DE1577017A1 - Method and device for micro-soldering - Google Patents

Method and device for micro-soldering

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DE1577017A1 DE19661577017 DE1577017A DE1577017A1 DE 1577017 A1 DE1577017 A1 DE 1577017A1 DE 19661577017 DE19661577017 DE 19661577017 DE 1577017 A DE1577017 A DE 1577017A DE 1577017 A1 DE1577017 A1 DE 1577017A1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/02Soldering irons; Bits
    • B23K3/025Bits or tips

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Mikrolötung Die Entwicklung der Elektronik führt in den letzten Jahren mit größten Schritten zur feinsten Mikrolöttechnik. Während bis vor kurzem Lötstellenlotgewichte von 40 - 'i00 mg völlig normal waren, reichen die Lotgewichte bei dieser Entwicklung stark verkleinert bis in den Bereich von 10 - 0,1 mg. Während bisher bei normalen Lötungen Röhrenlötzinne verwendet wurden, also Lötzinndrähte mit einem oder mehreren hohlen Kanälen mit Durchmessern von 0,8 - 2 mm, die mit geeigneten Flußmitteln gefüllt wurden, haben solche Methoden in Anpassung an die Verkleinerung mit Röhrenlötzinndrähten bis zu 0,? mm Durchmesser nicht zZUm Erfolg geführt. Die Oberfläche der Röhrenlötzinndrähte oxydiert mit der Zeit, und dann genügen die kleinen Flußmittelmengen im Lötdraht nicht mehr zur Herstellung einwandfreier Lötverbindungen. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Problem der Mikrolötung durch Schaffung eines neuen Lötwerkzeuges, besonderer Verfahrensmaßnahmen bei seiner Benutzung und einer geeigneten Vorrichtung zu seiner Handhabung zu lösen. Zur Lösung dieser Aufgabe betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Lötwerkzeuges zur Mikrolötung mit kleinsten Kotgewichten pro Lötstelle, indem ein geeignet geformtes, in eine Spitze kleinen Querschnitts auslaufendes Kupferstück eines sehr kleinen Lötkolbens mit einem nicht oder schwer lötbaren Überzug, z.B. aus Or oder einem oder mehreren anderen Metallen, z.B. Nickels oder Metallegierungen, beschichtet und die Spitze durch Beschneiden oder Abschleifen soweit verkürzt wird, daß eine winzige, durch die nicht oder schwer lötbare Metallschicht des Überzuges eingerahmte Fläche blanken Kupfers freigelegt wird, von der beim Eintauchen in flüssiges Lötzinn unter Beifügung eines geeigneten Lötmittels stets eine gleiche, von der Temueratur des Bades und die Spitze abhängige winzige Menge Lötzinn aufgenommen und auf die Lötstelle übertragen wird. Zur Durchführung von Mikrolötungen mit einem so hergestellten Werkzeug wird vorzugsweise das geschmolzene Lötzinn in seinem Vorratsbehälter automatisch auf einer bestimmten Temperatur gehalten, die unterhalb der in gleicher Weise gesteuerten konstanten Temperatur der Lötstelle liegt, um eine gleichmäßig Gewichts aufnahme an Lot durch die Lötspitze sicherzustellen. Zweckmäßig ist das verwendete Lötzinn bei der Temperatur, auf die das Lotmetallbad im Vorratsbehälter eingestellt ist, mit dsm Metall der Lötspitze (Kupfer oder ein anderes brauchbares Metall wie z.B. Silber) ganz oder teilweise gesättigt, damit es die lötwirksame Fläche der Lötspitze nur benetzt und darauf haftet, ohne sie merklich anzulösen. Die erfindungsgemäße Herstellung kleinster Lötstellen mit geringsten Lotgewiehten wird durch die Verwendung immer nur frischen und oxydfreien Lots unterstützt, das aus einer Schmelze bei einer Temperatur wenig über dem Schmelzpunkt entnommen wird. Hierbei ist die Oxydationsgeschwindigkeit am geringsten. Die Erfindung ist im nachstehenden anhand des gezeichneten Ausführungsbeispiels beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Lötkolbens 1 nach der Erfindung. Fig. 2 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch die eigentliche Lötspitze 3. Fig. 3 ist ein stark vergrößerter Querschnitt nach der Linie A - A in Fig. 1.Method and device for micro-soldering The development of electronics has led to the finest micro-soldering technology in the last few years. While until recently solder joint weights of 40-100 mg were completely normal, With this development, the solder weights reach into the range, greatly reduced from 10 - 0.1 mg. While tube soldering pins were previously used for normal soldering, that is, solder wires with one or more hollow channels with a diameter of 0.8 - 2 mm, which were filled with suitable flux, have such methods in Adaptation to the reduction with tube soldering tin wires down to 0 ,? mm diameter not currently led to success. The surface of the tube soldering tin wires oxidizes with the Time, and then the small amounts of flux in the solder wire are no longer sufficient for production flawless soldered connections. The invention has set itself the task of Problem of micro-soldering by creating a new soldering tool, special procedural measures to solve with its use and a suitable device for its handling. To solve this problem, the invention relates to a method for producing a Soldering tool for micro-soldering with the smallest droppings per solder joint by adding a appropriately shaped piece of copper tapering into a point with a small cross-section a very small soldering iron with one that is difficult or impossible to solder Coating, e.g. made of Or or one or more other metals, e.g. nickel or metal alloys, coated and the tip shortened by trimming or grinding, that a tiny, through the difficult or impossible to solder metal layer of the coating framed area of bare copper is exposed, from which it is immersed in liquid Solder with the addition of a suitable solder always the same from the Temperature of the bath and the tip dependent tiny amount of solder added and is transferred to the solder joint. For micro-soldering with a The tool produced in this way is preferably the molten tin solder in its storage container automatically kept at a certain temperature, which is below that in the same Way controlled constant temperature of the solder joint is to provide a uniformly Ensure weight absorption of solder by the soldering tip. That is useful used solder at the temperature to which the solder metal bath in the reservoir is set with dsm metal of the soldering tip (copper or another usable Metal such as silver) fully or partially saturated so that it is the most effective soldering The surface of the soldering tip is only wetted and adheres to it without noticeably loosening it. The production according to the invention of the smallest soldering points with the smallest amount of soldering is supported by the use of fresh and oxide-free lots, the is taken from a melt at a temperature a little above the melting point. The rate of oxidation is the lowest here. The invention is in the following described with reference to the illustrated embodiment. Fig. 1 is a schematic View of a soldering iron 1 according to the invention. Fig. 2 is an enlarged longitudinal section through the actual soldering tip 3. Fig. 3 is a greatly enlarged Cross section along the line A - A in Fig. 1.

