DE3331212A1 - METHOD FOR THE EXTENSIVE WHISKER EXEMPTION OF GALVANIC TINNED GOODS - Google Patents
METHOD FOR THE EXTENSIVE WHISKER EXEMPTION OF GALVANIC TINNED GOODSInfo
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Description
D I PL.-I NQ. J. RICHTER \,''\.: ' ''.."·''.."■ ' :,.:'.PAT E N TA N WA LTt DIPL.-ING. F. WERDERMANNDI PL.-I NQ. J. RICHTER \, '' \. : '''.."·''.."■' : ,. : '.PAT EN TA N WA LTt DIPL.-ING. F. WERDERMANN
. VERTRETER BEIM EPA ■ PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO ■ MANDATAIRES AGREES PRES L1OE . REPRESENTATIVE AT THE EPO ■ PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO ■ MANDATAIRES AGREES PRES L 1 OE
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Anmelder:Applicant:
Karl Neumayer Gesellschaft m.b.H.,
A42525 GünselsdorfKarl Neumayer Gesellschaft mbH,
A42525 Günselsdorf
Verfahren zum weitgehenden. Whiskerfreistellen von
galvanisch verzinntem GutProcedure for extensive. Whisker exemptions from
electro-tinned goods
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum weitgehenden Whiskerfreistellen von galvanisch verzinntem Gut, insbesondere von galvanisch verzinnten Drähten.The invention relates to a method for largely removing whiskers of electro-tinned goods, especially of electro-tinned wires.
Beim Verzinnen, insbesondere von Drähten oder Leiterbahnen besteht das Problem der Whiskerbildung. Diese aus fadenförmigen Einkristallen bestehenden Whisker wachsen auf Zinn, beispielsweise, bei verzinnten Drähten oder Leiterbahnen, auf und können zu mannigfaltigen Störungen, wie z.B. Kurzschlüssen bei Leiterbahnen führen, indem sie von einer Leiterbahn zur anderen wachsen und diese überbrücken. Die Ursache dieser Whiskerbildung liegt in den Spannungen in der aufgebrachten Schicht aus Zinn bzw. Zinnlegierung. Bauen sich diese Spannungen im Laufe der Zeit durch Alterung ab, so kommt es zur Bildung von Whiskern zufolge der freigewordenen Energie.When tinning, in particular of wires or conductor tracks the problem of whisker formation. These whiskers, consisting of thread-like single crystals, grow on tin, for example, with tinned wires or conductor tracks, and can lead to a variety of faults, such as short circuits in conductor tracks lead by growing from one conductor track to another and bridging them. The cause of this whisker formation lies in the stresses in the applied layer of tin or tin alloy. These tensions build up over time With aging, whiskers form as a result of the energy released.
Es sind bereits verschiedene Maßnahmen zur Vermeidung einer derartigen nachteiligen Whiskerbildung bekannt. Wird das Zinn beispielsweise aufgeschmolzen, tritt eine geringere Whiskerbildung auf. Zinnschichten die durch Feuerverzinnen oder durch Aufschmelzen von galvanisch aufgebrachten Zinnschichten erhalten werden, haben zwar den Vorteil einer geringeren Neigung 2ur Whiskerbildung, weisen jedoch den.Nachteil auf, daß insbesondere bei Drähten die aufgebrachte Zinnschicht asymmetrisch zu dem zu verzinnenden Kern liegt. Diese Asymmetrie bzw. Ungleichmäßigkeit der aufgebrachten Zinnschicht hat den Nachteil, daß sie nicht die von den einschlägigen Normen festge-Various measures for avoiding such a disadvantageous formation of whiskers are already known. Will the tin for example melted, there is less whisker formation. Tin layers by hot-dip tinning or by Melting of galvanically applied tin layers are obtained, although they have the advantage of a lower tendency 2ur whisker formation, however, have the disadvantage that in particular In the case of wires, the tin layer applied is asymmetrical to the core to be tinned. This asymmetry or unevenness the applied tin layer has the disadvantage that it does not meet the requirements of the relevant standards.
legten Mindestschichtstärken über den genannten Querschnitt aufweisen, wodurch es zu Schwierigkeiten beim Verlöten konner kann. Durch Diffusion von Atomen aus dem z.B. aus Kupfer bestehendem Kern in die aufgebrachte Zinnschicht und umgekehrt, bildet sich eine Kupfer-Zinnphase aus. Ist nun aber infolge dei genannten Ungleichmäßigkeit die Zinnschicht so dünn, daß sie . völlig von der Kupfer-Zinnphase besetzt ist, so kann keine Benetzung mehr mit Zinn im Rahmen eines darauffolgenden Verarbeit Vorganges erreicht werden. Ein solcher Bearbeitungsvorgang kanr beispielsweise im Einlöten eines Bauteiles in eine Printplatte liegen oder im Anlöten eines Drahtes an einen Bauteil, wie z.B. bei der Kondensatorherstellung, wobei es im letzteren FaIJ zu einer Verschmutzung der Elektrode kommt.laid minimum layer thicknesses over the cross-section mentioned which can lead to difficulties in soldering. By diffusion of atoms from what e.g. consists of copper Core into the applied tin layer and vice versa, a copper-tin phase is formed. But as a result it is now dei called unevenness the tin layer is so thin that it. is completely occupied by the copper-tin phase, so there can be no wetting more can be achieved with tin as part of a subsequent processing operation. Such a machining process can for example in soldering a component into a printed circuit board or in soldering a wire to a component, e.g. in the manufacture of capacitors, whereby in the latter case the electrode becomes dirty.
