DE2336442A1 - Loet- oder schweissmaterial und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Loet- oder schweissmaterial und verfahren zu seiner herstellung

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DE2336442A1 DE19732336442 DE2336442A DE2336442A1 DE 2336442 A1 DE2336442 A1 DE 2336442A1 DE 19732336442 DE19732336442 DE 19732336442 DE 2336442 A DE2336442 A DE 2336442A DE 2336442 A1 DE2336442 A1 DE 2336442A1
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solder
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Wolfgang Dr Simm
Rene Dr Wasserman
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    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
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Description

PATB NTANWALTE
D R. P. T J ~ " ' Γ ES R
CASTOLIN S.A. Saint-Sulpice (Vaud)
LOT- ODER SCHWEISSMATERIAL UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG
Die Erfindung betrifft Lot- oder Schweissmaterial in Form von Formteilen, Beschichtungen oder Pasten, die pulverförmige Zusatzwerkstoffe und/oder Flussmittel enthalten.
Pulverförmige Zusatzwerkstoffe und Flussmittel werden industriell in grossen Mengen bei allen Arten von Lot- und Schweissprozessen verwendet.
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Flussmittel können in Lösung vorliegen, in Suspension, als Paste, z.B. zusammen mit pulverförmiger! Zusatzwerkstoff en, oder auch als trockenes Pulver. Man kennt ferner auch Beschichtungen von Flussmitteln z.B. auf Lotlegierungen. Die Zusatzwerkstoffpulver werden vorwiegend in Form von Pasten oder als Formkörper verwendet.
Da jedoch Zusatzwerkstoffe und Flussmittel im allgemeinen kristallin sind, d.h. keine Tendenz zur Bildung zähflüssiger Lösungen oder Gallerten zeigen und daher kaum Bindekräfte aufweisen, sind die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Stabilität von Pasten, Beschichtungen und Formteilen für viele Anwendungen nicht ausreichend. Beispielsweise sind Flussmittelbeschichtungen auf Hart- Lotstäben häufig so instabil, dass selbst beim normalen Transport und einwandfreier Verpackung Schaden an der Flussmittelumhüllung nicht ausbleiben. Die rationelle Herstellung von Formteilen zur exakten Dosierung von Flussmittel und/oder Zusatzwerkstoff scheitert ebenfalls an der mechanischen Festigkeit. Zusatzwerkstoffpasten sind des relativ hohen spezifischen Gewichtes der Metalle wegen schwierig in gut fliessfähiger und doch stabiler Form zu erhalten.
Deshalb verwendet man in der Praxis meist Hilfsstoffe wie
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lösliche Silikate, quellbare Schichtsilikate, z.B. Bentonit, zähflüssige , lösliche Naturprodukte wie Gelatine, Alginate oder entsprechende Kunststoffe.
Die Verwendung der bekannten Hilfsstoffe. bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass die Rückstände solcher -Hilfsstoffe den Lötvorgang fast immer stark beeinträchtigen, vor allem im Arbeitstemperaturbereich unter 1000 C. Sie verringern insbesondere die Wirksamkeit des Flussmittels ganz erheblich und behindern das Fliessen des Lotes. Dies erfordert eine unerwünschte Steigerung der Arbeitstemperatur, die zudem oft unzureichende Auswirkungen hat, und führt zu einer Zunahme des Ausschussanteils. Was speziell die Lotpasten betrifft, sind die bekannten Hilfsmittel zudem wenig geeignet, eine stabile Suspension zu bilden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Lot- und Schwexssmaterialien zu vermeiden und Form-, teile, Beschichtungen und Pasten aus pulverförmigen Zusatzwerkstoffen und/oder Flussmitteln zu verschaffen, die einerseits hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, d.h. Stabilität, bzw. Festigkeit oder Elastizität den Anforderungen der jeweiligen Form des Materials und seines Verwendungszweckes ideal angepasst werden können und andererseits beim Löten oder Schweissen
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keinerlei störende Rückstände oder Nebenwirkungen wie Rauch- und Blasenbildung ergeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemässe Lötoder Schweissmaterial dadurch gekennzeichnet, dass es als Bindemittel polymere Methacrylate enthält.
