DE1957033A1

DE1957033A1 - Verfahren zum Herstellen von Zinnschichten oder Zinnlegierungsschichten auf Draht aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1957033A1
Application number: DE19691957033
Authority: DE
Inventors: Henryk Dipl-Ing Fidos; Horst Dr Schreiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-11-13
Filing date: 1969-11-13
Publication date: 1971-05-19
Also published as: FR2069306A5; US3780698A; GB1335542A; CA935637A; ES385493A1; AR193344A1; TR16715A; ZA707656B; AU2213370A; SE362664B; AT298932B

Description

Verfahren zum Herstellen von Zinnschichten oder Zinnlegierungsschichten auf Draht aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Zinnschichten oder Zinnlegierungssehichten auf Draht aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen mit einer über den Drahtumfang gleichmäßigen Dicke >'?/um, bei dem der Draht ein Zinnbad oder Zinnlegierungsbad durchläuft und durch eine profilierte Abstreifdüse geführt wird und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Für eine einwandfreie lötbarkeit dickverzinnter Kupferschaltdrähte ist eine Mindestschichtdicke von 3 /um Zinn oder Zinnlegierung an jeder Stelle des Drahtes erforderlich. Es sind bereits verschiedene Verzinnungsverfahren zum Herstellen von Kupfersehaltdrahten bekannt oder vorgeschlagen worden, bei denen man das Ziel verfolgt, festhaftende, gleichmäßig dicke, gut lötfähige Zinnschichten auf Kupferdrähten zu schaffen.. Man kann dazu den Kupferdraht sowohl vor dem Einführen in das Zinnbad als auch nach dem Austritt aus dem Zinnbad geeignet behandeln.

Bekannt ist, z.B. aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 521 zum Herstellen einer Zinnschicht der mittleren Dicke zwischen 3 und 10 /Um auf Drähten aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen eine auf einen Draht mit kreisförmigem Querschnitt aufgebrachte Zinnschicht beim Durchgang durch eine Abstreifdüse mit polygonem Querschnitt zu einer über den Umfang des Drahtes schwankenden, jedoch in den Sektoren gleichen mittleren Zinnschiehtdicke zu verteiLen und diese unmittelbar darauf mit einer

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Kalibrierdüse mit kreisförmigem Querschnitt zu gleichmäßiger Schichtdicke zu verformen.

Aus der englischen Patentschrift 921 755 ist es beispielsweise bekannt, eine Abstreifdüse auf der Oberfläche des Zinnbades anzuordnen. Diese Abstreifdüse besitzt eine Bohrung mit kreisförmigem Querschnitt. Da bei der in der britischen Patentschrift 921 755 beschriebenen Vorrichtung der Draht das Zinnbad am Boden des Badegefäßes verläßt, soll mit dieser Abstreifdüse in erster Linie ein Auslaufen des Zinnbades verhindert werden.

Dem bekannten Verfahren haften noch Mangel in der laufenden Fertigung an. Vor allem treten noch Schichtdickenschwankungen auf und es ist schwierig, die Schichtdicke einzustellen. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Abstreifdüse verwendet wird, deren Auslauföffnung unterhalb der Badoberfläche angeordnet ist.

Die Auslauföffnung kann wenigstens 5 mm unterhalb der Badober- fläche angeordnet sein. Vorteilhaft ist es, zwischen der Einlauföffnung der Abstreifdüse und der letzten Berührungsstelle zwischen Draht und einem Festkörper im Bad einen Abstand zu wäh^ len, der zur Ausbildung einer laminarströmung in der Umgebung des bewegten Drahtes ausreicht. Bei einer Drahtgeschwindigkeit von 1 bis 3 m/sek. kann ein Abstand von wenigstens 10 cm zwischen der Einlauf öffnung und der letzten Berührungsstell-e eingestellt werden.

Vorzugsweise wird eine Abstreifdüse verwendet, deren Bohrungs- , querschnitt von einem Wellenzug begrenzt ist, wobei der fellen-..

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zug zwischen zwei konzentrischen Kreisen verläuft, die Radien der Kreise an den Radius des Drahtes angepaßt sind und auf jeden Millimeter des Umf angs des inneren der konzentrischen Kreise 3-15 Halbwellen entfallen. Es kann eine Abstreifdüse mit b bis 8 Halbwellen pro 'Millimeter des Umfangs verwendet werden. .

