Für eine Forschunsanwendung muss ich mehrere Dutzend haardünne (30 µm) Wolframdrähte auf einer Platine befestigen. Die Drähte sind leider noch dazu mit Polyimid isoliert. Aktuell läuft es so, dass die Drähte durch Vias gesteckt werden, und von der anderen Seite ein konischer Keil ins Via gedrückt wird. Dieser zerquetscht die Isolierung und drück den Draht in die Goldbeschichtung. Die Methode ist höchst zuverlässig, aber extrem aufwendig und teuer. Die kleinen Keile sind 1,5 mm lang, um die 300 µm dick, also sehr teuer in der Herstellung (CNC gedreht!) und extrem fummelig. Pro Platine sind es ca. 60-70 Drähte, durchstecken und Keil einfädeln etc. dauert locker 45 s pro Kontakt. Die Kontakte auf der Platine sind sehr eng, Pitch ca. 0,75 mm.
Ich habe schon oft über Lösungen nachgedacht, habe aber nie eine wirklich bessere Alternative gefunden. Deshalb wollte ich mal fragen, ob nicht jemand eine clevere Idee hat. Hier sind ein paar offensichtliche, die aber an Details scheitern:
Leitfähiges Epoxy: nicht zuverlässig, Härtung dauert zu lang und Drähte bröseln wieder raus. Wolfram bildet ja eine Oxidschicht, kann also sein, dass die winzige offene Fläche am Ende des Drahtes einfach einen zu schlechten Kontakt gibt. Abisolierung ist nie gelungen, da entweder der Draht dabei zerstört / geschmolzen / verbrannt / verkohlt wird, oder er am Ende eben noch eine Restisolierung hat. Es fehlt auch die mechanische Fixierung bis das Epoxy hart ist, gibt also riesiges Chaos.
Löten: Oberflächenspannung der Drähte verhindert ein Eintauchen ins Lot, Oxidschicht verhindert Kontakt
Laser-Schweißen: Draht verdampft, kein Kontakt.
Wire-Bonding: Draht ist ja nicht im Bond-Tool, sondern kommt von einem Sensor, Wolfram eignet sich nicht fürs Bonding, Oberflächenbehandlung ist schwer möglich weil isoliert.
Würde mich freuen, wenn jemand eine kreative Idee hat!
Abisolierung ist nie gelungen, da
entweder der Draht dabei zerstört geschmolzen verbrannt / verkohlt
wird, oder er am Ende eben noch eine Restisolierung hat.
Löten: Oberflächenspannung der Drähte verhindert ein Eintauchen ins
Lot, Oxidschicht verhindert Kontakt
WIE genau hast du versucht zu löten? Wie hast du versucht abzuisolieren, sodass am Ende der Draht verbrannt ist?
Lötbad, Wolfram frisch abschneiden, 1-2mm tief eintauchen und "am Rand schaben", bis das erste Zinn an der Spitze bindet. Viel Flussmittel.
Statt Lötbad tut's auch ein dicker Tropfen Zinn an der Lötspitze, dauert aber ungleich länger damit.
Ultraschallschweißen vielleicht?
Draht auf's Via, einen kleinen Deckel drauf und den mit dem Via als Sandwich ultraschallverschweißen. Gibt zumindest Hersteller, die Kupfer und Alu ultraschallverschweißen können.
ätzen
Das ist ja wirklich mal eine super Idee! Danke. Löst natürlich nicht das Problem der ewigen Friemelei mit den Drähten.
-Löten:
Mechanisch abisolieren ist schwierig. So ziemlich alles was das PI vom Wolfram kratzt, zerstört auch gleich den Draht. Chemisch ist es inert. Anderes Problem beim Löten ist, dass sich die Drähte meist schnell im Lot lösen, wenn man zB Platin statt Wolfram nimmt, was man zumindest ins Lot drücken kann.
Wenn das "Keilquetschen" genügt, könnte ja auch funktionieren, eine feine Hohlniete (wie für Durchkontaktierungen verwendet) zu nehmen und die mit einer Zange o.ä. zu quetschen. Das Resultat sollte man dann problemlos verlöten können.
Leitfähiges Epoxy: nicht zuverlässig, Härtung dauert zu lang und
Drähte bröseln wieder raus. Wolfram bildet ja eine Oxidschicht, kann
also sein, dass die winzige offene Fläche am Ende des Drahtes einfach
einen zu schlechten Kontakt gibt. Abisolierung ist nie gelungen, da
entweder der Draht dabei zerstört / geschmolzen / verbrannt / verkohlt
wird, oder er am Ende eben noch eine Restisolierung hat. Es fehlt auch
Wie schaffst Du das, Wolfram in einer Platinenumgebung zum Schmelzen
zu bringen?
Google/WIKI:
Wolfram ist die beste Wahl, wenn es um die Hitzebeständigkeit geht: es hat mit 3422 °C den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle.
