DE2231908A1

DE2231908A1 - Anloeten von anschlusselementen an bekohlte oder metallisierte traegerkoerper von elektrischen bauelementen

Info

Publication number: DE2231908A1
Application number: DE19722231908
Authority: DE
Inventors: Hilmar Dipl Ing Reichel; Joachim Dipl Ing Schroeder; Wolfdietrich Dipl Ing Strube
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1972-06-29
Filing date: 1972-06-29
Publication date: 1974-01-10

Description

Anlöten von Anschlußelementen an bekohlte oder metallisiebe Trägerkörper von elektrischen Bauelementen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Milöteil wn in Bohrungen eingesteckten Ansilußelementen an bekohlte oder metallisierte Trägerkörper von elektrischen Bauelementen, isbesondere an Widerstandskörper.
Bislang werden die elektrisch leitenden Verbindungen zur Widerstandsschicht bzw. zum Material des Trägerkörpers der Bauelemente durch Anlöten von Kontaktierungsdrähten geschaffen.
Es sind dazu zunächst haftfeste, lötfähige Oberflächenbereiche der Bauelemente erforderlich. Das aufbringen von lötfähigen Metallschichten auf Kohleschichten und kohlehaltige 'Seile wird in der DAS 1 167 150 beschrieben. Es werden dazu die zu beschichtenden Oberflächen mit einer wässrigen Lösung von Silber- und Kobaltnitraten benetzt und die bei Verdunstung des Lösungsmittels auf den Oberflächen verbleibenden Salze in einer reduzierenden Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur unterhalb 8000C in lötfähige Legierungen umgewandelt. Die Haftfestigkeit von auf diese Weise aufgebrachten Legierungsschichten ist unzureichend für die sich anschließenden Arbeitsgänge, insbesondere für das Anlöten von Kontaktierungsdrähten.
Ferner ist eine Reihe von Verfahren bekannt, lötfähige Metallschichten durch thermische Zersetzung von metallhaltigen Gasen oder Dämpfen auf Kohleschicht aufzubringen, z. B. durch Zersetzung von Nickelkarbonyl oder Eisenkarbonyl. Diese Verfahren sind aber u. a. wegen der Abdeckwlg der nicht zu metallisierenden Oberflächenteile sehr aufwendig, Aufgabe der Erfindung ist es, zum Anbringen von besonders haftfesten, axial oder radial gerichteten Anschlußelementen an bekohlte oder metallisierte Trägerkörper von elektrischen Bauelementen zunächst günstige Oberflächenbereiche zu schaffen und weiterhin die Anschlußelemente selbst zu befestigen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bekohlte oder metallisierte Trägerkörper in eine Metall- oder Legierungsschmelze, in der sich ein Ultraschallstrahler befindet, eingetaucht und intensiv beschallt werden, daß von der Schmelze benetzte Oberflächen der Trägerkörper mit einer haftfesten Metall- oder Legierungsschicht überzogen werden und daß damit die in Bohrungen der Trägerkörper eingesteckten Anschlußelemente gleichzeitig fest an diese angelötet werden.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann eine reine Metallschmelze z. B. Zinnschmelze oder auch eine 1>egierungsschmelze verwendet werden. Bei der Verwendung einer Legierung ist es vorteilhaft, die Legierungspartner und deren Anteile so zu wählen, daß sich eine Legierung mit einem Schmelzpunict ergibt, dessen Temperatur höher liegt als die am elektrisc?1en Bauelement auftretende Temperatur, hervorgerufen durch weitere am Bauelement vorgenommene Arbeitsgänge wie z. B. Einlöten in eine Schaltung oder durch erhöhte Betriebstemperatur.
Anhand des Ausführungsbeispieles und der Abbildung wird das Verfahren nach der Erfindung näher beschrieben, Die Abbildung zeigt ein wannenartiges Gefäß 1 zur Aufnahme einer Metall- oder Legierungsschmelze, in dessen Boden ein Ultraschallstrahler (Sonotrode) 2 eingesetzt ist. Die Aufhängung der Sonotrode geschieht in einem Schwingungsknoten, so daß die Amplitude an der Stirnfläche der im Bad liegenden Sonotrode möglichst ungeschwächt bleibt, Die Sonotrode kann verschieden ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall besitzt sie die Form eines Zylinders mit einer senkrechten Bohrung 3 von etwa 2 mm Durchmesser. flas wannenartige Gefäß 1 ist mit einer Zinnlegierungsschmelze 6 so angefüllt, daß sich die Sonotrodenstirnfläche 7 nur wenig unterhalb der Schmelzoberfläche 8 befindet.
Die Zinnlegierungsschmelze wird auf eine Temperatur von etwa 250 bis 300 0C erhitzt mit Hilfe einer in den Seitenwänden des Gefäßes untergebrachten, elektrischen Heizung (Die elektrische Heizung ist in der Zeichnung nicht dargestellt). Die konstruktive husfishl g der Ankopplung ist dabei so getroffen, daß die Wärme des Zinnbades nicht auf den Ultraschallwandler, der unterhalb der Schmelzwanne angeordnet ist (nicht dargestellt), übertragen werden kann. Gegebenenfalls wird der Raum unter dem Zinnbad durch ein Gebläse gekühlt.
Die in Bohrungen der Widerstandkörper 5 eingesteckten Anschlußdrähte 4 werden nacheinander in die für sie vorgesehene Bohrung der Sonotrode 2 gerade soweit eingeführt, daß eine Benetzung der Stirnfläche des Widerstandskörpers erreicht wird.
Durch die intensive Beaufschlagung der Widerstandsstirnfläche mit Ultraschall wird ein Verkrallen des Lotes in der porösen bzw. zerklüfteten Oberfläche des Widerstandskörpers innerhalb 2 bis 3 Sekunden ermöglicht und damit eine besonders haftfeste Verzinnung des Anschlußelementes mit dem Widerstandskörper erreicht.
Bei entsprechender Ausbildung der Sonotrode, z. B. als Quader mit einer Ausnehmung in Form einer Rille, können gleichzeitig mehrere Widerstandskörper nebeneinander mit Anschlußelementen versehen werden. Für die Eaftfestigkeit der nach dem Verfahren der Erfindung angebrachten Verzinnung ist es unerheblich, ob sie an reinen Kohleschichten oder an bereits metallisierten Oberflächen vorgenommen wird.
Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist die Zusammensetzung der verwendeten Schmelze von untergeordneter Bedeutung. In allgemeinen wird man jedoch eine Legierungsschmelze mit hohem Bleianteil zum Beispiel von 33 bis 92% bevorzugen, um den Schmelzpunkt der Drahtwiderstandsverbindung höher zu halten als denjenigen, der z. B. beim späteren Einlöten des Bauelementes in einer Schaltring auftritt.
5 Patentansprüche 1 Figur

