DE202022101184U1 - Solder with filler core - Google Patents
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Abstract
Lot mit Füllkern, dadurch gekennzeichnet, das Folgendes umfasst:einen Lotlegierungsmantel;einen Füllkern, der in dem Lotlegierungsmantel umhüllt ist und einen niedrigschmelzenden Füllkerndraht und ein Zwischenflussmittel, das um den niedrigschmelzenden Füllkerndraht herum gefüllt ist, umfasst, wobei das Zwischenflussmittel ein Flussmittel für den Lotlegierungsmantel ist;wobei der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen niedrigschmelzenden Lotmantel und einen niedrigschmelzenden Flussmittelinnenkern, der von dem niedrigschmelzenden Lotmantel umhüllt ist, umfasst, wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern ein Flussmittel für den niedrigschmelzenden Lotmantel ist;wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der niedrigschmelzende Lotmantel, und der niedrigschmelzende Lotmantel einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der Lotlegierungsmantel.A filled core solder, characterized in that it comprises:a solder alloy jacket;a filler core encased in the solder alloy jacket and comprising a low melting point filler core wire and an intermediate flux filled around the low melting point filler wire, the intermediate flux being a flux for the solder alloy jacket is;wherein the low-melting point filler-core wire comprises a low-melting point solder jacket and a low-melting point flux inner-core which is encased by the low-melting point solder coat, wherein the low-melting point flux inner-core is a flux for the low-melting point solder coat;wherein the low-melting point flux inner-core has a lower melting point than the low-melting point solder coat,and the low melting point solder shell has a lower melting point than the solder alloy shell.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung gehört zum Bereich der Lötmaterialien und bezieht sich insbesondere auf ein Lot mit Füllkern mit ausgezeichneter Nahtfüllleistung.This invention belongs to the field of soldering materials and more particularly relates to a filler-core solder with excellent seam-filling performance.
Stand der TechnikState of the art
Beim Löten schmilzt das Lot in einen flüssigen Zustand, während das Grundmaterial im festen Zustand bleibt. Das flüssige Lot benetzt, kapillar fließt, füllt, breitet sich aus, interagiert mit dem Grundmetall (löst, diffundiert oder erzeugt intermetallische Verbindungen) in dem Spalt oder der Oberfläche des Grundmetalls, kühlt ab und verfestigt sich, um eine feste Verbindungsstelle zu bilden.In soldering, the solder melts into a liquid state while the base material remains in the solid state. The liquid solder wets, capillary flows, fills, spreads, interacts with the base metal (dissolves, diffuses, or creates intermetallic compounds) in the gap or surface of the base metal, cools, and solidifies to form a strong joint.
Neben dem Benetzen und Ausbreiten des Lotes auf dem Grundmaterial sind auch das Fließen des Lotes und der Prozess der Kapillarfüllung entscheidende Komponenten beim Löten. Da sich die Lötbauteile immer weiter in Richtung Präzision entwickeln, ist der vorbehaltene Lötfugenspalt immer kleiner. Dies stellt immer höhere Anforderungen an die Nahtfüllleistung des Lotes. Hochleistungsfähige Lötmaterialien können dazu beitragen, die Abmessungen der gesamten Lötbauteile genau zu steuern, die Qualität der Lötverbindungsstellen zu optimieren und Produktunterstützung für die Durchführbarkeit von Verbindungen neuer Materialien zu bieten.In addition to the wetting and spreading of the solder on the base material, the flow of the solder and the process of capillary filling are also crucial components in soldering. As soldering components continue to evolve towards precision, the reserved solder joint gap is becoming smaller and smaller. This places increasing demands on the seam filling performance of the solder. High-performance solder materials can help to precisely control the dimensions of the entire soldering component, optimize the quality of solder joints, and provide product support for the feasibility of joining new materials.
Die wichtigsten Faktoren, die Nahtfüllung des Lotes beeinflussen, sind die Temperatur, der vorbehaltene Spalt, die Benetzbarkeit zwischen dem flüssigen Lot und dem festen Lötmetall und so weiter. Beim Löten besteht die Anforderung an das flüssige Lot vor allem nicht in der freien Ausbreitung entlang der Oberfläche des festen Grundmaterials, sondern in der Ausfüllung aller Spalte in der Lötfuge. Das flüssige Lot fließt im Lötfugenspalt aufgrund der Kapillarwirkung. Ob die Spalte vollständig ausgefüllt sind oder nicht, wirkt dies sich direkt auf das Verhalten der Lötverbindungsstelle aus.The most important factors affecting the fillet of the solder are the temperature, the reserved gap, the wettability between the liquid solder and the solid solder, and so on. When soldering, the main requirement for the liquid solder is not to spread freely along the surface of the solid base material, but to fill all the gaps in the soldering joint. The liquid solder flows in the solder joint gap due to capillary action. Whether the gaps are completely filled or not directly affects the behavior of the solder joint.