Man geht, entsprechend der Kleinheit der Miitstellen, aus von einem sehr kleinen elektrischen Lötkolben 1, dessen Erhitzung z.B. durch den Heizmantel des Kolbens etwa in der Zone 2 stattfindgt und die Wärme durch die Schraube und den Sitzkonus zur -Spitze führt. Man stellt eine Kupferspitze 3 von runder oder einer anderen, sich stark verjüngenden und der Lötstellenform angepaßten Lötfinnenform her, die auf das Ende des Heizkörpers aufschraubbar ist. Diese Kupferspitze 3 wird stark verchromt oder mit einem geschlossenen Überzug 4 aus einem anderen Metall, wie z.B. Nickel, oder einer Metallegierung versehen, die unter normalen Lötbedingungen keine Legierung mit Zinn-Pb-Loten und ähnlichen Weichloten eingehen kann. Danach wird das Ende dieser Kupferspitze, z.B. längs der Schnittlinie A-A in Fig. 1, so weit abgeschnitten oder abgeschliffen, bis der blanke Kupferkern 33 in der gewünschten Flächengröße, eingerahmt von der Metallschicht 4, sichtbar wird (Fig. 3). Auf diese Weise sind kleinste Kupferflächen bis zu 0;1 mm und weniger Durchmesser herstellbar. Die Kupferspitze 3 wird nun mit ihrem Gewinde 6 auf das Gewinde 5 des Kolbens 1 fest aufgeschraubt, der damit gebrauchsfertig ist.According to the small size of the centers, one starts from one very small electric soldering iron 1, which is heated e.g. by the heating jacket of the piston takes place approximately in zone 2 and the heat through the screw and leads the seat cone to the tip. One puts a copper tip 3 of round or another, strongly tapered soldering fin shape adapted to the shape of the soldering point here, which can be screwed onto the end of the radiator. This copper tip 3 will heavily chrome-plated or with a closed coating 4 made of another metal, such as nickel, or a metal alloy that can be used under normal soldering conditions no alloy can form with tin-lead solders and similar soft solders. Thereafter the end of this copper tip, for example along section line A-A in Fig. 1, will be so Cut off or sanded off until the bare copper core 33 is in the desired Area size, framed by the metal layer 4, is visible (Fig. 3). To this Smallest copper areas of up to 0.1 mm and less in diameter can be produced. The copper tip 3 is now with its thread 6 on the thread 5 of the piston 1 firmly screwed on, which is ready for use.