Der Erfindung· liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum weitgehenden Whiskerfreistellen von galvanisch verzinntem Gut, insbesondere von galvanisch verzinnten Drähten anzugeben, wobei die Erfindung darin besteht, daß das galvanisch verzinnte Gut einer nachträglichen Wärmebehandlung unterworfen wii bei welcher es ,auf eine Temperatur erwärmt wird, welche knapp unterhalb des Schmelzpunktes des galvanisch aufgebrachten Zinn! bzw. knapp unterhalb der eutektischen Temperatur der aufgebrachten Zinnlegierung liegt. Hierdurch kann der Vorteil einer durch galvanisches Verzinnen erzielten gleichmäßig dicken Zinnschicht sowie deren weitgehend whiskerfreie Ausbildung erzielt werden. Damit ist zuverlässig an jeder Stelle eine Benet barkeit der Zinnschicht und somit eine problemlose Durchführun1 The invention is therefore based on the object of specifying a method for the extensive removal of whiskers from galvanically tinned goods, in particular from galvanically tinned wires, whereby the invention consists in that the galvanically tinned goods are subjected to a subsequent heat treatment in which they are heated to a temperature which is just below the melting point of the galvanically applied tin! or just below the eutectic temperature of the tin alloy applied. In this way, the advantage of a tin layer of uniform thickness achieved by electroplating and its largely whisker-free formation can be achieved. So is reliable at any point in a Benet bility of the tin layer and thus a problem Accomplishment 1
etwaiger folgender Bearbeitungsvorgänge gesichert.any subsequent processing operations secured.
Durch die hohe Erwärmung des zu verzinnenden Materials werden die eingangs bereits genannten mechanischen Spannungen abgebaut und daher die Whiskerbildung auf relativ einfache und zuverlässige Weise unterbunden. Hiebei ist es ohne Bedeutung, ob die galvanisch aufgebrachte Zinnschicht aus reinem Zinn besteht oder aus einer Zinnlegierung, wie z.B. einer Zinn-Bleilegierung. Insbesondere bei' Zinn-Bleilegierungen mit hohem Bleianteil ist es von Vorteil wenn das erfindunsgemäße Erwärmen unter Schutzgas erfolgt.The mechanical stresses already mentioned at the beginning are reduced by the high heating of the material to be tinned and therefore whisker formation to a relatively simple and reliably prevented. It is irrelevant here whether the galvanically applied tin layer consists of pure tin or a tin alloy such as a tin-lead alloy. Especially with 'tin-lead alloys with a high lead content it is advantageous if the inventive heating under Protective gas takes place.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Verfahrens kann das verzinnte Gut bis zu etwa 5° bis etwa 300C unterhalb des Schmelzpunktes von Zinn bzw. bis knapp unterhalb der eutektischen Temperatur der Legierung erwärmt werden.According to a further advantageous embodiment of the process of the tin-plated material can be heated up to about 5 ° to about 30 0 C below the melting point of tin and up to just below the eutectic temperature of the alloy.
Bei der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung von Drähten hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Draht bzw. die Drähte kontinuierlich eine Wärmebehandlungsstrecke durchlauf eöi. Die besten Erfahrungen wurden mit einem Wärmeofen gemacht, jedoch kann die Erwärmung auch induktiv durch Infrarotbehandlung od. dgl. erfolgen. Der solcherart wärmebehandelte Draht wirdIn the heat treatment of wires according to the invention, it has proved to be particularly advantageous if the wire or wires continuously pass through a heat treatment section eöi. The best experiences have been made with a heating furnace, however, the heating can also be carried out inductively by infrared treatment or the like. The wire thus heat-treated is
zweckmäßigexpedient
sodann/einer erzwungenen Abkühlung unterworfen, d. h. er durchläuft eine Kühlstrecke die in verschiedenster an sich bekannter Weise realisiert werden kann.then / subjected to forced cooling, d. H. he goes through a cooling section which can be implemented in a wide variety of known ways.
Vorzugsweise bei verzinntem Stückgut kann dieses am zweckmäßigsten als solches in einen Wärmeofen zwecke erfindunqsgemäßer Wärmebehandlung eingebracht werden. Nach erfolgter Wärmebehandlung wird das Stückgut bevorzugt bei Raumtemperatur abkühlen gelassen.This can be most expedient, preferably in the case of tinned piece goods be introduced as such into a heating furnace for the purpose of heat treatment according to the invention. After Heat treatment, the piece goods are preferably allowed to cool at room temperature.
Claims (7)
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