Das Verfahren zur Herstellung dieses Materials ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzwerkstoff- und/oder Flussmittelkomponenten innig vermischt und homogen mit den polymeren Methacrylaten benetzt werden und die entstehendeMasse in die gewünschte Form gebracht wird.
Eine homogene Benetzung kann beispielsweise mit Hilfe von Dispersionen oder durch Warmmischen erreicht werden.
Vorzugsweise nimmt man jedoch organische Lösungsmittel, wie Ester, Ketone, Chlorkohlenwasserstoffe, Aromate oder Erdöldestillationsfraktionen zu Hilfe, da mit diesen bei Raumtemperatur gearbeitet werden kann und in kürzester Zeit die gewünschte Benetzung erzielt wird.
Obwohl sich polymere Methacrylate allgemein gut eignen, so sind die günstigsten Eigenschaften hauptsächlich mit
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Methyl-bis Nonylmethacrylat und vor allem mit Methyl-bis Amylmethacrylat zu erreichen. Dabei können mit Vorteil auch Mischungen verschiedener Polymerisate oder Mischpolymerisate von Methacrylaten verwendet werden, um spezifische Eigenschaften zu erreichen.
Auch ist der Anteil an polymeren Methacrylaten nicht auf sehr geringe Zusätze begrenzt, sondern kann ohne weiteres bis zu 30 % und mehr betragen. Vorzügliche Eigenschaften ergeben sich aber bereits mit 2 bis 20 %. Ferner werden mit Vorteil polymere Methacrylate mit einem Polymerisationsgrad zwischen 25.000 und 250. 000 eingesetzt.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen einige typische Anwendungsformen der erfindungsgemässen Materialien.
Beispiel 1 : Lotstabbeschichtunq Eine Mischung von Borsäure mit Borax im Gewichtsverhältnis 1:1 wird in einem Planetenrührwerk mit einer 10-prozentigen Lösung von polymerem Propylmethacrylat in Methylacetat bis zu einer Propylmethacrylatkonzentration von 20 % in der Trockensubstanz homogen benetzt.
Die Konsistenz und Plastizität der Mischung wird durch weitere Lösungsmittelzusätze eingestellt. Methylacetat
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kann dabei ohne weiteres durch andere geeignete Lösungsmittel ersetzt werden.
Diese Mischung wird in üblicher Weise in einer Elektrodenpresse auf Messinghartlotstäbe durch Extrusion aufgebracht.
Die so mit Flussmittel beschichteten Lotstäbe trocknen sehr rasch an der Luft und sind dann ohne weitere Behandlung einsatzbereit. Die Beschichtung verträgt weitgehende Verformungen der Lotstäbe ebenso wie die rauhesten Transportbedingungen.
Der Propylmethacrylatzusatz beeinträchtigt weder das Abschmelzen noch die Aktivität des Flussmittels und der Lotfluss ist völlig unbehindert.
Beispiel 2 : Lotpaste
Feines oxydfreies Cu-Pulver (unter 100 u. Tetlchengrosse) wird mit einer Lösung von Polymethylitiethacrylat in Benzindestillat 60/160 bis zu pastöser Konsistenz gemischt. Der Methylmethacrylatanteil in der Trockensubstanz wird auf 5 % eingestellt. Diese streichfähige Paste lässt sich sehr gut dosiert auf die Lötstellen verteilen und hat den Vorteil, dass im Schutzgasofen das Cu-Lot nicht wie bei anderen, bekannten,schmelzenden Bindemitteln von
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äer Lötstelle wegfliesst, sondern dort konzentriert bleibt und, da keinerlei störende Rückstände beeinträchtigend wirken, eine perfekte Lötung ergibt.
Beispiel 3 : Formkörper aus Flussmittel
und Zusatzwerkstoff
Silberlotpulver nach Norm DIN L Ag 40 wird mit Borsäure und Kaliumfluorid im Verhältnis 1:1 homogen durchmischt und danach mit einer 15-prozentigen Lösung von Polymethylmethacrylat in Trichloräthylen bis zu pastenartiger Konsistenz gründlich benetzt- Der Anteil des Bindemittels betragt 0,5 % bezogen auf die Trockensubstanz.
Danach wird diese Paste mittels einer Tablettiermaschine ■ in die gewünschte Form gepresst.