Um die Nahtfüllleistung des Lotes zu verbessern, werden in der Regel den herkömmlichen Loten auf Kupfer- oder Silberbasis, die durch Schmelzen, Gießen, Walzen, Strangpressen, Ziehen und andere Verfahren hergestellt werden, Elemente mit niedrigem Schmelzpunkt wie Sn und In zugesetzt. Die Menge dieser niedrigschmelzenden Elemente muss während der Herstellung kontrolliert werden, um einen übermäßigen Gehalt an niedrigschmelzenden Elementen zu vermeiden, da sonst die Plastizität des Materials erheblich verringert wird und es leicht spröde wird, was seine Formgebung durch herkömmliche Verarbeitungsmethoden erschwert. Unter der Voraussetzung, dass die Produktionsanforderungen erfüllt werden, muss die Zugabemenge von Elementen mit niedrigem Schmelzpunkt in der Regel auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, was weitere Verbesserungen der Nahtfüllleistung bestehender Loten begrenzt.In order to improve the seam-filling performance of the solder, low-melting-point elements such as Sn and In are generally added to the conventional copper- or silver-based solders produced by melting, casting, rolling, extrusion, drawing and other processes. The amount of these low-melting elements must be controlled during manufacturing to avoid excessive low-melting elements content, otherwise the plasticity of the material will be significantly reduced and it will easily become brittle, making it difficult to shape by traditional processing methods. Provided that production requirements are met, the addition level of low melting point elements must typically be kept at low levels, which limits further improvements in the seam filling performance of existing solders.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lot mit Füllkern zur Verfügung zu stellen, um die Nahtfüllleistung des Lotes weiter zu verbessern.The object of the invention is to provide a solder with a filler core in order to further improve the seam-filling performance of the solder.
Um dies zu erreichen, sieht die technische Lösung des Lotes mit Füllkern der vorliegenden Erfindung wie folgt aus:To achieve this, the technical solution of the filler core solder of the present invention is as follows:
Lot mit Füllkern, umfassend:
einen Lotlegierungsmantel;
einen Füllkern, der in dem Lotlegierungsmantel umhüllt ist und einen niedrigschmelzenden Füllkerndraht und ein Zwischenflussmittel, das um den niedrigschmelzenden Füllkerndraht herum gefüllt ist, umfasst, wobei das Zwischenflussmittel ein Flussmittel für den Lotlegierungsmantel ist;
wobei der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen niedrigschmelzenden Lotmantel und einen niedrigschmelzenden Flussmittelinnenkern, der von dem niedrigschmelzenden Lotmantel umhüllt ist, umfasst, wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern ein Flussmittel für den niedrigschmelzenden Lotmantel ist;
wobei der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der niedrigschmelzende Lotmantel, und der niedrigschmelzende Lotmantel einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der Lotlegierungsmantel.Filled core solder comprising:
a solder alloy shell;
a filler core coated in the solder alloy shell and comprising a low melting point filler wire and an intermediate flux filled around the low melting point filler wire, the intermediate flux being a flux for the solder alloy shell;
wherein the low melting point filler wire comprises a low melting point solder jacket and a low melting point flux inner core covered by the low melting point solder jacket, the low melting point flux inner core being a flux for the low melting point solder jacket;
wherein the low melting point flux core has a lower melting point than the low melting point solder shell, and the low melting point solder shell has a lower melting point than the solder alloy shell.