Claims

P a t e n t a n s 2 r ü c h e 1. Verfahren zum Anlöten von in Bohrungen eingesteckten Anschlußelementen an bekohlte oder metallisierte Trägerkörper von elektrischen Bauelementen, insbesondere an Widerstandskörper, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bekohlte oder metallisierte Trägerkörper (5) in eine Metall- oder liegierungsschmelze (6), in der sich ein Ultraschallstrahler (2) befindet, eingetaucht und intensiv beschallt werden, daß die von der Schmelze (6) benetzten Oberflächen der Trägerkörper (5) mit einer haftfesten Metall- oder Legierungsschicht überzogen werden und daß damit gleichzeitig die in Bohrungen der Trägerkörper (5) eingesteckten Anschlußelemente (4) fest angelötet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d <1u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Zinn- oder Zinnlegierungsschmelze (6) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine Zinnlegierungsschmelze mit einem Bleianteil von 33 bis 92~je verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d <1u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Ultraschallstrahler (2) eine in den Boden der Schmelzwanne (1) eingesetzte Sonotrode, deren Ultraschallwellen die Schmelze (6) senkrecht durchlaufen und deren die Schallwellen abgebende Deckfläche (7) nur knapp unterhalb der Schmelzoberfläche (8) angeordnet ist, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, d a d <1u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Schmelze mit Hilfe einer in den Seitenwändender Schmelzwanne (1) untergebrachten elektrischen Heizung auf 250 bis 300 0C gehalten wird.