Die Temperatur der Abstreifdüse kann durch die Badtemperatur bestimmt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen ?erfahren werden verzinnte Kupfer- . schaltdrähte erhalten, die mit einer Zinnschicht gleichmäßiger ™ Dicke über den gesamten Umfang des Drahtes versehen sind. Durch das Eintauchen der Abstreifdüse in das Zinnbad entsteht ein hydrostatischer Druck im unteren Teil der Düse, der mit wachsender Eintauchtiefe zunimmt. Der in das Zinnbad einlaufende Kupfersehaltdraht hat eine laminare Strömung im Zinnbad zur Folge. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Parameter so eingestellt, daß diese Laminarströmung bis zum Einlaufen des Kupferschaltdrahtes in die Abstreifdüse nicht gestört ist. Die gleichmäßige Zinnschicht wird durch den aufgebauten hydrostatischen Druck, die Laminarströmung in der Umgebung des bewegten Drahtes und die Geometrie der profilierten Abstreifdüse erreicht. Durch die Geometrie der profilierten Abstreifdüse wird Jj der Bernoullieffekt, der sogenannte hydrodynamische Druck, der ' bei Verwendung von Düsen mit kreisrundem Bohrungsquerschnitt zu asymmetrischen Lagen des Drahtes innerhalb der Abstreifdüse und damit zu sichelförmigen Zinnschichten auf den Kupferdraht führt, vermieden. Durch die Wahl der Wellenhöhe, d.h. durch die Wahl des Abstandes zwischen den beiden konzentrischen Kreisen, zwischen denen der Wellenzug verläuft, durch die Eintauchtiefe der Düse unter den Badspiegel und mit der Drahtgeschwindigkeit wird die Zinnschichtdicke festgelegt. Dabei lassen sich bei der Anpassung an dem Drahtradius die Toleranzgrenzen liir den Drahtradius be-

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rücksichtigen. Diese Einstellung der Zinnschichtdicke kann auch noch für hohe Drahtgeschwindigkeiten, d.h. für Drahtgeschwindigkeiten oberhalb von 1 m/sek. vorgenommen werden. Das erfindungsgemäße- Verfahren läßt sich daher vielfältig und äußerst wirtschaftlich anwenden. Durch das Eintauchen der profilierten Abstreifdüse .in das Zinnbad wird außerdem vermieden, daß Zinnoxide in die Zinnschicht des Drahtes eingeführt werden. Das Zinn, das sich unterhalb der Einlauföffnung der Abstreifdüse befindet, wird durch die bewegten vom Zinndraht mittransportierte Zinngrenzschicht laufend erneuert, da nur ein Teil dieser Grenzschicht in die Düse einläuft. Der Zinnbadbereich unmittelbar vor der Einlauföffnung ist daher sehr sauber und oxidfrei. Es ist deswegen auch nicht erforderlich, organische Substanzen, beispMsweise Öl als Abdeckmittel auf dem Zinnbad zu verwenden, wie es bei den bekannten Verfahren üblich ist. Somit entstehen keine Krackprodukte, die häufig zu einer Störung der Zinnschicht führen. Um das Bad sauberzuhalten, kann die restliche Zinnbadoberfläche durch Eisenbleche abgedeckt werden. Ein Teil der freien Zinnbadoberfläche, der im Einlaufbereich des Drahtes in das Zinnbad liegt, wird mit Holzkohle abgedeckt. Dadurch ist die mit Luftlreagierende freie Zinnschicht auf ein Minimum begrenzt. Anzuführen ist, daß bei Verwendung von Reinzinnbädern die Temperatur sich auf 260 ⁰C senken läßt. Dadurch wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine kleinere Auflösung von Kupfer im Zinnbad erhalten, da wegen der abgesenkten Badtemperatur auch die Lösungsgeschwindigkeit kleiner ist. Außerdem wird infolge der niedrigeren Badtemperatur auch die Kühlstrecke bis zum Erstarren der Zinnschicht wesentlich gesenkt. Zu erwähnen ist noch, daß bei den bekannten Verfahren mit aus der Zinnbadoberfläche auslaufendem Kupferdraht bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten Zinnfontänen mitgerissen werden. Bei der erfindungsgemäßen Lösung konnte die Drahtgeschwindigkeit bis zu 10 m/sek. erhöht werden, wobei Störungen durch Spritzen von Zinn nicht auftraten. Es ist somit möglich, die Leistung pro

