Lötzinndraht mit Flussmittelfüllung Die Erfindung betrifft einen Lötzinndraht mit Flussmittelfüllung, insbesondere für Hand-, Maschi nen- und Ofenlötung.
Die Technik kennt Lötzinndrähte in Form von Hohldrähten, deren Innenraum, die sogenannte Seele, mit Flussmitteln gefüllt ist.
Die bekannten Röhrenlotzinne gewährleisten nicht, dass das Lötmittel zuerst die zu lötenden Flächen er reicht, um dort die notwendigen Reduktionsreaktionen an den Metallflächen durchzuführen, bevor das ge schmolzene Lötzinnmetall diese Zonen berührt. Da man aber im Sinne der fortschreitenden technischen Entwicklung und Kostenersparnis immer schneller löten wollte, wurden in die Röhrenlötzinne zunehmend schneller wirkende Lötmittel eingebracht. Solche besit zen jedoch den Nachteil von Korrosionsgefahren und verschlechtern an vielen Stellen die Isolationswerte von elektrischen Kriechwegen in der Nähe der Lötstel len um viele Zehnerpotenzen.
Der erfindungsgemässe Lötzinndraht mit Flussmit- telfüllung ist so ausgebildet, dass über seine ganze Länge auf seiner Umfangsfläche eine grosse Anzahl feiner Kanäle oder Vertiefungen mündet, aus denen bei der den Lötvorgang einleitenden Erwärmung Flussmit- tel auf die Lötstelle austritt.
Die praktische Ausführung dieses Erfindungsgedan kens ist auf zwei grundsätzlich verschiedenen Wegen möglich. Entweder wird das Lötmittel in bekannter Weise in einem axial innerhalb des Drahtes verlaufen den Hohlraum untergebracht, der mit Flussmittel ge füllt wird, und der Lötdraht zu einer grossen Zahl fei ner Kanäle ausgestattet, die von der Flussmittelseele durch die Wandung des Röhrenlötzinndrahtes nach aussen führen und eine vielfache Austrittsmöglichkeit des Flussmittels entweder über die ganze Oberfläche des Röhrenlötzinndrahtes oder in einer oder mehreren bevorzugten Richtungen schaffen.
Oder man begnügt sich, einen massiven Lötzinndraht ohne Axialbohrung lediglich mit einer grossen Anzahl solcher Vertiefungen auszustatten, die entweder nur in eine bestimmte Tiefe in den Draht hineinführen oder ihn auch ganz durchset zen und mit Flussmittel gefüllt sind, das durch die Erwärmung bei Beginn des Lötvorganges ausfliesst, bevor das Lötmetall selbst schmilzt.
Durch die Erfindung kann also erreicht werden, dass bei Erwärmung des Lötzinndrahtes das im Innern des Drahtes vorhandene Flussmittel, das einen Schmelzpunkt weit unter dem Schmelzpunkt des Metallmantels hat, zuerst schmilzt und durch die vielen Kanäle (dieser Ausdruck Kanäle umschliesst im nachfolgenden stets auch die Ausdrücke Querkanäle und/oder Vertiefungen ) gewissermassen ausschwitzt, die zu lötenden Flächen bedeckt, reduziert und reinigt, bevor die Schmelze des Lotes entsteht, die sich nun mit den bereits gereinigten Metallflächen unter Bildung einer richtigen Lötstelle legieren kann.
Es ist augenscheinlich, dass ein Lötzinndraht nach der Erfindung auch mit einer völlig korrosionsfreien Fluss- mittelfüllung die Lötgeschwindigkeit erheblich erhöht. Versuche ergaben, dass diese Beschleunigung bei der Handlötung fast 20 % erreichte. Die Bedeutung für die Industrie zeigt sich an einem Betrieb, der mit 1200 Löterinnen arbeitet und mit dem Lötdraht nach vorlie gender Erfindung mit dem gleichen Flussmittel im Löt zinndraht die gleiche Arbeit mit 1000 bis 1100 Löte rinnen bewältigen kann.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung des neuen Lötzinndrahtes, indem dass in einem massiven Lötzinndraht von seiner Umfangsflä che aus Vertiefungen eingestochen oder eingedrückt werden und der Draht dann durch ein Flussmittelbad gezogen wird, in welchem sich die Vertiefungen mit Flussmittel füllen, dessen Überschuss von dem Draht abgestreift wird, der darauf abgekühlt wird.