Wolfram ist die beste Wahl, wenn es um die Hitzebeständigkeit geht: es
hat mit 3422 °C den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle.
M.E. sollte da ein Abisolieren mit Feuerzeug klappen. Eine
solche Flamme erreicht etwa 1000°. Damit dürfte das Epoxid
verbrennen und das Wolfran noch nicht schmelzen.
Hmmm...
Warum musste man dann wohl
den Glühfaden in einen Glaskolben stecken, um eine brauchbare Lampe zu bekommen?
Im Schutzgas schmilzt der Draht nicht, ohne brennt er weg
Warum ausgerechnet Wolfram als Draht, was ist der Hintergrund?
Ansonsten, den Wolframdraht galvanisch oberflächenveredeln. Dann muß aber das Polyimid zuvor runter. Nickel als neutrale Sperrschicht, (eventuell als chemisch Nickel aufbringen) und auf die Nickelschicht dann was, was sich gut löten lässt. Kupfer/Silber oder Gold...
Plattierungen aus mehreren Schichten sind u.a. bei Kontaktfedern durchaus üblich.
Ich hab zwar mal ein paar Jahre in einer Galvanik gearbeitet, aber mit Wolfram hatte ich noch nichts zu tun. Ist halt doch etwas exotisch. Mal ne Galvanikbude anfragen, am besten jemand, der auch Leiterplatten fertigt, vielleicht haben die die passende Idee.
den blanken Wolframdraht mit Palladiumlösung aktivieren, wie bei den Leiterplatten-DuKos und dann verkupfern, könnte auch funktionieren.
den Wolframdraht galvanisch oberflächenveredeln. Dann muß
aber das Polyimid zuvor runter. Nickel als neutrale Sperrschicht,
(eventuell als chemisch Nickel aufbringen) und auf die Nickelschicht
dann was, was sich gut löten lässt. Kupfer/Silber oder Gold...
Plattierungen aus mehreren Schichten
....l.
den blanken Wolframdraht mit Palladiumlösung aktivieren, wie bei den
Leiterplatten-DuKos und dann verkupfern
Ja, irgendein Steckkontakt wäre gut. Die Quetschwirkung der Keile ist schon keine schlechte Idee. An der anderen Seite der Drähte dient das offene Ende selbst als Elektrode in einem Sensor. Wolfram deshalb, weil es sehr steif ist, und als elektrochemische Elektrode im Sensor wohl die richtigen Eigenschaften hat. Platin mit hoher Iridiumkonzentration geht ebenfalls, löst sich aber beim Löten sofort im Lot auf. Mit Hitze kommen die Drähte deshalb schlecht klar, weil die einfach wegoxidieren. Flamme dran - Draht glüht kurz und ist weg. Prinzip Glühbirnenfaden in Luft. Man könnte bestimmt irgendwas finden, wie sich das PI wegbrennen lässt, und das Wolfram dableibt, aber leider löst das dann immer noch nicht das Problem mit der Oxidschicht.
Wenn das mit dem Draht einkeilen schon Kontakt gibt, könnte man auch Federklemmen z.B. mit Hebel ausprobieren. Das würde die Montagezeit deutlich verkürzen.
Den Platindraht könnte man vor der Auflösung beim Löten mittels Nickel als Diffusionsbarriere schützen. Das funktioniert auch stromlos mit chemisch Nickel, einer speziellen Rezeptur. Das Bad muß lediglich auf rund 60 Grad Arbeitstemperatur erwärmt werden und die Enden eingetaucht werden. Tachzeit mehrere Minuten. Mittels Gestell sind so mehrere 100 Stück parallel zu bearbeiten.
Den Platindraht könnte man vor der Auflösung beim Löten mittels Nickel
als Diffusionsbarriere schützen. Das funktioniert auch stromlos mit
chemisch Nickel, einer speziellen Rezeptur.
Und das klappt direkt auf Wolfram?
Ich kenne für Wolfram nur stark alkalische Elektrolyte, und mit Nickel scheint es das kommerziell nicht zu geben.
Quetschen/klemmen der Drähte ist ja offensichtlich bewährt.
PCB-Federklemmen: Kleinster mir bekannter Pitch 2,54mm, daher mehrere reihen notwendig. ungünstig.
LSA-Leisten: Schneidklemmtechnik ist ggf etwas für diese anwendung. Jedoch muss man den draht gegen den federwiderstand der klemmen eindrücken, das könnte zum reißen führen.
Pressverbinder: Es gibt RJ45 Modularstecker mit Kammeinsatz. Dort fädelt man erst in ein Plastikteil (biegt vielleicht ein stück draht um und kürzt es auf wenige mm) und Presst dann. Könnte von der Handhabung ganz gut sein, pin pitch 1,02mm, stecker bis 10pol verfügbar.
