugenden Trägerflüssigkeit eingeleitet wird, die ein Phasentrennungsmaterial verwendet oder Phasentrennungsbedingungen schafft und in der das Flußmittel als Kapselwandmaterial vorhanden ist.

Sitte! eschlch-

teten Lötlegierungsteilchen kann das Flußmittel mit 5 bis 50Gew.# als eine zusammenhängende äußere Beschichtung vorhanden sein, während der Rest, d.h. 95 bis 50 Gew.# Lotlegierung sein kann. Die einzelnen Lötlegierungsteilchen haben sehr kleine Abmessungen. Ihre Größe, d.h. ihr durchschnittlicher Durchmesser sollte vorzugsweise im Bereich von 10 bis 500 /um liegen. Es wurde gefunden, daß Lötlegierungsteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von kleiner als 10 /um das Aufbringen der richtigen Flußmittelmenge auf die einzelnen Teilchen nicht zulassen, und daß Lötlegierungsteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von größer als 500 /um nicht richtig auf der Fläche eines Werkstückes oder Substrates haften.

1098B1/1000

Ein allgemeines Verfahren zum Herstellen einer gelöteten Verbindung zwischen metallischen Werkstücken unter Verwendung der flußmittelbeschichteten Lötlegierungsteilchen beinhaltet das Ankleben des Lötpulvers an einer Fläche von zumindest einem der Werkstücke und das Inkontaktbringen dieser Fläche mit einer Fläche des anderen Werkstückes bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lötpulvers und Abkühlen der Werkstücke zum Erstarren des Lotes und Fertigstellen der gelöteten Verbindung.

Ein solches Verfahren kann folgende spezielle Arbeitsschritte enthalten:-

a) Inkontaktbringen des flußmittelbeschichteten Lötpulvers mit einem zu lötenden metallischen Substrat, wobei das metallische Substrat eine Flächentemperatur aufweist, die höher als die Schmelztemperatur des Flußmittels, jedoch niedriger als die Schmelztemperatur des Lötpulvers ist;

b) Abkühlen des metallischen Substrates, damit das flußmittelbeschichtete Lötpulver an dem Substrat durch Schmelzen und Wiedererstarren des Flußmittels klebt;

c) Inkontaktbringen des zu lötenden metallischen Substrates mit einem metallischen Werkstück, das mit diesem verbunden werden soll;

d) Erwärmen der miteinander in Anlage gehaltenen Zusammensetzung aus dem metallischen Substrat und dem metallischen Werkstück auf eine Temperatur von zumindest oberhalb des Schmelzpunktes der Lötlegierung, und

e) Abkühlen der aus den metallischen Werkstücken bestehenden Zusammensetzung zum Festigen des Lotes, wodurch eine Lötverbindung zwischen den Werkstücken geschaffen wird.

In dem vorstehend genannten Verfahren, bei dem die Erfindung praktisch angewendet wird, kann der Verfahrensscfarltt des

5-5.1971 . 10 9 8 51 / 1000

Inkontaktbringens der flußmittelbeschichteten Lötlegierungsteilchen mit dem zu lötenden Substrat in verschiedener Weise erfolgen, wie beispielsweise durch Eintauchen des erwärmten zu lötenden Substrates in ein wirbelndes oder nichtwirbeIndes Bett von flußmittelbeschichteten Teilchen, damit Wärme aus dem Substrat in das Bett der Teilchen abgeleitet wird. Bei dem Vorgang der Wärmeableitung erfolgt ein Abschmelzen des Flußmittels von den Teilchen, wobei letztere an dem metallischen Substrat kleben oder haften bleiben. Es ist auch möglich, das flußmittelbeschichtete LÖtlegierungspulver auf ein kaltes Substrat oder Werkstück, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelötet werden soll, aufzusprühen. In einem solchen Fall klebt oder haftet dann das LÖtlegierungspulver nicht an dem Werkstück. Dabei muß allerdings beachtet werden, daß eine ausreichende Menge des flußmittelbeschichteten Lötlegierungspulvers in den Bereich der vorgesehenen Lötstelle gebracht wird und daselbst auch bleibt. Ein anderer Verfahrensschritt zum Aufbringen bzw. Inkontaktbringen kann darin bestehen, daß das LÖtlegierungspulver auf ein heißes Substrat gesprüht wird, wobei es auf diesem infolge des dabei erfolgenden Schmelzens des Flußmittels augenblicklich anklebt und daran haften bleibt. Auch ist es möglich, ein Substrat mit einer Klebeschicht zu versehen, durch die dann das flußmittelbeschichtete LÖtlegierungspulver zum Festkleben an dem Substrat gebracht wird. Das vorstehend genannte Verfahren zum Inkontaktbringen des Flußmittels mit dem Substrat, wobei anschließend ein Abkühlen des Substrates erfolgt, kann auch in umgekehrter Folge durchgeführt werden. Das LÖtlegierungspulver kann dabei auf einem Substrat aufgebracht werden, woraufhin ein Erwärmen des Substrates vorgenommen wird. Durch die Erwärmung schmilzt das Flußmittel, wobei durch nachfolgendes Abkühlen eine Verfestigung des Flußmittels und dadurch ein Ankleben der LÖtlegierungsteilchen herbeigeführt wird.