Eine Vorrichtung zur Herstellung von Vertiefungen im Lötzinndraht, die in eine Umfangsfläche münden, kann aus einem oder mehreren Walzenpaaren beste hen, die Nuten enthalten, an der Berührungszone der beiden Walzen eines Paares den durchlaufenden Löt- zinndraht umfassen und in der Nutentiefe eine grosse Zahl von stichelartigen Vorsprüngen, z. B. in Form von Zähnen, enthalten, die in den Lötzinndraht beim Durchgang in dichter Reihenfolge taschenartige Vertie fungen einstechen.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des neuen Lötzinndrahtes sowie eine Vorrichtung zur An bringung von Kanälen in einem Lötzinndraht.
Fig. 1 der Zeichnung ist ein Längsschnitt eines Röhrenlötzinndrahtes 1 mit Kanälen 2 und der Füllung 3, die bei Erwärmung durch die Kanäle 2 austreten und vor dem Schmelzen des Lotes 1 die Metallflächen für die Lötung vorbereiten kann.
Fig. 2 ist ein Querschnitt eines solchen Drahtes, senkrecht zur Drahtachse. Hier sind jeweils vier Kanäle 2 in einer Ebene oder über eine bestimmte Drahtlänge verteilt rechtwinklig zueinander angeord net.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine andere Anordnung der Kanäle 2 zueinander, um beispielsweise einen stär keren Austritt der Füllung 3 in einer bevorzugten Richtung - in Fig. 3 nach unten - zu ermöglichen.
Fig. 4 bis 6 zeigen in gleicher Darstellungsweise die Anordnung der Erfindung an einem massiven Lötzinn draht, wobei gleiche Bezugszeichen gebraucht sind.
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf ein Teilstück eines so ausgebildeten Massivdrahtes 1, der Form und Lage der langgestreckten Austrittsöffnungen flussmittelgefüllter Kanäle 2b einer Kanalreihe im Draht erkennen lässt.
Da in diesem Fall der Fig. 4-7 der axiale Hohl raum des Drahtes für die Aufnahme einer ausreichen den Flussmittelmenge fortfällt, ist es erforderlich, das Aufnahmevolumen der Querkanäle 2b für das Fluss- mittel zu vergrössern. Das kann durch Erhöhung der Zahl der Querkanäle, durch Vergrösserung ihres Durchmessers oder ihrer Tiefe geschehen.
Im allgemeinen gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung, dass im Bereich einer bestimmten Längenein heit des Drahtes das Füllgewicht des Flussmittels in den Kanälen bzw. in den Kanälen und in dem axialen Hohlraum des Drahtes, zwischen 0,5 und 4,5 % des Metallgewichtes des Lötzinndrahtes in diesem Längen bereich beträgt. Bei Anwendung der Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 4-7 wird es möglich, die auf eine Längeneinheit des Drahtes entfallende Fluss- mittelmenge wesentlich unter 3,5 Gew.-% herabzuset zen, und zwar sogar bis etwa 0,1 %. Dadurch lässt sich das Auslaufen überschüssigen Kolophoniums an den Lötstellen vermeiden, was besonders wichtig bei der Lötung von Miniaturschaltungen ist.
Da das Flussmittel bei der Herstellung des Drahtes nach Fig. 4-7 bei seiner Herstellung nicht mehr den Temperaturen von 120 bis 140 beim Herstellen von Röhrenlötzinn nach Fig. 1-3 ausgesetzt wird, können Aktivatoren wie z. B. Hydrazinverbindungen im Fluss- mittel verwendet werden, die bei solchen Temperatu ren nicht mehr verwendbar wären. Ausserdem zeich nen sich Lötdrähte nach Fig. 4-7 gegenüber perforier ten Röhrenlötzinndrähten nach Fig. 1-3 durch eine höhere mechanische Festigkeit aus. Das ist von beson derer Wichtigkeit für das Maschinenlöten, bei dem die Zinndrahtzuführung automatisiert ist. Ausserdem wird durch den Verzicht auf die Ausbildung des Drahtes als Hohldraht die Herstellung des Lötdrahtes wesentlich vereinfacht und verbilligt.
