Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Herstellung und Applikation thermoplastumhüllter Lotpartikel für die löttechnische Fertigung mit pulverförmigen Hartloten

Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung von Lotpulvern, bei denen die Pulverpartikel mit einer dünnen thermoplastischen Umhüllung überzogen sind. Die Partikelumhüllung soll hierbei zwei Aufgaben erfüllen: Zum einen werden die metallischen Lotpartikel mit dem elektrisch nicht leitendem Kunststoff isoliert, sodass es möglich wird, die Partikel elektrostatisch aufzuladen und damit für den Einsatz elektrostatischer Pulverbeschichtungsprozesse als neuartiges, lösungsmittelfreies Lotapplikationsverfahren nutzbar zu machen. Zum anderen soll die Verwendung eines Thermoplasten als Kunststoffumhüllung dazu dienen, (ggf. elektrostatisch abgeschiedenes) Lotpulver durch eine Wärmebehandlung ähnlich dem Einbrennen von Kunststoffpulverbeschichtungen haftfest mit der zu belotenden Oberfläche zu verbinden, um lager- und chargierfähige Vorbelotungen mit Lotpulvern zu erzeugen. Aus wissenschaftlich-technischer Sicht sind hierzu lötprozessgeeignete Thermoplaste zu identifizieren und ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Umhüllung der Lotpulver zu entwickeln. Benchmark für die Herstellung und Anwendung der thermoplastumhüllten Pulver ist das für derartige Lötaufgaben bislang eingesetzte Beschichten mit lösungsmittelbasierten, binderhaltigen Lotpulversuspensionen.

Es wird erwartet, dass mit thermoplastumhüllten Lotpulvern und deren trockener Applikation substanzielle technische, ökonomische sowie ökologische Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik erzielt werden können. Nutzer dieser Technologie sind sowohl Hersteller von Lötprodukten aus Lotpulvern, die hiermit ihr Portfolio erweitern, als auch Anwender von Löttechnologie, denen neue wirtschaftliche Lotapplikationsvefahren mit dem Produkt ermöglicht werden.

Mit den Ergebnissen des mit dem Vorhaben geplanten lösungsmittelfreien Lotapplikationsverfahrens können insbesondere KMU der Lötbranche neue, ökologische und ökonomische Produkte auf den Markt bringen.

Ergebniszusammenfassung:

Gegenstand dieser Arbeit war die Entwicklung von Lotpulvern, bei denen die Lotpulverpartikel mit einer dünnen thermoplastischen Umhüllung überzogen sind. Die Partikelumhüllung erfüllt hierbei zwei Aufgaben: Zum einen werden die metallischen Lotpartikel mit dem elektrisch nicht leitendem Kunststoff isoliert, sodass es möglich ist, die Partikel elektrostatisch aufzuladen und damit für den Einsatz elektrostatischer Pulverbeschichtungsprozesse als neuartiges, lösungsmittelfreies Lotapplikationsverfahren nutzbar zu machen. Zum anderen wird die thermoplastische Umhüllung der Lotpartikel dazu genutzt, aufgetragene Lotpulver durch eine Wärmebehandlung oberhalb der Thermoplast-Schmelztemperatur haftfest mit der zu belotenden Oberfläche zu verbinden, um lager- und chargierfähige Vorbelotungen zu erzeugen. Im Rahmen der Arbeit wurden hierfür lötprozessgeeignete Thermoplaste identifiziert, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Umhüllung der Lotpulver entwickelt und die genannten Applikationsmöglichkeiten untersucht und bewertet. Von den getesteten Thermoplasten ist das Polylactid (PLA) aufgrund seiner außerordentlich hohen Adhäsionsneigung gegenüber metallischen Oberflächen und seinem thermolytischen Zersetzungsverhalten für die Umhüllung von Lotpartikeln besonders geeignet. Hiermit umhüllte Lotpulver lassen sich durch ein thermo-mechanisches Mischverfahren mit anschließender Partikelvereinzelung mittels eines Walzprozesses herstellen. Die Pulverapplikation ist mittels elektrostatischen Pulverbeschichtens mit PLA-umhüllten Lotpartikeln ebenso möglich, wie auch ein anschließendes Heißverkleben bei 200°C. PLA-gebundene Nickelbasislote sind sowohl im Vakuumofen als auch im Schutzgasdurchlaufofen unter produktionstypischen Bedingungen verarbeitbar. Es bestehen keine besonderen Anforderungen an die Prozesse oder Öfen. Die Qualität der Lötverbindungen wird durch den thermoplastischen Binder in keiner Weise beeinflusst.