Beim Lot mit Füllkern gemäß der Erfindung schmilzt zunächst der Flussmittelinnenkern innerhalb des niedrigschmelzenden Füllkerndrahtes, um die Oxidschicht von der Oberfläche des Grundmaterials zu entfernen. Der niedrigschmelzende Füllkerndraht schmilzt dann und füllt die Naht. Mit der Erhöhung der Löttemperatur schmilzt die Flussmittelschicht, die von dem Lotlegierungsmantel umhüllt ist. Dadurch wird die Überhitzung des niedrigschmelzenden Füllkerndrahtes erhöht und die Nahtfüllleistung verbessert sich. Der Lotlegierungsmantel schmilzt, und es kommt zu einer Mischkristallbildung mit dem niedrigschmelzenden Lotmantel, so dass unter der Bedingung der Gewährleistung der Nahtfüllleistung Lötverbindungsstellen mit großer Länge der Nahtfüllung erhalten werden.In the filled-core solder according to the invention, the flux inner core inside the low-melting-point filled-core wire first melts to remove the oxide film from the surface of the base material. The low melting point cored wire then melts and fills the seam. As the soldering temperature increases, the flux layer coated by the solder alloy shell melts. This increases the overheating of the low melting point filler wire and improves the seam filling performance. The solder alloy shell melts and solid solution occurs with the low-melting point solder shell, so that solder joints having a long length of seam filling are obtained under the condition of ensuring the seam filling performance.
Vorzugsweise ist der Lotlegierungsmantel ein Lot auf Silberbasis oder ein Lot auf Kupferbasis. Das Flussmittel für den Lotlegierungsmantel ist ein auf die entsprechende Sorte des Lotes abgestimmtes Flussmittel. Beispielsweise wenn der Lotlegierungsmantel ein Lot auf Silberbasis ist, kann für das Flussmittel ein Silberflussmittel verwendet werden, das zu dem Lot auf Silberbasis passt.Preferably, the solder alloy shell is a silver-based solder or a copper-based solder. The flux for the solder alloy jacket is a flux matched to the corresponding type of solder. For example, if the solder alloy shell is a silver-based solder, Flux Use a silver flux that matches the silver-based solder.
Vorzugsweise beträgt die Dicke des Lotlegierungsmantels 0,1 bis 1 mm. Weiter bevorzugter ist es, wenn das Zwischenflussmittel eine Füllschicht bildet, die zwischen dem Lotlegierungsmantel und dem niedrigschmelzenden Füllkerndraht gefüllt ist, wobei die Füllschicht eine Dicke größer oder gleich dem 1,5-fachen der Dicke des Lotlegierungsmantels aufweist.Preferably, the thickness of the solder alloy shell is 0.1 to 1 mm. More preferably, the intermediate flux forms a filler layer filled between the solder alloy shell and the low melting point filler core wire, the filler layer having a thickness greater than or equal to 1.5 times the thickness of the solder alloy shell.
Vorzugsweise ist das Zwischenflussmittel ein Flussmittelpulver.Preferably, the intermediate flux is a flux powder.
Vorzugsweise ist der niedrigschmelzende Lotmantel ein Lot auf Zinnbasis. Das Lot auf Zinnbasis weist die Vorteile eines niedrigen Schmelzpunkts, einer guten Fließfähigkeit nach dem Schmelzen auf und kann eine gute Mischkristallbildung mit den wichtigsten Lotarten wie Loten auf Silber- und Kupferbasis eingehen. Bei dieser Bauweise ist der Gehalt an niedrigschmelzenden Elementen relativ hoch und kann genau kontrolliert werden.Preferably, the low-melting solder jacket is a tin-based solder. The tin-based solder has the advantages of low melting point, good fluidity after melting, and can enter into good solid solution with major solder types such as silver-based and copper-based solders. With this construction, the content of low-melting elements is relatively high and can be precisely controlled.
Vorzugsweise weist der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen Durchmesser von 0,5 bis 3,0 mm auf. Weiter bevorzugter weist der niedrigschmelzende Flussmittelinnenkern einen Durchmesser von 0,3 bis 2,5 mm auf.The low-melting point filler-core wire preferably has a diameter of 0.5 to 3.0 mm. More preferably, the low-melting flux inner core has a diameter of 0.3 to 2.5 mm.
Um die Formgebung und Verarbeitung des Lotes mit Füllkern zu erleichtern, ist der Lotlegierungsmantel vorzugsweise in einer durch ein Lotlegierungsband einwärts gerollten röhrenförmigen Struktur geformt, wobei die zwei gegenüberliegenden Seiten des Lotlegierungsbandes sich überlappen, um die Umhüllung des Füllkerns zu erreichen.In order to facilitate shaping and processing of the filler-core solder, the solder alloy shell is preferably formed in a tubular structure inwardly rolled by a solder alloy ribbon, the two opposite sides of the solder alloy ribbon overlapping to reach the cladding of the filler core.