109851/1000

Ein noch anderes Verfahren zur Verwendung der erfindungsgemäßen flußmittelbeschichteten Lötlegierungsteilchen enthält folgende Verfahrensschritte:-

a) Aufbringen des flußmittelbeschichteten Lötlegierungspulvers zwischen Substraten oder Werkstücken, die miteinander zu verbinden sind;

b) Erwärmen der Substrate oder Werkstücke, um das Flußmittel zum Schmelzen zu bringen;

c) Portsetzen der Erwärmung zum Schmelzen des Lötpulvers, wodurch eine flüssige Lötbrücke zwischen den Werkstücken geschaffen wird, und

d) Abkühlen der Werkstückanordnung zur Fertigstellung der Lötverbindung.

In dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann das Lötpulver dadurch zwischen den zu lötenden Substraten oder Werkstücken eingeführt werden, daß eine metallische Zwischenlage auf beiden Seiten mit dem Lötpulver beschichtet wird und daß danach die Zwischenlage zwischen den zu lötenden Substraten eingesetzt wird. Die hierauf folgenden Verfahrensschritte sind dann die gleichen, wie vorstehend bereits angegeben. Die genannte Zwischenlage kann aus einem Metall bestehen, dessen Schmelztemperatur höher ist als die des Lötpulvers. Die Beschichtung der metallischen Zwischenlage kann in der gleichen Weise erfolgen, wie dies vorangehend im Zusammenhang mit der Beschichtung der Substrate oder Werkstücke beschrieben wurde.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird letztere nach-

en

folgend an Hand der Zeichnung?ausführlich beschrieben. Es zeigt:-

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines einzelnen flußmittelbeschichteten Lötpulverteilchens,

Fig. 2 einen schematischen stark vergrößerten Querschnitt eines Werkstückes, das mit einem Lötpulver gemäß der Erfindung beschichtet ist,

Fig. j5 eine Darstellung eines Metallteiles, das zweiseitig mit dem Lötpulver gemäß der Erfindung beschichtet ist,

5.5,1971 109851/1000

Pig. 4 eine Darstellung eines Werkstückes oder Substrates, dessen eine Seite mit Lötpulver gemäß der Erfindung beschichtet ist,

Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung von zwei Werkstücken, die unter Vermittlung einer Zwischenlage miteinander zu verbinden sind, welch letztere mit flußmittelbeschichtetem Lötpulver versehen ist,

Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung, jedoch unter Fortfall der Zwischenlage, wobei das flußmittelbeschichtete Lötpulver direkt auf das eine oder beide der Werkstücke aufgebracht worden ist, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung von zwei Werkstücken, z.B. Drahtenden, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Vermittlung des flußmittelbeschichteten Lötpulvers miteinander verbunden werden sollen.