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Strang gegenüber den bekannten Verfahren um den Faktor 2 bis 3, in besonderen Fällen um den Faktor 10 zu steigern. Schließlich ist noch vorteilhaft, daß die Abstreifdüse nicht getrennt geheizt werden muß. Die Abstreifdüse wird unmittelbar durch das Zinnbad erhitzt und die Temperatur der Abstreifdüse liegt im Gleichgewichtszustand meist nahe an der'Zinnbadtemperatur. Die Lötbarkeit der erfindungsgemäß verzinnten Kupferdrähte kann nach dem Lotkugeltest geprüft werden. Als Prüfbedingungen sind bei 0,5 mm Drahtdurchmesser ein Lotkugelgewicht von 75 mg, falls SnPb 40 als Lot verwendet wird, und eine Prüftemperatur von 235 C festgelegt. Der eingespannte Draht wird in die flüssige Lotperle eingetaucht und die Zeit gemessen, die verstreicht, bis der Lot-tropfen den gesamten Draht umschlossen hat. Bei erfindungsgemäß verzinnten Drähten liegen diese Lötzeiten auch nach Alterung über mehrere Tage, z.B. durch Tempern, wesentlich unterhalb einer Sekunde, was eine hervorragende Lötbarkeit bedeutet. Wegen dieser guten Lötbarkeit sind die erfindungsgemäß verzinnten Kupferdrähte auch für das Löten mit automatischem Lötverfahren, z.B. für das Schwallöten oder das Hubtauchlöten, geeignet.

Bei einer vorteilhaften Vorrichtung-zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Abstreifdüse vorgesehen, bei der der Radius des inneren der konzenerischen Kreise zwischen denen der Wellenzug verläuft, 1 bis 10 /um, vorzugsweise 2,5 bis 5 /um größer ist als die obere Toleranzgrenze für den Radius des Drahtes. Vorzugsweise ist eine Abstreifdüse vorgesehen, bei der die Differenz zwischen den Radien des inneren und des äußeren der konzentrischen Kreise, zwischen denen der Wellenzug verläuft, 20 bis 80 /um, vorzugsweise 40 bis 60 /um beträgt.

Die den äußeren der konzentrischen Kreise berührenden Halbwellen des Wellenzuges können wenigstens angenähert kreisbogenförmig sein.

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Vorteilhaft ist es, als Einlauföffnung der Abstreifdüse ein Rohr vorzusehen, das konzentrisch zur Bohrung der Abstreifdüse angeordnet ist. Der Innendurchmesser des Rohres kann bis zu 1,5 mm größer als der Drahtdurchmesser sein. Das Rohr kann bis zu 100 mm lang sein.

Die Abstreifdüse kann aus Diamant, Rubin, einem Hartmetall oder aus rostfreiem Stahl hergestellt sein. Die Abstreifdüse kann in einer Halterung angeordnet sein, die so ausgebildet ist, daß die Abstreifdüse parallel zur Ebene der Badoberfläche, in der Zugrichtung und entgegengesetzt zur Zugrichtung des Drahtes beweglich ist. Die Abstreifdüse kann in ein Rohr eingesetzt sein. In an sich bekannter Weise kann der Draht im Bad mit einer Rolle umgelenkt und wenigstens angenähert senkrecht aus dem Bad herausgeführt sein. Die Umlenkrolle und die Abstreifdüse können starr miteinander verbunden sein, wobei der Abstand zwischen Rolle und Auslauföffnung der Abstreifdüse einstellbar ist. Der Abstand zwischen Einlauföffnung der Abstreifdüse und der Umlenkrolle beträgt vorzugsweise wenigstens 10 cm. Durch die Anordnung der Abstreifdüxe in einer Halterung ist eine bequeme Bedienung und Handhabung beim Neueinfädeln des Drahtes innerhalb einer Rolle sichergestellt. Außerdem läßt sich durch das Verbinden der Abstreifdüse und der Umlenkrolle zu einer Einheit das Einfädeln des Drahtes noch wesentlich erleichtern.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung beispielhaft anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert.