Um eine befriedigende Arbeitsweise mit der Erfin dung zu erreichen, muss Zahl, Form und Richtung der feinen Kanäle zweckentsprechend gewählt werden. Die Zahl der Kanäle soll mindestens etwa 500/m Draht bei etwa gleichem Abstand voneinander betragen. Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung werden wenigstens zwei solcher Gruppen, auf den Umfang verteilt, vorgesehen. Eine weitere bevorzugte und universell brauchbare Ausführung sieht etwa 2000-4000 und mehr Kanäle/m Draht vor. Einzelne Gruppen oder auch alle Querkanäle können auf paral lel zur Achse des Lötdrahtes verlaufenden Linien oder auch durch Versetzung der Kanäle oder ihrer Gruppen gegeneinander auf schraubenförmig verlaufenden Linien angeordnet sein. Im allgemeinen ist anzustre ben, dass auf etwa je 2 mm des Lötdrahtes mindestens zwei auf den Umfang verteilte, z.
B. sich gegenüberlie gende Kanäle entfallen, so dass für jede Lötung durch wenigstens einen Kanal eine optimale Flussmittelmenge rechtzeitig zur Verfügung gestellt wird.
Die Form, insbesondere Durchmesser und Tiefe der Querkanäle müssen natürlich unter Berücksichti gung aller Umstände, insbesondere etwaiger Kapillar kräfte, so gewählt werden, dass das Ausfliessen des durch Erwärmung leichtflüssigen Flussmittels aus den Kanälen bei der Lötung oder seine Einbringung bei der Herstellung des Drahtes nicht erschwert oder gar un möglich gemacht wird.
Vorzugsweise werden die Kanäle so ausgebildet, dass sie sich zur Oberfläche des Metallmantels hin konisch erweitern.
Die durch die Erfindung angestrebte Wirkung kann bei der Ausführungsform nach den Fig. 1-3 noch dadurch beschleunigt werden, dass die Kanäle bereits bei bzw. im Anschluss an die Herstellung des Drahtes durch eine zum Schmelzen des Flussmittels ausrei chende, aber unterhalb des Schmelzpunktes des Lotes bleibende Temperaturbehandlung mit Flussmittel aus der Flussmittelseele 3 gefüllt werden, wie dies in Fig. 1 bis 2a angedeutet ist. Zweckmässig wird der so behan delte Draht unmittelbar nach der Wärmebehandlung abgekühlt, um sicherzustellen, dass die Flussmittelfül- lung erstarrt, sobald die Kanäle gefüllt sind und bevor eine wesentliche Menge derselben an die Oberfläche des Drahtes austreten kann.
Eine einfache Art zur Herstellung der Kanäle 2 in einem Lötzinn nach vorliegender Erfindung ist ein Walzprozess mit Hilfe eines Stichelwalzenpaares. In die Umfangsfläche jeder Walze ist eine Nute einge dreht; in deren Grund sich in einer oder beiden Walzen eine grosse Zahl von nadelförmigen Erhebungen befin det. Während des Durchlaufens des Lötzinndrahtes werden in seine Wandung fortlaufende Kanäle einge stochen, die bei Röhrenlötzinndraht bis in die Fluss- mittelfüllung in der axialen Bohrung des Drahtes hin einreichen und bei massivem Lötzinndraht in ge wünschter Tiefe bzw. den ganzen Draht durchdringend angebracht werden.
Durch mehrere hintereinander ge schaltete Walzenpaare, deren Achsen zueinander ge neigt sind, kann die Herstellung der Kanäle in ge wünschter Winkelstellung zueinander erfolgen.
Wenn sich die bei der Herstellung der Kanäle ent stehende Rauhhheit der Oberfläche des Lötzinndrahtes störend auswirkt, z. B. bei automatischen Vorschub- und Dosierungsmaschinen, kann der fertige Röhrenlöt- zinndraht noch durch einen Glättungsziehstein gezogen werden, wodurch eine Glättung der Oberfläche erfolgt.
Fig. 8 und 9 zeigen in Ansicht und in vergrösser- tem Teilschnitt eine Stichelvorrichtung zur maschinel- len Erzeugung der Kanäle oder Vertiefungen im Löt- draht.