Figurenlistecharacter list
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1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus des Lotes mit Füllkern gemäß der Erfindung.1 Fig. 12 is a schematic representation of the structure of the filled core solder according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Im Nachfolgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.In the following, the embodiments of the invention are explained in more detail in connection with the accompanying drawings.
Gemäß einem spezifischen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Lot mit Füllkern, wie in
Der Füllkern umfasst einen niedrigschmelzenden Füllkerndraht, wobei der niedrigschmelzende Füllkerndraht einen niedrigschmelzenden Flussmittelinnenkern 2 und einen niedrigschmelzenden Lotmantel 3, der den Flussmittelinnenkern 2 umhüllt, umfasst. Der niedrigschmelzende Füllkerndraht befindet sich in der Mitte des Lotes mit Füllkern. Zwischen dem niedrigschmelzenden Füllkerndraht und dem Lotlegierungsmantel wird ein ringförmiger Raum gebildet. Der Füllkern umfasst ferner ein Zwischenflussmittel 4, das in dem ringförmigen Raum gefüllt ist.The filler core comprises a low-melting filler-core wire, the low-melting filler-core wire comprising a low-melting flux
Der Lotlegierungsmantel 1 ist in einer durch ein Lotlegierungsband einwärts gerollten röhrenförmigen Struktur geformt, wobei die röhrenförmige Struktur eine Überlappungsstruktur aufweist, die durch die Überlappung der zwei gegenüberliegenden Seiten des Lotlegierungsbandes gebildet wird und durch die der Füllkern von dem Lotlegierungsmantel umhüllt wird.The
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke des Lotlegierungsmantels 0,2 mm. Dafür wird die Legierung BAg25CuZn gewählt, und als passendes Flussmittel wird QJ308 verwendet. Der Mantel des niedrigschmelzenden Füllkerndrahtes ist Sn99.3Cu0.7 mit einem Durchmesser von 1,0 mm, und das passende Flussmittel des Füllkerns ist Kolophonium mit einem Durchmesser von 0,5 mm. Der Durchmesser des fertigen Lot mit Füllkernes beträgt 2,5 mm.In the present embodiment, the thickness of the solder alloy shell is 0.2 mm. The alloy BAg25CuZn is chosen for this, and QJ308 is used as a suitable flux. The sheath of the low melting point filler wire is Sn99.3Cu0.7 with a diameter of 1.0mm, and the matching flux of the filler core is rosin with a diameter of 0.5mm. The diameter of the finished solder with filler core is 2.5 mm.
Das Verfahren zur Herstellung des Lotes mit Füllkern des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist wie folgt: BAg25CuZn-Lotlegierungsband wird in mehreren Durchgängen gewalzt, um eine U-förmige Öffnung zu bilden. In der Mitte der U-förmigen Öffnung wird ein niedrigschmelzender Lotdraht Sn99.3Cu0.7 (ein niedrigschmelzender Füllkerndraht) für nahtlosen Füllkern eingelegt. Und ein Lot mit Füllkern mit einem Durchmesser von 2,5 mm wird durch Zugabe des Flussmittelpulvers QJ308, Öffnungsschließen und Ziehen geformt. Diese Probe dient als Testprobe.The method for manufacturing the filler core solder of the present embodiment is as follows: BAg25CuZn solder alloy strip is rolled in multiple passes to form a U-shaped hole. In the middle of the U-shaped opening, a low-melting point solder wire Sn99.3Cu0.7 (a low-melting point filler wire) for seamless filler core is inserted. And a 2.5mm diameter filled core solder is formed by adding QJ308 flux powder, opening closing and drawing. This sample serves as a test sample.
Das Verfahren zur Herstellung einer Vergleichsprobe ist wie folgt: BAg25CuZn-Lotlegierungsband wird in mehreren Durchgängen gewalzt, um eine U-förmige Öffnung zu bilden. Und ein Lot mit Füllkern mit einem Durchmesser von 2,5 mm wird durch Zugabe des Flussmittelpulvers QJ308, Öffnungsschließen und Ziehen geformt. Diese Probe dient als Vergleichsprobe.The procedure for preparing a comparative sample is as follows: BAg25CuZn solder alloy strip is rolled in multiple passes to form a U-shaped opening. And a 2.5mm diameter filled core solder is formed by adding QJ308 flux powder, opening closing and drawing. This sample serves as a comparison sample.