In Fig. 1 ist eine Dickverzinnungsanlage schematisch dargestellt. Der Kupferschaltdraht 1 läuft in der durch Pfeile gekennzeichneten Richtung von einer Abspulvorrichtung 2 ab. Wach zwei Umlenkrollen durchläuft er zunächst in einem Glühofen 3 eine Wasserdampfatmosphäre bei 800 bis 900 ⁰C, in der seine

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Oberfläche gereinigt wird. Weiterhin werden durch die Glühung die geforderten Dehnungewerte von 27 bis 30 % eingestellt. Danach läuft der geglühte Draht 1 in ein Wasserbad 4 ein. Mit einer Trockenbürste 5 wird nach dem Wasserbad 4 das Wasser von der Oberfläche des Drahtes 1 abgestreift. Zur Beseitigung von Oberflächenschichten durchläuft der KupferschaItdraht eine HCl-Beize 6 und läuft in das Zinnbad 7 ein. Die HCl-Beise besteht aus einem mit Salzsäure gefüllten Tropfgefäß. Das Tropfgefäß ist über Abstreifern, die beispielsweise aus Pilz gefertigt sein können·* angeordnet. Die Pilzstreifen des Abstreifers werden mittels der Tropfvorrichtung mit Salzsäure ge- ^j tränkt. .

Im Zinnbad 7 wird der Draht 1 mit einer TJmlenkrolle 8 umgelenkt und verläßt das Zinnbad wenigstens angenähert senkrecht.- Um eine Verunreinigung des Zinnbades 7, z.B. auch eine Oxidation an der Oberfläche zu vermeiden, ist das Zinnbad 7 wenigetens im Bereich der Einlaufstelle des Drahtes 1 mit Holzkohle 9 abgedeckt.

Der aus dem Zinnbad 7 auslaufende Kupfersehaltdraht 1 ist durch eine Abstreifdüse 10 geführt, deren AuslaufÖffnung unterhalb der Zinnbadoberfläche angeordnet ist. Die Abstreifdüse 10 ist in ein Rohr 11 eingesetzt und mit diesem Rohr 11 unter die J Oberfläche des Zinnbades 7 gedrückt. Auf die Vorteile dieser Anordnung, bei der ein hydrostatischer Druck in der Einlauf-Öffnung der Abstreifdüse 10 ausgebildet und Verschmutzung durch Oxidationsprodukte im Bereich der Einlaufstelle des Drahtes 1 vermieden wird, wurde bereits ausführlich hingewiesen. Nach Durchlaufen einer Kühlstrecke 12, in der der Draht 1 luftgekühlt wird, wird der Draht über Rollen 13 und 14 umgelenkt und zu einer Aufwickelvorrichtung geführt, die in der Pig. 1 nicht dargestellt ist.

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Die Abstreifdüse weist eine Bohrung mit einem Wellenprofil auf. Der innere Durchmesser der Bohrung und die Tiefe der Wellen ist dem Durchmesser des Kupferschaltdrahtes angepaßt. Bezüglich dieser Anpassung wird auf die spätere Figurenbeschreibung verwiesen. Die Abstreifdüse 10 wird durch das Zinnbad bis nahe an die Temperatur des Zinnbades erwärmt. Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die Auslauföffnung der Abstreifdüse 10 wenigstens 5 mm unterhalb der Zinnbadoberlläche liegen sollte. Außerdem sollte bei einer Drahtgeschwindigkeit zwischen 1 und 3 m/sek. der Abstand zwischen der Einlauföffnung der Abstreifdüse 10 und der Umlenkrolle 8 wenigstens'10 cm betragen. In der Umgebung des bewegten Drahtes bildet sich eine laminarströmung aus. Diese Laminarströmung wird durch die Umlenkrolle 8 oder falls vorhanden, durch einen anderen festen Körper, der den bewegten Draht im Zinnbad berührt, gestört. Der Abstand zwischen der Einlauföffnung der Abstreifdüse 10 und der Umlenkrolle 8 muß so groß gewählt werden, daß sich erneut eine ungestörte Laminarströmung im Bereich des bewegten Drahtes 1 beim Einlaufen in die Abstreifdüse 10 ausgebildet hat. Durch die Profilierung der Abstreifdüse, durch den hydrostatischen Druck und durch die Laminarströmung im Bereich des in die Abstreifdüse 10 einlaufenden Drahtes wird eine gleichmäßige Schichtdicke beim Verzinnen des Drahtes sichergestellt.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Abstreifdüse 10 dargestellt, wobei in der Bohrung 15 der Abstreifdüse ein Kupferdraht 1 ebenfalls im Schnitt gezeigt ist. Die Bohrung 15 der Abstreifdüse 10 weist ein Wellenprofil auf. In der Fig. 2 sind zwei konzentrische Kreise 16 und 17 mit den Radien R₁ und Rp eingezeichnet. Zwischen den konzentrischen Kreisen 16 und 17 verläuft der Wellenzug 18. Der Wellenzug 18 besitzt pro Millimeter des Umfangs des inneren Kreises 16 zwischen 3 und 15» vorzugsweise 5 bis 8 Halbwellen. In der Fig. 2 ist eine Düse