Unter Benutzung geeigneter F1ußmittel nimmt die Fläche 33 beim Eintauchen in eine Lötzinnschmelze eine bestimmte Menge Lot auf. Bei niedrigeren Temperaturen der Spitze 3 ist diese Menge größer als bei höheren Temperaturen. Wenn die Temperatur von Spitze und Lotschmelze auf einen konstanten Wert gesteuert wird, ist die Gewähr gegeben, daß die Spitze bei jeder Tauchung in die Lotschmelze mit praktisch ausreichender Genauigkeit die gleiche durch die eingestellten Temperaturwerte bestimmte Lotmenge aufnimmt und auf die Lötstelle übertragen kann.With the use of suitable fluxes, surface 33 decreases upon immersion a certain amount of solder in a molten solder. At lower temperatures the tip 3, this amount is greater than at higher temperatures. When the temperature is controlled to a constant value of the tip and solder melt, is the guarantee given that the tip with each dip in the molten solder with practically sufficient Accuracy the same amount of solder determined by the set temperature values absorbs and can transfer to the solder joint.

Durch Verwendung von Speziallegierungen als Lotmetall, die für die Temperatur der Kotschmelze mit dem Metall gesättigt sind, aus dem die Lötspitze besteht - bei vorliegendem Beispiel aus , Kupfer, gegebenenfalls auch bei einer Lötspitze aus Silber eine Lotschmelze, die mit Silber gesättigt iqt - wird sichergestellt, daß eine Auslösung der Spitze durch das schmelzflüssige Lotmetall vermieden wird und diese sich praktisch nicht abnutzt. Die Temperatur der Spitze selbst liegt zudem nicht sehr viel höher als die der Lotschmelze, etwa bei 260 bis 30000, bei der diese Zote zwar die angeschliffene Kupferfläche benetzen und daran haften, aber nur mit der Geschwindigkeit reagieren, die der Temperaturdifferenz der ILotschmelze und der Lötspitze proportional ist. Der Kupferschwund der Lötspitze durch Lösungsverlust ist demzufolge verschwindend gering. Mit den geringen Lotmengen, welche an der winzigen benetsbaren Fläche der Kupferspitze haften, kann einwandfrei gelötet werden, vorausgesetzt, da13 die zu lötenden zwei Drähte oder sonstige zu lötende Verbindung auf einer gedruckten Platte vor der Lötung mit einem dünnen Film eines Lötmittels versehen sind. Bei sehr kleinen und engliegenden Lötstellen' z.B. 50 - 100 Lötstellen auf 1 cm 2, kann ein solcher Kleinstlötkolben in einem Manipulator befestigt sein, mit dem die Lötungen dann unter einem Mikroskop durchgeführt werden. Zweckmäßigerweise setzt man z.B. eine zu lötende miniaturisierte gedruckte Schaltung in einen Kreuztisch, mit dem man die einzelne Lötstelle im Schnittpunkt des Fadenkreuzes einstellt, Der Manipulator führ dann jeweils auf der im Fadenkreuz liegenden Stelle die Lötung automatisch durch. Bei der Betätigung des Manipulators wird die Spitze mit Lötmittel versehen und danach in die Lotschmelze getaucht, um die vorbestimmte Dosis Lot aufzunehmen. Das Senken der Lötspitze auf die zu lötende Stelle kann nach Geschwindigkeit und Zeitdauer über den Manipulator in an sich bekannter Weise gesteuert werden.By using special alloys as solder, which are used for the Temperature of the feces are saturated with the metal that makes up the soldering tip consists - in this example of, Copper, if applicable Even with a soldering tip made of silver, a solder melt that is saturated with silver - It is ensured that a triggering of the tip by the molten solder metal is avoided and this practically does not wear out. The temperature of the tip itself is also not very much higher than that of the solder melt, around 260 bis 30000, in which this Zote wet the sanded copper surface and on it adhere, but only react with the speed that the temperature difference the soldering melt and the soldering tip is proportional. The copper loss of the soldering tip loss of solution is therefore negligible. With the small amounts of solder, which adhere to the tiny wettable surface of the copper tip can work perfectly be soldered, provided that the two wires or other wires to be soldered are too soldering connection on a printed board before soldering with a thin film a solder are provided. In the case of very small and tight solder joints' e.g. 50 - 100 soldering points on 1 cm 2, such a small soldering iron can be in a manipulator be attached, with which the soldering can then be carried out under a microscope. For example, a miniaturized printed circuit to be soldered is expediently used into a cross table, with which you can find the individual soldering point at the intersection of the crosshairs The manipulator then moves to the point in the crosshairs the soldering is carried out automatically. When the manipulator is operated, the tip provided with solder and then immersed in the molten solder to the predetermined Dose of solder. Lowering the soldering tip onto the point to be soldered can be done afterwards The speed and duration are controlled in a manner known per se via the manipulator will.