Die so hergestellten Silberlotpulver-Flussmittel-Formkörper können für die verschiedensten Lötprozesse, wie Flammlötung, Ofen- oder HF-Lötung, verwendet werden, da das Methylmethacrylat des Flussmittels weder das Schmelzen noch die Aktivität des Flussmittels sowie das AusfHessen des Silberlotes behindert.
Beispiel 4 : Bandbeschichtung Eine Mischung von Pentaborat, Borsäure und Borax im
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Verhältnis 3/1/1,5 wird in einem üblichen Mischer mit einer 30-prozentigen Lösung aus Polymethylmethacrylat, gelöst in Butylglykol und Aethylglykol (Verhältnis 2:1) gründlich durchmischt, wobei der Anteil an Polymethylmethacrylat bis ca. 30% in der Trockenmasse beträgt.
Die Viskosität der Masse wird durch weiteren Zusatz von Lösungsmittel streichfähig eingestellt und die Masse sodann mit einer Kaschiermaschine einseitig auf eine Lotfolie aufgebracht.
Für eine beidseitige Beschichtung von Lötbändern eignet sich die gleiche Zusammensetzung, etwas dünner eingestellt , wobei dann im Tauchverfahren gearbeitet wird.
Beispiel 5 : Lötkabel
Eine Mischung von Silverlotpulver nach Norm DIN wird mit Borsäure und Kaliumborfluorid (Verhältnis 1:2) gut durchgemischt. Diese Trockenmasse wird anschliessend mit einem Polymethylmethacrylat in griesartiger Körnung (Teilchengrösse bis 200λ*-) ebenfalls trocken homogenisiert. Das Verhältnis von Polymethylmethacrylat beträgt 15 % auf die Trockensubstanz.
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Anschliessend wird diese Mischung mittels einer Schneckenstrangpresse in der gewünschten Strangform extrudiert. Im noch warmen Zustand lassen sich daraus leicht Ringe und andere den speziellen Problemen angepasste Formen bilden.
Nach der Abkühlung sind die erhaltenen Lötkabel und Formkörper sofort gebrauchsfertig. Eine Beeinträchtigung sowohl des Schmelzens und der Aktivität des Flussmittels/ sowie des Ausfliessens der Lotlegierung durch den Kunststoff ist nicht zu beobachten.
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Claims (15)

PATENTANSPRÜCHE
1. Lot- oder Schweissmaterial in Form von Formteilen, Beschichtungen oder Pasten, die pulverförmige Zusatzwerkstoffe und/oder Flussmittel enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bindemittel polymere Methacrylate enthält..
2. Verfahren zur Herstellung des Lot- oder Schweissmaterials nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzwerkstoff- und Flussmittelkomponenten innig vermischt und homogen mit den polymeren Methacrylaten benetzt werden und die entstehende Masse in die gewünschte Form gebracht wird.
3. Lot- oder Schweissmaterial nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein Gehalt an Methacrylaten
1 - 30 % in der Trockenmasse beträgt.
4. Lot - oder Schweissmaterial nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein Gehalt an Methacrylaten
2 - 20 % in der Trockenmasse beträgt.
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5. Lot- oder Schweissmaterial nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymeren Methacrylate Methy!methacrylate bis Nony!methacrylate sind.
6. Lot- oder Schweissmaterial nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymeren Methacrylate Methy!methacrylate bis Buty!methacrylate sind. .
7. Lot- oder Schweissmaterial nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymeren Methacrylate Mischpolymerisate verschiedener Methacrylate sind.
8. Lot- oder Schweissmaterial nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerisationsgrad der Methacrylate zwischen 25.000 und 250.000 liegt.
9. Verfahren nach Patentanspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die homogene Benetzung unter Zuhilfenahme organischer Lösungsmittel herbeigeführt wird.
10· Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel Ketone, Ester, Benzindestillate, Aromate oder Chlorkohlenwasserstoffe verwendet werden.
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11. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die homogene Benetzung und die Formgebung durch Heissextrusion erfolgen.
12 . Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung unter gleichzeitiger Verdichtung erfolgt.
13. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung durch Pressen oder Extrudieren erfolgt.
14. Verfahren nach Patentanspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung ohne nennenswerte Verdichtung erfolgt.
15. Verfahren nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung durch Tauchen oder Aufstreichen erfolgt.
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