Jede der beiden Walzen besteht aus zwei in der Mittelebene der umlaufenden Nut 4 unterteilten Hälf ten 5 und 6. Bei ihrer Verbindung, z. B. mit Hilfe von Schraubenmuttern 7, wird zwischen beide Hälften ein dünnes Stahlblatt 8 gelegt, welches ähnlich einem Kreissägeblatt eine geschliffene Verzahnung 10 am Umfang trägt. Die Zähne 10, deren Form die Form der Kanäle 2, z. B. eine Konusform, bestimmt, ragen in die Nuten 4 soweit hinein, wie es die Tiefe der in der Lötdrahtwandung zu erzeugenden Kanäle erfor dert.
Sie werden nach aussen dünner geschliffen, um eine bessere Schneidwirkung zu erhalten, und danach poliert, um ein Verschmieren der Zähne mit der Löt zinnlegierung stark zu verlangsamen bzw. auszuschlies- sen. Für den Walzprozess kann zu dem gleichen Zweck ein flüssiges Trennmittel auf die Oberfläche des Löt- drahtes und/oder das Perforierungswerkzeug 8 bzw. 10 aufgetragen werden. Dieses Trennmittel soll eher löt- fördernd sein als löthemmend. Ein Trennmittel mit sehr niedrigem Schmelzpunkt ist besonders vorteilhaft. Geeignet ist z. B. eine Lösung von Rindertalg, Palmöl oder dergleichen.
Die Grösse der halbrunden Nut beider Walzen wird so gewählt, dass der von beiden Nuten an der Berüh rungszone 9 beider Walzen umschlossene Querschnitt um geringes grösser ist als der Umfang des Lötdrahtes. Die Walzenpaare sind in einem Rahmen 12 einstellbar gelagert und können erforderlichenfalls mit einem An trieb wenigstens einer der beiden Walzenachsen in be kannter Weise ausgestattet sein.
Verwendet man mehrere Walzenpaare hintereinan der, um winklich zueinander angeordnete Kanäle zu erzeugen, so müssen diese Walzenpaare synchron ange trieben werden, besonders wenn der Röhrenlötzinn draht eine geringe Festigkeit besitzt.
Die angegebenen Möglichkeiten der Herstellung des Lötzinndrahtes nach vorliegender Erfindung sollen nur Beispiele sein. Andere Herstellungsarten sind nicht ausgeschlossen.
Die Erfindung schafft die Möglichkeit, auch noch Zinnlötdrähte von 2 mm Durchmesser und darunter für kurzzeitige, beispielsweise etwa 1 Sekunde dau ernde Handlötungen feiner Lötstellen herzustellen, die einwandfreie Lötergebnisse zeigen.
Die Form der Querkanäle ist eine beliebige und sie brauchen nicht nur einzeln angeordnet zu werden, son dern können auch als Zweigkanäle ausgebildet, bzw. mit Abzweigungen versehen sein, die an verschiedenen Stellen der äusseren Umfangsfläche des Lötzinndrahtes ins Freie münden.
Wenn keine Flussmittelseele 3 vorhanden ist, kann die Füllung der einzelnen Querkanäle, bzw. Querver tiefungen, im Draht mit Flussmittel dadurch erleichtert werden, dass nach Erzeugung dieser Vertiefungen 2 in einem Massivdraht diese mit einer gut netzenden Flüs sigkeit ausgefüllt werden, deren Verdampfungspunkt oberhalb Raumtemperatur und bei oder unterhalb des Schmelzpunktes des Flussmittels liegt. Wird der Draht in diesem Zustand durch ein aus dem geschmolzenen Flussmittel bestehendes Bad geleitet, so verdampft die Flüssigkeit sofort, und der entstehende Leerraum wird schnell und gleichmässig von dem Flussmittel einge nommen.
Der am Drahtumfang hängenbleibende Über- fluss des Flussmittels wird durch eine Abstreifvorrich- tung beseitigt und der Draht sofort gekühlt. Ein weiteres Mittel zur Sicherstellung einer voll ständigen Füllung der kanalartigen Vertiefungen von aussen her bietet eine Beschallung des Drahtes oder des Flussmittelbades oder beider Teile. Die vorgenann ten Mittel können natürlich auch in beliebiger Kombi nation miteinander zur Anwendung gelangen.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Herstel lungsweise wird im nachstehenden beschrieben: Ein Massivdraht aus Lötzinn mit einem Durchmes ser von 1,5 mm wird durch eine oder vorzugsweise mehrere in verschiedenen Ebenen arbeitende Stichel vorrichtungen gemäss Fig. 8 und 9 geschickt. Die Zähne 10 des Werkzeuges 8 erzeugen im Nutenboden die von aussen nach innen konvergierenden kanalarti gen Vertiefungen 2 im Lötzinndraht 1.