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für einen Draiitradius R-r, von 0,25 mm dargestellt. Es ist ein geschlossener Wellenzug mit 8 Halbwellen vorgesehen, dies entspricht etwa 5 Halbwellen, bezogen auf die Längeneinheit. Die Radien R₁ und R₀ und damit die Tiefe (R₁-. - R₉) der Halbwellen des Wellenzuges 18 sind an den Radius R-q des Drahtes angepaßt. Pur diese Anpassung sind die Toleranzgrenzen für den Drahtradius Rjj und die gewünschte Schichtdicke für die Verzinnung ausschlaggebend. Die Toleranzgrenzen fü? den Drahtdurchmesser R^ gehen im wesentlichen in den Radius R des inneren konzentrischen Kreises 16 ein. Dieser Radius muß wenigstens so groß gewählt werden, daß beim Durchlaufen des Drahtes 1 sich das Wellenprofil nicht in die Drahtoberfläche eingräbt. Günstig ist es, wenn R₁ 1 bis 10, vorzugsweise 2,5 bis 5 /um größer ist als die obere Toleranzgrenze für den Drahtradius R-q. Die Schichtdicke wird im wesentlichen durch die Tiefe R₁ - R_? der einzelnen Wellen, durch den Abstand der Wellenmaxima bzw. -minima, d.h. durch die Zahl der Halbwellen pro Millimeter des Umfangs bestimmt.

In Pig. 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Abstreifdüse 10 nach Pig. 2 dargestellt. Der Pig. 3 ist zu entnehmen, daß die Halbwellen 18a, die den äußeren konzentrischen Kreis 17 berühren, vorzugsweise wenigstens angenähert halbkreisförmig sind. Der Radius r des einer Halbwelle 18a einbeschriebenen Kreises und die Sehne c, die von den Schnittpunkten des Kreises 19 mit dem inneren konzentrischen Kreis 16 gebildet wird, sind neben der Differenz zwischen den Durchmessern R₁ und R₂ der konzentrischen Kreise 16 und 17 für die Schichtdicke ausschlaggebend. Der Radius r bzw. die Länge der Sehne c wird durch die Anzahl der Halbwellen des Wellenzuges 18 bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß für eine Schichtdicke, die zwischen 3 /um und ungefähr 7 /um liegt, die Anzahl der Halbwellen pro Millimeter des Umfangs R₁ des Kreises 16 zwischen 3 und 15 liegen muß, wobei die Differenz R₁ - Rp zwischen den Radien R₁ und Rp der konzentrischen Kreise

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16 und 17 von 20 bis 80 /um, vorzugsweise zwischen 40 und 60 /um variiert werden kann. Mit einer so bemessenen Abstreifdüse wird die auf dem Draht haftende Zinnschicht profiliert. Die anschließende Grlättung wird durch die Oberflächenspannung der profilierten Zinnschicht von selbst herbeigeführt, wobei durch die Form der Profilierung eine gleichmäßige mittlere Schichtdicke wenigstens angenähert konstanter Größe über den gesamten Drahtumfang erreicht wird. Damit erhält man die bereits geschilderten Vorzüge und die hervorragenden Löteigenschaften des nach' dem erfindungsgemäßen Verfahren verzinnten Kupferschaltdrahtes.