Gemäß Fig. 1 ist die Flußmittelbeschichtung 10 ununterbrochen und im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Fläche der Lotteilchen 11 vorgesehen, um das flußmittelbeschichtete Lot- oder Lötteilchen 12 zu bilden, das bei Massenverwendung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wirksam wird.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung mehrere flußmittelbeschichtete Lot- oder Lötteilchen 12, die einen Teil eines Metallteiles 15 bedecken, wobei die jedes Lotteilchen 11 umschließende Flußmittelbeschichtung 10 sich mit jeder benachbarten Flußmittelbeschichtung 10 verschmolzen hat, wodurch ein zusammenhängendes Ganzes gebildet wird. Die flußmittelbeschichteten Lötteilchen 12 sind gemäß Fig. j5 und 4 als Beschichtung auf metallischen Werkstücken gezeigt. Fig. 3 zeigt ein schmales Metallteil 13, das nach erfolgter Beschichtung eine mit Lötpulver beschichtete Zwischenlage 14 darstellt und in der vorangehend beschriebenen Weise verwendet werden kann.

Fig. 4 zeigt flußmittelbeschichtete Lötteilchen 12, die auf einem Abschnitt einer Seite eines metallischen Werkstückes 15

⁵'⁵·¹⁹⁷¹ 109851/1000

- ίο -

aufgebracht sind. Fig. 5 und 6 veranschaulichen in Schemadarstellungen die Art und Weise, wie die in Fig. 3 und 4 gezeigten Elemente bei praktischen Anwendungen der Erfindung benutzt werden.

In Fig. γ sind, aus einer Vielzahl von möglichen Beispielen für Anwendungsfälle der Erfindung ausgewählt, Drahtenden 16 gezeigt, die miteinander verbunden werden sollen. In der Darstellung von Fig. 7 kann das flußmittelbesehiehtete IStpulver 12 auf der gesamten Fläche der zu verbindenden Werkstücke oder ) nur auf einen Töil der zu verbindenden Flächen oder auf den Fläclien nur eines der beiden oder mehrerer Werkstücke aufgebracht werden. In sämtlichen gezeigten Figuren sind die Werkstücke, Zwischenlagen und Drahtenden lediglich sehematisch dargestellt, um die Merkmale der Erfindung deutlicher darstellen zu können.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele über das erfindungsgemäße Lötpulver näher beschrieben.

Beispiel 1

In diesem Beispiel werden fein-verteilte Teilchen eines . eutektischen Lotes, das ungefähr 39 Gew.# Blei und ungefähr 62 Gew.# Zinn enthält, als einzelne Teilchen beschichtet, wobei saures Terpentinharz verwendet wurde, das lauter üem Warenzeichennamen ^HK Wood" von der Fa. Hercules, !nc.* Wilmington, Delaware, V.St.A. im Handel erhältlieh ist.

Zur Herstellung der beschichteten Lötpulververbindung wurden 8g des Terpentinharzes in 392g Chloroform aufgelöst. Diese Mischung ist ein geeignetes Lösungsmittel für*eine Flüssigkeit-FlUssigkeit-Phasentrennung des Terpentinharzes» Die genannte Trennung wird nachfolgend im einzelnen besehrieben.

Zu der Lösung des Terptntinharzes wurden Bs des Lötpulvers hinzugefügt, wobei die Lötpulverteilchen eine Gröle von ungefähr

5.5.1971

109851/1000

100 bis 250 /um hatten. Dieses System wurde dann in einem Ausmaß geschüttelt, wie es erforderlich ist, um eine vollständige Dispersion des Lötpulvers in der Lösung aufrechtzuerhalten. Zu dieser Dispersion wurde unter Fortführung des Schütteins 4 ml eines l-Hydroxydäthyl-2-heptadecenyl-Glyoxalidin als Oberflächenaktivagens und Terpentinharzweichmacher hinzugefügt und das System auf ungefähr 60° C erhitzt. Danen wurden dem System ungefähr 200g eines Polydimethylsioxan mit einem durch eine Viskosität von 50 cSt angezeigten Molekulargewicht tropfenweise hinzugefügt, um die Phasentrennung des Terpentinharzes herbeizuführen. Das Schütteln des Systems wurde fortgesetzt und die Temperatur auf ungefähr 25 bis 30⁰ C herabgesetzt, wobei zu diesem Zeitpunkt ungefähr 2,5ml eines Tetrabutyltitanat als chemisches Härteagens für das Terpentinharzbeschichtungsmittel hinzugefügt wurden. Das Schütteln wurde für einen Zeitraum von ungefähr drei Stunden weiter fortgesetzt, woraufhin dann ungefähr 500ml Cyclohexan als flüssige Spülung hinzugegeben wurden, um die Trennung beschichteter Lotteilchen von dem suspendierten festen Rückstand zu unterstützen. Das Schütteln wurde dann gestoppt und überschüssige Flüssigkeit abgegossen. Die Teilchen wurden dann zweimal abgewaschen, und zwar erneut unter Verwendung von 500ml Mengen von Cyclohexan. Danach wurden die Teilchen zu einer frei-fließenden pulverähnlichen Form getrocknet.