Nach Passieren der Stichelungwerkzeuge passiert der Draht z. B. ein Alkoholbad, für das technischer denaturierter Spiritus Verwendung finden kann, dem unter Umständen noch ein Netzmittel von in gleichen Grenzen liegender Flüchtigkeit zugesetzt ist. Dabei fül len sich die kanalartigen Vertiefungen des Drahtes mit Spiritus. Der Draht wird in diesem Zustand durch ein durch Erwärmung verflüssigtes Flussmittelbad ge schickt. Als Flussmittel findet z. B. eine Mischung von Kolophonium oder synthetischem Harz mit Aktivato ren Verwendung, deren Erstarrungspunkt oberhalb von etwa 60 liegt und die unter Durchlaufen eines visko sen Zustandes unterhalb etwa 150 in einen leichtflüs sigen Zustand übergeht. Die Temperatur dieses leicht flüssigen Schmelzbades liegt zwischen 90 und 110 .
Bei Eintritt in das Flussmittelbad verdampft der Spiri tus momentan, und dafür füllt das Flussmittel die kanalartigen Vertiefungen praktisch vollständig aus. Dieser Vorgang kann noch durch eine Beschallung des Bades, des Drahtes oder beider unterstützt werden. Der Draht verlässt das Bad durch einen Abstreifer, durch den überschüssiges Flussmittel vom Draht abge streift wird und in das Bad zurückläuft. Sobald der Draht ausserhalb des Bades in den Bereich normaler Raumtemperatur gelangt und dabei zweckmässig noch zusätzlich gekühlt wird, beispielsweise durch Anblasen mit kühler Luft, erstarrt das Flussmittel in den Kanä len, so dass der Draht nunmehr gebrauchsfertig ist und in geeigneter Form aufgewickelt werden kann.
Der erfindungsgemässe Lötzinndraht verhindert das bisher unvermeidliche Spritzen sowie das zu starke Nachfliessen des durch die Erwärmung flüssig gewor denen Flussmittels insbesondere bei schnellen Lötfol- gen, welches bei bisher bekannten Röhrenlötzinndräh ten mit Flussmittelseele die Ursache dafür war, dass bei der Lötung vieler Lötstellen unmittelbar nachein ander nach einiger Zeit eine ungenügende Flussmittel- menge vorliegt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass auch bei schnellen Lötfolgen keinerlei Einschlüsse von Flussmitteln in der Lötperle erfolgen.
Der erfindungsgemässe Lötdraht ist für alle Löt- techniken zu verwenden. Erfindungsgemäss ist er be sonders vorteilhaft für die sogenannte einseitige Löt- technik geeignet, die z. B. bei der Lötung auf gedruck ten Schaltungen und in der Mikrotechnik verwendet wird.
Die einseitige Löttechnik besteht darin, dass sich der Lötdraht zu Beginn der Lötreaktion zwischen Löt stelle und Lötkolben befindet; durch die Hitze des Löt kolbens wird dann die benötigte Lötmenge auf d#'.e zu lötende Stelle aufgeschmolzen und dadurch gleichzeitig die für die Verlötung benötigte Wärmemenge durch die geschmolzene Lotmenge übertragen.
Als weiterer Vorteil, vorzugsweise bei Anwendung der zuletzt beschriebenen einseitigen Löttechnik, kann die Löttemperatur - bei gleicher Lötgeschwindigkeit bis zu 50 C gegenüber der Arbeitsweise mit den bis her bekannten Lötdrähten erniedrigt werden, wodurch das Löten von wärmeempfindlichen Bauteilen sehr er leichtert, ja manchmal erst ermöglicht wird.
Es kann zweckmässig sein, die Mündungen der mit Flussmittel gefüllten Kanäle nach Aussen durch eine Lackschicht abzuschliessen, sei es, um einen unbeab sichtigten Austritt des Flussmittels zu verhindern, sei es, um dieses gegen Luftzutritt oder Berührung von aussen zu schützen. Diese Lackschicht darf natürlich an der Luft nicht aushärten und muss analog dem Flussmittel im gleichen Temperaturbereich wie dieses fliessbar werden wie beispielsweise plastifiziertes Kolo phonium.