TJm eine möglichst hohe Standfestigkeit der Abstreifdüse 10 zu erreichen, wird diese aus Diamant, Rubin, einem Hartmetall oder aus rostfreiem Stahl hergestellt. Zur Herstellung geht man von einer Abstreifdüse mit einer kreisförmigen Bohrung aus, deren Durchmesser 2R₁ ist. Zur Herstellung einer Abstreifdüse gemäß Fig. 2 mit 8 Halbwellen für einen Drähtradius Rj. von 0,25 mm wird die Düse in eine achteckige Haltevorrichtung angespannt und ein Wolframdraht vom Durchmesser r durch die Bohrung der Düse gefädelt und in einer exakten Führung hin- und herbewegt. Als Schleifmittel kann Diamantboard verwendet werden. Die Bearbeitung wird schrittweise durchgeführt und die Wellentiefe mikroskopisch ausgemesaen. Nach Ausschleifen einer Halbwelle wird die Einspannvorrichtung auf die nächste Polygonfläche gestellt, so daß der Reihe nach alle kreisbogenförmigen Halbwellen eingearbeitet werden. Die scharfen Kanten werden anschließend durch Nachpolieren abgerundet. Für den speziellen Fall eines zu verzinnenden, 0,500 mm starken Kupferdrahtes mit den Toleranzgrenzen 0,497 bis 0,508 mm hat die profilierte Abstreifdüse 10 mit 8 Halbwellen die folgenden Abmessungen: Radius R.. 0,259 mm; Radius R₂ 0,299 mm. Bei der Dickverzinnung mit dieser profilierten Abstreifdüse, die in eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 eingesetzt wurde, wurde ein Reinzinnbad mit einer

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Temperatur von 260 C verwendet. Zum Einsetzen der Abstreifdüse 10 wurde ein Rohr 11 aus rostfreiem Stahl benützt. Die Auslauföffnung der Abstreifdüse 10 befand sich 50 mm unterhalb des Zinnbadespiegels. Der Abstand der Umlenkrolle von der profilierten Abstreifdüse betrug ungefähr 20 cm. Der Kupferschaltdraht hatte bei diesem Ausführungsbeispiel eine Durchlaufgeschwindigkeit von 1 m/sek. Es wurde eine gleichmäßige Zinnschichtdicke von 5 /um über den gesamten Drahtumfang und die Drahtlänge erhalten. Diese mittlere Zinnschichtdicke wurde nach dem elektrochemischen Abtragungsverfahren gemessen. Die Gleichmäßigkeit der Zinnschichtdicke entlang des Drahtumfanges wurde an Querschliffen des verzinnten Drahtes lichtoptisch festgestellt. Auch ™ nach Lagerung dieses Drahtes bei 155 ⁰C während 4 Tage an Luft,, wurde nach dem bereits beschriebenen Lotkugeltest eine einwandfreie Benetzung der Lotkugel in einer Zeit erreicht, die wesentlich unter einer Sekunde lage. Dieser Draht ist als sehr gut lötbar anzusprechen.

Fig. 4 zeigt das Zinnbad 7 der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Das Zinnbad 7 ist in einem Gefäß 20 untergebracht und kann geheizt werden. Eine Vorrichtung zur Heizung ist in der Fig. 4 nicht dargestellt, um die Übersichtlichkeit zu wahren. Ebenfalls nicht dargestellt ist in der Fig. 4 die Abdeckung durch Holzkohle 9, die in Fig. 1 gezeigt ist. Der Kupferdraht 1 läuft in J das Zinnbad 7 ein, wird mit der Umlenkroll'e 8 umgelenkt und ver- ™ läßt das Zinnbad wenigstens angenähert senkrecht. Die Abstreifdüse 10 ist so angeordnet, daß die AuslaufÖffnung 14a der Bohrung 14 sich im Abstand b unterhalb der Oberfläche des Zinnbades 7 befindet. Der Abstand b sollte wenigstens 5 mm betragen. Mit der Größe des Abstandes b wird der hydrostatische Druck eingestellt, der durch das Eintauchen der Abstreifdüse 10 in das Zinnbad in der EinlaufÖffnung 14 b erzeugt wird.