Die mit Terpentinharz beschichteten frei-fließenden Lötteilchen werden dann in ein Wirbelbett geschüttet und das metallische Substrat wird auf ungefähr 100° C erhitzt. Das erhitzte Substrat wird in das Wirbelbett eingetaucht, wobei ersteres durch die Wirkung des Wirbelbettes abkühlt. Bei diesem Abkühlvorgang erfolgt ein Anschmelzen des Terpentinharzes auf einigen Lötteilchen, wobei letztere folgerecht an dem Substrat kleben bleiben. Das nun mit Lötteilchen beschichtete Substrat wird dann in Kontaktanlage mit einem anderen metallischen Werkstück gebracht, woraufhin beide Teile zusammen auf eine Temperatur erhitzt werden, die oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes liegt.

5.5.1971 109851/1000

Danach werden beide Teile mit dem zwischen ihnen befindlichen geschmolzenen Lot abgekühlt, um das Lot zu verfestigen und dadurch die Lötverbindung fertigzustellen. Das Löten kann auch dadurch erfolgen, daß die mit dem Terpentinharz beschichteten Lötteilchen in einem Wirbelbett bis zu einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Terpentinharzes erhitzt und danach mit kalten Werkstücken in Kontaktanlage gebracht werden. Das durch Luft erfolgende Aufwirbeln der Teilchen ist deshalb erforderlich, um ein Zusammenballen oder Klumpen zu verhindern.

* Beispiel 2

In diesem Beispiel wird das Lötpulver nach Beispiel 1 zur Beschichtung einer Zwischenlage verwendet. Hierfür wird die Zwischenlage erhitzt und die erhitzte Zwischenlage in eine die Lötteilchen enthaltene Schale getaucht. Die metallische Zwischenlage wird alsdann zwischen zwei Werkstücke in Stellung gebracht, die zusammengelötet werden sollen. Danach werden die Werkstücke erhitzt, abgekühlt und überschüssige Flußmittel an der Verbindungsstelle durch ein organisches Lösungsmittel, wie z.B. Aceton entfernt.

Beispiel 3

In diesem Beispiel finden flußmittelbeschichtete Lötteilchen Verwendung zur Befestigung von Metallzapfen, Metallstiften oder dgl. an einer Metallplatte. Letztere enthält entsprechend große Sacklöcher zur Aufnahme der Metallzapfen. Eine Menge der Lötteilchen wird in die Sacklöcher eingebracht, in welch letztere dann die Metallzapfen eingesetzt werden.Daraufhin wird Wärme zugeführt, so daß zuerst das Flußmittel und danach das Lot schmiifc. Die Flächen des Sackloches und die Metallzapfen werden dabei zuerst mit dem Flußmittel benetzt und dann gelötet.

5.5.I97I

10 9851/1000

Beispiel 4

In diesem Beispiel werden flußmittelbeschichtete Lötteilchen auf ein zu lötendes Substrat dadurch aufgebracht, daß ein handelsübliches sprühbares flüssiges Flußmittelpräparat als
temporärer Klebstoff zum Anbringen der Lötteilchen auf dem Substrat verwendet wird.

Obgleich die Verwendung eines solchen sprühbaren Präparates die Gefahr des Aufbringens von überschüssigem Flußmittel birgt, werden bei dieser Verwendung jedoch die Unzulänglichkeiten vermieden, die in der Anwendung des im vorangehend beschriebenen
Beispiel 1 genannten Wirbelbettes liegen. Ein nichtfließfähiges Flußmittel kann den Nachteil haben, daß an der Lötstelle Verunreinigungen auftreten können.