Tin solder wire with flux filling The invention relates to a tin solder wire with flux filling, in particular for manual, machine and furnace soldering.
Technology knows soldering tin wires in the form of hollow wires, the interior of which, the so-called core, is filled with flux.
The known tubular soldering troughs do not ensure that the solder first reaches the surfaces to be soldered to carry out the necessary reduction reactions on the metal surfaces before the molten solder metal touches these zones. However, since one wanted to solder ever faster in the sense of advancing technical development and cost savings, increasingly faster-acting solder was introduced into the tube soldering tin. However, they have the disadvantage of the risk of corrosion and in many places worsen the insulation values of electrical leakage paths in the vicinity of the soldering points by many powers of ten.
The solder wire according to the invention with flux filling is designed so that a large number of fine channels or depressions open out over its entire length on its circumferential surface, from which flux emerges onto the soldering point when the soldering process is heated.
The practical implementation of this concept of the invention is possible in two fundamentally different ways. Either the solder is housed in a known manner in a cavity running axially within the wire, which is filled with flux, and the solder wire is equipped with a large number of fei ner channels that lead from the flux core through the wall of the tubular solder wire to the outside and create multiple opportunities for the flux to escape either over the entire surface of the tubular solder wire or in one or more preferred directions.
Or one is content to equip a massive tin solder wire without an axial bore with a large number of such depressions that either only lead into the wire to a certain depth or that penetrate it completely and are filled with flux that is heated up at the beginning of the soldering process flows out before the solder itself melts.
With the invention it can be achieved that when the solder wire is heated, the flux present inside the wire, which has a melting point far below the melting point of the metal jacket, melts first and through the many channels (this term channels always includes the expressions below Cross channels and / or depressions) to a certain extent sweat out, cover, reduce and clean the surfaces to be soldered before the solder melts, which can now alloy itself with the already cleaned metal surfaces to form a correct soldering point.
It is evident that a solder wire according to the invention, even with a completely corrosion-free flux filling, considerably increases the soldering speed. Tests have shown that this acceleration reached almost 20% in manual soldering. The importance for the industry is shown by a company that works with 1200 female solderers and with the soldering wire according to the present invention with the same flux in the soldering wire can cope with the same work with 1000 to 1100 soldering channels.
The invention further relates to a method for producing the new tin solder wire by piercing or pressing recesses in a solid tin solder wire from its peripheral surface and then pulling the wire through a flux bath in which the recesses are filled with flux, the excess of which is the wire is stripped, which is then cooled.
A device for producing recesses in the solder wire, which open into a circumferential surface, can consist of one or more pairs of rollers that contain grooves, the continuous solder wire at the contact zone of the two rollers of a pair and a large number of groove depths spike-like projections, e.g. B. in the form of teeth, which pierce the solder wire when passing in a tight sequence pocket-like Vertie fungen.
The drawing shows exemplary embodiments of the new solder wire and a device for attaching channels in a solder wire.
1 of the drawing is a longitudinal section of a tubular solder wire 1 with channels 2 and the filling 3, which emerge through the channels 2 when heated and can prepare the metal surfaces for soldering before the solder 1 is melted.
Fig. 2 is a cross section of such a wire, perpendicular to the wire axis. Here are four channels 2 in a plane or distributed over a certain length of wire at right angles to each other angeord net.
Fig. 3 shows in cross section a different arrangement of the channels 2 to each other, for example, a stronger exit of the filling 3 in a preferred direction - in Fig. 3 down - to allow.
4 to 6 show the arrangement of the invention on a solid tin solder wire, the same reference numerals being used.
7 is a plan view of a section of a solid wire 1 designed in this way, which shows the shape and position of the elongated outlet openings of flux-filled channels 2b of a row of channels in the wire.
Since in this case of FIGS. 4-7 the axial hollow space of the wire for receiving a sufficient quantity of flux is omitted, it is necessary to enlarge the receiving volume of the transverse channels 2b for the flux. This can be done by increasing the number of transverse channels, by increasing their diameter or their depth.