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Der Abstand zwischen der Umlenkrolle 8 und der Einlauföffnung Hb ist in der Fig. 4 mit a bezeichnet. Dieser Abstand a soll wie bereits ausgeführt so groß sein, daß sich die durch die Umlenkrolle 8 gestörte Laminarströmung in der Umgebung des bewegten Drahtes bis zum Erreichen der Einlauföffnung Hb wieder voll ausgebildet hat. Bei einer Drahtgeschwindigkeit zwischen 1 und 3 m/sek. sollte der Abstand a wenigstens 10 cm betragen.

Die Abstreifdüse 10 ist in ein Rohr 11, das beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt sein kann, eingesetzt. Das Rohr 11 ist mit einem Kreisring 21 gehalten. In dem Kreisring 21 ist das Rohr 11 in Richtung seiner Längsachse bewegbar. Die Bewegung des Rohres 11 wird durch einen oberen Plansch 22 und einen unteren Plansch 23 begrenzt, die an dem Rohr 11 befestigt sind. Der Kreisring 21 ist in einer Runddose 24 gelagert, die über einen Arm 25 an dem Gestell 26 befestigt ist, das die Umlenkrolle 8 trägt. Über den Arm 25 ist der Abstand a zwischen der Einlauföffnung Hb der Abstreifdüse 10 und der Umlenkrolle 8 einstellbar. Außerdem besitzt diese Vorrichtung den Vorzug, daß mit der Umlenkrolle 8 gleichzeitig die Abstreifdüse aus dem Bad 7 entfernt werden kann, wodurch das Einfädeln des Drahtes 1 wesentlich vereinfacht wird.

Die Halterung für das Rohr 11, die aus dem Kreisring 21 und der Runddose 24 besteht, sichert eine gewisse Beweglichkeit der Abstreifdüse 10. Die Runddose 24 besitzt an ihrem Boden und an ihrem Deckel Öffnungen 27 und 28 auf, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser des Kreisringes 24 und größer als der Durchmesser des Rohres 11 ist. Der Kreisring 21 liegt im inneren der Runddose auf dem Boden auf und ist daher parallel ' zur Ebene der Badoberfläche nach allen Richtungen beweglich. Im Kreisring 21 ist auch das Rohr 11 in Richtung seiner Längsachse beweglich. Während des Betriebes der Vorrichtung wird sich

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das Rohr 11 infolge des Druckes, der an der Einlauföffnung 14b auf die Abstreifdüse 10 ausgeübt wird, etwa in die Stellung einstellen, die in der Fig. 4 gezeigt ist. Während des Betriebes ist daher das Rohr 11 und damit die Abstreifdüse 10 sowohl in Zugrichtung des Drahtes 1 als auch geringfügig entgegengesetzt zur Zugrichtung des Drahtes 1 bei plötzlichen Störungen bewegliche. Da der Kreisring 21 parallel zur Badoberfläche beweglich gehalten ist, ist auch die Abstreifdüse 10 parallel zur Badoberfläche beweglich. Durch diese Beweglichkeit der Abstreifdüse 10 wird ein Reißen des Drahtes während des Betriebes weitgehend vermieden.

Die Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des Zinnbades nach Fig. 4. Dabei ist die Halterung für das Rohr 11 starr ausgebildet. Das Rohr 11 kann jedoch auch bei diesem AusführungsbeispifL in einer Halterung beweglich, ähnlich wie in Fig. 4, gehalten werden. In Fig. 5 wird die Einlauföffnung 14b durch ein Rohr 29, das beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt sein kann, gebildet. Dieses Rohr 29 ist konzentrisch zur Bohrung 14 der Abstreifdüse 10 an der unteren Stirnfläche der Abstreifdüse angesetzt. Es hat sich gezeigt, daß durch dieses Rohr 29 sich die Gleichmäßigkeit der Zinnschicht des Kupferdrahtes 1 weiterhin verbessern läßt. Als günstig hat es sich erwiesen, einen Innendurchmesser des Rohres 29 zu wählen, der höchstens 1,5 mm größer als der Drahtdurchmesser ist. Außerdem sollte das Rohr höchstens 100 mm lang sein.