Das flüssige Flußmittel kann als Klebstoff auch durch andere Verfahren als durch Aufsprühen aufgebracht werden. Es kann beispielsweise in Form besonderer Muster auf einem metallischen Substrat aufgedruckt sein, so daß das Lot, wenn aufgebracht, an den gewünschten Zonen des Substrates haften bzw. kleben bleibt.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wird eine dünne Lage des flußmittelbeschichteten Lotes zwischen perforierten Metallschaltungsplatten aufgebracht, die wahlweise aktiviert werden, wenn sie elektrisch an bestimmten Punkten miteinander verbunden werden sollen. In
dieser sandwichartigen Ausgangsanordnung schafft das beschichtete Lot eine vollständige elektrische Isolierung zwischen den einzelnen Schaltungsplatten infolge der dielektrischen Eigenschaft des Flußmittels. Metallstifte oder Drahtleitungen werden von einer anderen Quelle aus dann auf eine oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes liegende Temperatur erhitzt und danach in die entsprechenden
Perforationen der sandwichartigen Anordnung eingesetzt. Die von dem Metallstift oder der Drahtleitung ausgehende Wärme läßt zu-

5.5.1971 10 9851/1000

erst das Flußmittel und dann das Lot zum Schmelzen bringen, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen beiden Schaltungsplatten und, im Fall der Verwendung einer Drahtleitung, mit der anderen Quelle hergestellt wird.

5.5.I97I

109851/1000

Claims

Patentansprüche

1. Lötpulver, gekennzeichnet durch eine frei-fließende Masse von Teilchen einer Lötlegierung, wobei jedes Teilchen einzeln mit einer Beschichtung aus einem Flußmittel überzogen ist.

2. Lötpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotlegierung 38 Gew.# Blei, 62 Gew.# Zinn und einen Schmelzpunkt von annähernd I83⁰ C aufweist.

3. Lötpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötlegierung 97,5 Gew.# Blei, 1,5 Gew.# Silber, 1 Gew.# Zinn und einen Schmelzpunkt von annähernd 210° C aufweist.

4. Lötpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotlegierung 66 Gew.# Blei, 52 Gew.% Zinn, 2 Gew.# Antimon, 0,1 Gew.# Arsen und einen Schmelzpunktbereich von 186 bis 24l° C aufweist.

5. Lötpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötlegierungsteilchen einen durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 500 /Um aufweisen.

6. Lötpulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel in einer Menge von 5 bis 50 Gew.# im Gesamtgewicht des beschichteten Lötlegierungsteilchen vorhanden ist.

7. Lötpulver nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel ein Terpentinharz ist, das aus Gummiterpentinharz, Holzterpentinharz, Tallölterpentinharz und Harzsäure der Abietin- und Pimargattung ausgewählt ist.

5.5.I97I

10 9 8 51/10 0 0

2122287

8. Verfahren zur Herstellung einer gelöteten Verbindung zwischen metallischen Werkstücken unter Verwendung des Lötpulvers nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ankleben des Lötpulvers an einer Fläche von zumindest einem der Werkstücke, Inkontaktbringen der genannten ,Fläche mit einer Fläche des anderen Werkstückes bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lötpulvers und Abkühlen der Werkstücke zum Erstarren des Lotes.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankleben des Lötpulvers an der genannten Fläche durch deren Kontaktanlage mit dem Lötpulver bei einer Temperatur erfolgt, die höher als die Schmelztemperatur des Flußmittels, jedoch niedriger als die Schmelztemperatur des Lötpulvers ist, und daß die Temperatur verringert wird, um das Flußmittel zum Erstarren zu bringen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß die mit dem Lötpulver in Kontaktanlage gebrachte Fläche auf eine Temperatur erwärmt wird, die oberhalb des Schmelzpunktes des Flußmittels liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötpulver auf die erwärmte Fläche aufgesprüht wird.

12. Verfahren zur Herstellung einer gelöteten Verbindung zwischen metallischen Werkstücken unter Verwendung des Lötpulvers nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Aufbringen des Lötpulvers zwischen den zu verbindenden Werkstücken, Erwärmen der Werkstücke zum Schmelzen des Flußmittels und des Lötpulvers und Abkühlen der gelöteten Werkstücke zur Fertigstellung der Lötverbindung.

109851 /1000