In general, applies to all embodiments of the invention that in the range of a certain length unit of the wire, the fill weight of the flux in the channels or in the channels and in the axial cavity of the wire, between 0.5 and 4.5% of the metal weight of the Soldering tin wire in this length range. When using the embodiment of the invention according to FIGS. 4-7, it becomes possible to reduce the amount of flux allotted to a unit of length of the wire to below 3.5% by weight, and indeed even to about 0.1%. This prevents excess rosin from running out of the soldered joints, which is particularly important when soldering miniature circuits.
Since the flux during the manufacture of the wire according to FIGS. 4-7 is no longer exposed to temperatures of 120 to 140 during the manufacture of tubular solder according to FIGS. 1-3, activators such as. B. hydrazine compounds are used in the flux, which would no longer be usable at such temperatures. In addition, solder wires according to Fig. 4-7 are distinguished by a higher mechanical strength compared to perforated tubular soldering tin wires according to Fig. 1-3. This is particularly important for machine soldering, where the tin wire feed is automated. In addition, by dispensing with the formation of the wire as a hollow wire, the manufacture of the soldering wire is considerably simplified and made cheaper.
In order to achieve satisfactory operation with the invention, the number, shape and direction of the fine channels must be selected appropriately. The number of channels should be at least about 500 / m wire with about the same distance from one another. According to a further preferred feature of the invention, at least two such groups are provided, distributed over the circumference. Another preferred and universally usable embodiment provides about 2000-4000 and more channels / m of wire. Individual groups or all of the transverse channels can be arranged on lines running paral lel to the axis of the solder wire or by offsetting the channels or their groups from one another on helically running lines. In general, it is desirable that for about 2 mm of the solder wire at least two distributed around the circumference, e.g.
B. opposing channels are omitted, so that an optimal amount of flux is made available in time for each soldering through at least one channel.
The shape, in particular the diameter and depth of the transverse channels must, of course, be selected taking into account all circumstances, especially any capillary forces, so that the flow of the flux, which is easy to flow due to heating, from the channels during soldering or its introduction during the manufacture of the wire is not difficult or even made impossible.
The channels are preferably designed in such a way that they widen conically towards the surface of the metal jacket.
The effect sought by the invention can be accelerated in the embodiment according to FIGS. 1-3 by the fact that the channels are already in or after the production of the wire by a sufficient to melt the flux, but below the melting point of the Solder permanent temperature treatment are filled with flux from the flux core 3, as indicated in Fig. 1 to 2a. The wire treated in this way is expediently cooled immediately after the heat treatment in order to ensure that the flux filling solidifies as soon as the channels are filled and before a substantial amount of them can escape to the surface of the wire.
A simple way of producing the channels 2 in a tin solder according to the present invention is a rolling process with the aid of a pair of stylus rollers. In the peripheral surface of each roller a groove is turned; in the bottom of which there is a large number of needle-shaped elevations in one or both rollers. As the solder wire runs through its wall, continuous channels are pierced, which, in the case of tubular solder wire, extend into the flux filling in the axial bore of the wire and, in the case of solid solder wire, are attached to the desired depth or penetrate the entire wire.
Several pairs of rollers connected one behind the other, the axes of which are inclined towards one another, can be used to produce the channels in the desired angular position.
If the roughness of the surface of the tin solder wire arising during the manufacture of the channels has a disruptive effect, for. B. in automatic feed and metering machines, the finished tube solder wire can be pulled through a smoothing die, which smooths the surface.
8 and 9 show, in a view and in an enlarged partial section, a stylus device for the machine production of the channels or depressions in the solder wire.
Each of the two rollers consists of two halves 5 and 6 subdivided in the center plane of the circumferential groove 4. B. with the help of nuts 7, a thin steel blade 8 is placed between the two halves, which similar to a circular saw blade has a ground toothing 10 on the circumference. The teeth 10, the shape of which corresponds to the shape of the channels 2, e.g. B. a cone shape, determined, protrude into the grooves 4 as far as the depth of the channels to be generated in the Lötdrahtwandung requires.
They are ground thinner on the outside in order to achieve a better cutting effect and then polished in order to slow down or exclude the smearing of the teeth with the tin alloy. For the same purpose, a liquid release agent can be applied to the surface of the solder wire and / or the perforating tool 8 or 10 for the rolling process. This release agent should be more conducive to soldering than solder inhibiting. A release agent with a very low melting point is particularly advantageous. Suitable is e.g. B. a solution of beef tallow, palm oil or the like.