20 Patentansprüche
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Claims

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Qy Verfahren zum Herstellen von Zinnschichten oder Zinnlegierungsschichten auf Draht aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Feuerverzinnen, mit einer über den Drahtumfang gleichmäßigen Dicke >· 3 /um, bei dem der Draht ein Zinnbad oder Zinnlegierungsbad durchläuft und durch eine profilierte Abstreifdüse geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifdüse (10) Verwendet wird, deren Auslauföffnung (14b) ' unterhalb der Badoberfläche angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauföffnung (14b) wenigstens 5 mm· unterhalb der Badoberfläche angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einkauföffnung (14b) der Abstreifdüse (10) und der letzten Berührungsstelle zwischen dem Draht (1) und einem Festkörper (8) im Bad (7) ein Abstand gewählt wird, der zur Ausbildung einer laminarströmung in der Umgebung des bewegten Drahtes ausreicht.
a 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Drahtgeschwindigkeit von 1 bis 3 m/sek. ein Abstand (b) von wenigstens 10 cm zwischen der Einlauföffnung (14b) und der letzten Berührungsstelle eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifdüse (1.0) verwendet wird, deren Bohrungsquerschnitt von einem Wellenzug begrenzt ist, wobei der Wellenzug (18) zwischen zwei konzentrischen Kreisen (16,17) verläuft, die Radien (R₁ und R₂) der Kreise an den Radius, des Drahtes (R-q) angepaßt sind und auf jeden Milli-

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meter des Umfangs des inneren der konzentrischen Kreise etwa 3-15 Halbwellen (18a) entfallen.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifdüse mit 5 bis 8 Halbwellen (18a) pro Millimeter des Umfangs verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Abstreifdüse (10) durch die Badtemperatur bestimmt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der ^ Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifdüse (10), vorgesehen ist, bei der der Radius (R.,) des inneren der konzentrischen Kreise (16), zwischen denen der Wellenzug (18) verläuft, 1 bis 10 /um größer ist, als die obere Toleranzgrenze für den Radius (R-n) des Drahtes (1).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R₁) des inneren der konzentrischen Kreise ,(16) 2,5 bis 5 /um größer ist, als die obere Toleranzgrenze fürden Radius (R-o) des Drahtes (1).
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der M Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifdüse (10) vorgesehen ist, bei der die Differenz (R₁ Rp) zwischen den Radien (R₁, Rp) das inneren und des äußeren der konzentrischen Kreise (16 und 17), zwischen denen der Wellenzug (18) verläuft, 20 bis 80 /um beträgt.
11.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (R₁ - R₂) zwischen den Radien (R₁ und Rp) der konzentrischen Kreise (16 und 17) 40 bis 60 /um beträgt.

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12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den äußeren konzentrischen Kreis (17) berührenden Halbwellen (T8a) des Wellenzuges (18) wenigstens angenähert kreisbogenförmig sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifdüse (10) aus Diamant, Rubin, einem Hartmetall oder aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlauföffnung (14b) der Abstreifdüse (10) ein Rohr (29) vorgesehen ist, das konzentrisch zur Bohrung (14) der Abstreifdüse angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Rohres (29) höchstens 1,5 mm größer als der Durchmesser des Drahtes (1) ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (29) höchstens 100 mm lang ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifdüse (10) in einer Halterung (21 und 24) angeordnet ist, die so ausgebildet ist, daß die Abstreifdüse parallel zur Ebene der Badoberfläche, in der Zugrichtung und entgegengesetzt zur Zugrichtung des Drahtes (1) beweglich ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifdüse (10) in ein Rohr (11) eingesetzt ist.

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VPA 69/1231

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19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß in an sich bekannter Weise der Draht (1) im Bad (7) mit einer Rolle (8) umgelenkt und wenigstens angenähert senkrecht aus dem Bad herausgeführt ist, daß die Umlenkrolle und diejAbstreifdüse starr miteinander verbunden sind und daß der Abstand zwischen Umlenkrolle und Einlauföffnung (14b) der Abstreifdüse einstellbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b) zwischen der Einlauföffnung (14b) der Abstreifdüse (10) und der Umlenkrolle (8) wenigstens 10 cm beträgt.

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