Claims (4)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung eines Lötwerkzeuges zur Mikrolötung mit kleinsten Lotgewichten pro Lötstelle, dadurch gekennzeichnet, daß ein geeignet geformtes in eine Spitze (3) kleinen Querschnitts auslaufendes Kupferstück (1) eines sehr kleinen Lötkolbens mit einem nicht oder schwer lötbaren Überzug, z.B. aus Or oder einem oder mehreren anderen Metallen oder Metalllegierungen, beschichtet und die Spitze (3) durch Beschneiden oder Abschleifen soweit verkürzt wird, daß eine winzige, durch. die Meta7.lschicht (4) des Überzuges eingerahmte Fläche (33) blanken Kupfers freigelegt wird, von der beim Eintauchen in flüssiges Lötzinn unter Beifügung eines geeigneten Lötmittels stets eine gleiche von der Temperatur des Bades und der Spitze abhängige winzige Menge Lötzinn aufgenommen und auf die Lötstelle übertragen wird. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Process for the production of a soldering tool for micro soldering with the smallest solder weights per solder joint, characterized that a suitably shaped tapering into a tip (3) small cross-section Copper piece (1) of a very small soldering iron with one that is difficult or impossible to solder Coating, e.g. made of Or or one or more other metals or metal alloys, coated and the tip (3) shortened by trimming or grinding that will be a tiny, by. framed the metal layer (4) of the coating Surface (33) of bare copper is exposed, from which it is immersed in liquid Solder with the addition of a suitable solder always the same temperature the bath and the tip dependent tiny amount of solder is added and applied to the Solder joint is transferred. 2. Verfahren zur Mikrolötung mit Hilfe eines Lötwerkzeuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß das geschmolzene Lötzinn in seinem Vorratsbehälter automatisch auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, die unterhalb der in gleicher Weise gesteuerten konstanten Temperatur der Lötspitze liegt, um eine gleichmäßige Gewichtsaufnahme an Lot durch die Lötspitze sicherzustellen. 2. Procedure for micro-soldering with the aid of a soldering tool according to claim 1, characterized in that the molten tin solder in his Storage container is automatically kept at a certain temperature, which is below the constant temperature of the soldering tip, which is controlled in the same way, is around to ensure that the soldering tip absorbs evenly the weight of the solder. 3. Verfahren nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnete daß das verwendete Lötzinn bei der Temperaturg auf die das Lotmetallbad im Vorratsbehälter eingestellt ist, mit dem Metall der Lötspitze (Kupfer oder ein anderes brauchbares Metall wie z.B. Silber) ganz oder teilweise gesättigt wird, damit es die lötwirksame Fläche der Lötspitze nur benetzt und darauf haftete ohne sie merklich anzulösen. 3. Method according to claim 29, characterized in that the solder used is included the temperature to which the solder metal bath in the reservoir is set, with the metal of the soldering tip (copper or another useful metal such as silver) is completely or partially saturated, so that it is the active area of the soldering tip only wetted and adhered to it without noticeably loosening it. 4. Vorrichtung zur Mikrolötung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Manipulators in den ein Elektro -Lötkolben nach der Erfindung, ein Mikroskop sowie ein Kreuztisch zur Aufnahme des zu lötenden WerkstÜCkes derart eingebaut sind, daß das Fadenkreuz des Mikroskops, wenn es auf die Lötstelle ausgerichtet ist, die anschließende Bewegung der Lötspitze (3) zu und von der Lötstelle mechanisch steuert.4. Device for micro soldering according to one of claims 2 or 3 , characterized by a manipulator in which an electric soldering iron according to the invention, a microscope and a cross table for receiving the workpiece to be soldered are installed in such a way that the crosshairs of the microscope when it is aligned with the soldering point, mechanically controls the subsequent movement of the soldering tip (3) to and from the soldering point.
DE19661577017 1966-02-16 1966-02-16 Process and soldering tool for micro soldering with the smallest solder weights Expired DE1577017C (en)

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DEZ0012030 1966-02-16

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DE1577017B2 DE1577017B2 (en) 1972-12-21
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DE1577017B2 (en) 1972-12-21

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