The size of the semicircular groove of both rollers is chosen so that the cross section enclosed by the two grooves on the contact zone 9 of both rollers is slightly larger than the circumference of the solder wire. The pairs of rollers are adjustable in a frame 12 and can, if necessary, be equipped with a drive to at least one of the two roller axes in a known manner.
If several pairs of rollers are used behind one another in order to generate channels arranged at an angle to one another, these pairs of rollers must be driven synchronously, especially if the wire soldering tube has a low strength.
The specified possibilities for producing the tin solder wire according to the present invention are only intended to be examples. Other types of production are not excluded.
The invention creates the possibility of also tin soldering wires 2 mm in diameter and below for short-term, for example about 1 second long lasting manual soldering of fine soldering points to produce the perfect soldering results.
The shape of the transverse channels is any and they not only need to be arranged individually, but countries can also be designed as branch channels or provided with branches that open into the open at various points on the outer circumferential surface of the solder wire.
If there is no flux core 3, the filling of the individual transverse channels or transverse depressions in the wire with flux can be facilitated by the fact that after these depressions 2 have been created in a solid wire, they are filled with a well-wetting liquid whose evaporation point is above room temperature and is at or below the melting point of the flux. If the wire is passed through a bath consisting of the molten flux in this state, the liquid evaporates immediately and the resulting empty space is quickly and evenly taken up by the flux.
The excess of the flux remaining on the wire circumference is removed by a scraper device and the wire is immediately cooled. Another means of ensuring that the channel-like depressions are completely filled from the outside is provided by sonication of the wire or the flux bath or both parts. The aforementioned means can of course also be used in any combination with one another.
An embodiment of such a manufacture is described below: A solid wire made of tin solder with a diameter of 1.5 mm is sent through one or preferably several burin devices according to FIGS. 8 and 9 working in different planes. The teeth 10 of the tool 8 produce the channel-like depressions 2 in the solder wire 1, which converge from the outside inward, in the groove base.
After passing the piercing tools, the wire passes z. B. an alcohol bath, for which technical denatured alcohol can be used, to which a wetting agent of the same volatility is added under certain circumstances. The channel-like depressions in the wire fill with alcohol. In this state, the wire is sent through a flux bath that has been liquefied by heating. As a flux z. B. a mixture of rosin or synthetic resin with Aktivato Ren use, the freezing point of which is above about 60 and which passes through a visko sen state below about 150 in a light liquid state. The temperature of this slightly liquid melt pool is between 90 and 110.
When entering the flux bath, the spirit evaporates momentarily, and the flux fills the channel-like depressions practically completely. This process can be supported by sounding the bath, the wire or both. The wire exits the bath through a scraper, through which excess flux is wiped off the wire and runs back into the bath. As soon as the wire reaches normal room temperature outside the bath and is expediently additionally cooled, for example by blowing cool air on it, the flux solidifies in the channels so that the wire is now ready for use and can be wound up in a suitable form.
The tin solder wire according to the invention prevents the hitherto unavoidable splashing as well as the excessive continued flow of the flux which has become liquid due to the heating, especially in the case of rapid soldering sequences, which in previously known tubular soldering tin wires with a flux core was the cause that many soldering points were soldered immediately one after the other after a while there is insufficient flux.
Another important advantage is that even with fast soldering sequences, no inclusions of flux occur in the solder bump.
The solder wire according to the invention can be used for all soldering techniques. According to the invention, it is particularly advantageous for the so-called one-sided soldering technique that z. B. is used in the soldering on printed th circuits and in microtechnology.
The one-sided soldering technique consists in the solder wire being located between the soldering point and the soldering iron at the beginning of the soldering reaction; The heat of the soldering iron then melts the required amount of solder onto the point to be soldered and thereby simultaneously transfers the amount of heat required for the soldering through the melted amount of solder.
As a further advantage, preferably when using the one-sided soldering technique described last, the soldering temperature can be reduced by up to 50 C compared to the method of working with the previously known soldering wires at the same soldering speed, which makes the soldering of heat-sensitive components much easier, sometimes even possible becomes.
It can be useful to close the mouths of the flux-filled channels from the outside with a layer of varnish, either to prevent the flux from escaping unintentionally, or to protect it against the ingress of air or contact from outside. This lacquer layer must of course not harden in the air and, like the flux, must be able to flow in the same temperature range as this, for example plasticized colophonium.