Der Bundy-Rohrtest für Induktionslöten wird an den beiden Proben mit dem gleichen Induktionslötverfahren und automatischer Drahtvorschubgeschwindigkeit durchgeführt. Als Grundmaterial werden ein steckbares Bundy-Rohre mit einem Durchmesser von 6,0 mm, einer Einstecktiefe von 20 mm und einem Einsteckspalt von 0,2 mm verwendet. Die Rohrverbindung wird beim Löten durch Induktionserwärmung erhitzt, und wenn die Temperatur der Rohrverbindung um 30-80□ höher als die Liquidustemperatur des Lotlegierungsmantels liegt, wird der Draht zugeführt, um den Spalt zu füllen. Der Lotdraht schmilzt, und den Spalt der Rohrverbindung füllt, um die Lötverbindungsstelle zu bilden. Nach dem Induktionslöten wird die Tiefe der Schweißnaht durch Schneiden der Längsfläche gemessen und die Nahtfüllleistung geprüft. Für jede Probe werden fünf Lötverbindungsstellen gewählt, und es wird der Durchschnittswert genommen. Die Tiefe der Nahtfüllung der Testproben liegt bei 16,5 mm und die Nahtfüllung der Vergleichsproben bei 12,7 mm, was darauf hindeutet, dass die Nahtfüllleistung der Testproben besser ist als die der Vergleichsproben, d.h. dieses Lot mit Füllkern hat eine ausgezeichnete Nahtfüllleistung.The Bundy tube test for induction brazing is performed on the two samples using the same induction brazing process and automatic wire feed speed. A pluggable Bundy tube with a diameter of 6.0 mm, an insertion depth of 20 mm and an insertion gap of 0.2 mm is used as the basic material. The pipe connection is soldered by induction heating, and when the temperature of the pipe joint is 30-80□ higher than the liquidus temperature of the solder alloy shell, the wire is fed to fill the gap. The solder wire melts and fills the gap of the tube joint to form the solder joint. After induction brazing, the depth of the weld is measured by cutting the longitudinal surface, and the seam filling performance is checked. Five solder joints are chosen for each sample and the average value taken. The depth of seam filling of the test samples is 16.5 mm and the seam filling of the comparative samples is 12.7 mm, indicating that the seam filling performance of the test samples is better than that of the comparative samples, ie this filler-core solder has excellent seam filling performance.
In anderen Ausführungsbeispielen des Lotes mit Füllkern gemäß der Erfindung kann der Lotlegierungsmantel ein Lot auf Kupferbasis sein, und für das Flussmittelpulver wird das an das Lot auf Kupferbasis angepasste Flussmitteltyp ausgewählt. Die Dicke des Lotlegierungsmantels kann etwa 0,1, 0,5, 0,8, 1,0 mm betragen, je nach Spalt und Festigkeit der Lötverbindungsstelle, Benetzbarkeit des Lötmaterials und Lötverarbeitbarkeit und anderen Faktoren. Der Durchmesser des niedrigschmelzenden Füllkerndrahtes kann etwa 0,5, 1,0, 2,0, 3,0 mm betragen, und der Durchmesser des niedrigschmelzenden Flussmittelinnenkerns kann entsprechend etwa 0,3, 0,8, 1,8, 2,8 mm betragen.In other embodiments of the filler-core solder according to the invention, the solder alloy shell may be a copper-based solder, and the flux type adapted to the copper-based solder is selected for the flux powder. The thickness of the solder alloy shell can be about 0.1, 0.5, 0.8, 1.0mm, depending on the gap and strength of the solder joint, wettability of the solder material and soldering workability and other factors. The diameter of the low melting point filler wire can be about 0.5, 1.0, 2.0, 3.0mm, and the diameter of the low melting point flux inner core can be about 0.3, 0.8, 1.8, 2.8mm, respectively be.
BezugszeichenlisteReference List
- 1.1.
- Lotlegierungsmantelsolder alloy jacket
- 2.2.
- niedrigschmelzender Flussmittelinnenkernlow-melting flux inner core
- 3.3.
- niedrigschmelzender Lotmantellow-melting solder coat
- 4.4.
- Zwischenflussmittelintermediate flux
Claims (8)
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