Eigenbau-lösung. Man kann viel mit Leiterplatten anstellen. z.b. eine seite als kamm (sortierhilfe für drähte) ausführen, dann über ein vergoldetes anschlusspad, dann zum fixieren durch ein Via oder auf Klebeband. Zum andrücken und durchbrechen der Isolierung kann eine zweite leiterplatte mit federnd ausgefrästen fingern, ein resin-druckteil, was den draht über ein kantiges Via schiebt dienen, oder man macht so was wie wire-wrap um einen kleinen vergoldeten pin einer zweireihigen stiftleiste im 1,27mm raster.
Ich vermute, das bezog sich auf die Alternative, Platindraht statt Wolfram zu verwenden. Das einzige, was den Einsatz des Platindrahts verhindert, ist, dass der sich beim Löten auflöst. Mit der Nickelschicht könnte man das vielleicht verhindern.
Ich vermute, das bezog sich auf die Alternative, Platindraht statt
Wolfram zu verwenden. Das einzige, was den Einsatz des Platindrahts
verhindert, ist, dass der sich beim Löten auflöst. Mit der Nickelschicht
könnte man das vielleicht verhindern.
ich denke du brauchst einfach nur das richtige Flussmittel, ich habe da etwas da, damit löte ich problemlos, die Nickelstreifen auf die 18650 Zellen, löten deshalb weil der Kontakt/Übergangswiderstand geringer ist als mit den 2 oder 4 dünnen Punktschweißpunkten.
Neben dem Flussmittel könntest du auch Stickstoff oder Argon die Lötstelle beströmen damit da kein Sauerstoff mit dem Wolfram reagieren kann.
Oder sogar die Oxydschicht reduzieren mit Wasserstoff oder Kohlen-Monoxyd.
CO (nicht CO2) existiert in der Flamme zwischen dem grünblauen und blauen Flammenkegel einer nichtleuchtenden (blauen) Flamme. Und dann in diesem Umfeld gleich ins Lot eintauchen. Sollte dann kein Flussmittel brauchen.
Mir ist nicht ganz klar, wo die Wolframdrähte platziert werden müssen.
Wenn es relativ egal ist, dann kannst Du den Prozess ja auch beliebig auslagern. Also eine Platine, die 10 oder 30 Drähte auf einmal aufnimmt und dann angelötet wird.
Wenn Keile/Vias sich bewährt haben, kann man das sicher optimieren. Z.B. "Nagelbett" mit mehreren Keilen auf einmal.
Wie sieht die Gegenstelle aus? Auf der einen Seite kann man ja die Fäden durch n Platinen auf einmal ziehen und dann entsprechend ausziehen/ablängen.
Vielleicht auch das genau Gegenteil: Via und Keil zu einem Mini-Kontakt vereinen, der dann nach "Verpressung" eingelötet wird. Dann konfektioniert einer (und bald eine Maschine) Lötkontakt-Wolframfäden.
das Flussmittel das ich verwende ist von Thermopasty "Topnik TS-81"
Geeignet zum Löten von Elementen aus verschiedenen Stahlsorten (darunter säurebeständiger Stahl) und von Elementen aus Chrom- Nickel- Legierungen. Keine Ahnung wie resistent das Wolframoxid ist das sich auf der Oberfläche bildet.
Mir ist nicht ganz klar, wo die Wolframdrähte platziert werden müssen.
Die Drähte kommen aus einem Drahtbündel, welches vorher hergestellt wurde. Ich kann also nicht einfach solche abgelängten Drähte vorher kaufen, oder groß was mit denen machen. Absiloieren und evtl. 1 stromloser Galvanikschritt wären max.
Vielleicht auch das genau Gegenteil: Via und Keil zu einem Mini-Kontakt
vereinen, der dann nach "Verpressung" eingelötet wird. Dann
konfektioniert einer (und bald eine Maschine) Lötkontakt-Wolframfäden.
Ja, das ist tatsächlich eine wirklich clevere Idee! Im Prinzip könnte man irgendein Metallteil, am besten ein U-förmiges Stück vergoldetes Kupfer oä um den Draht pressen und das dann verlöten. Ob es natürlich Zeit spart, ist wieder die Frage. Man müsste dann vielleicht gleich kleine Röhrchen auf die Platine bringen, die man einseitig verpresst. Wird natürlich wieder vom Pitch schwierig.
Cool das es diese Keile gibt. Schade dass es zum Basismaterial der Keile keine Angabe auf der Website gibt. Sind die aus Kupfer?
Wenn du da 1000er Packungen verbrauchst sind Aufwand und Kosten natürlich heftig.
Hi,
kann man vielleicht das Via selbst so deformierten, dass es den Draht kontaktieren. Vielleicht reicht es den Draht durchzustecken und mit einer Nadel am Rand der Bohrung das Via zusammenzudrücken um Kontakt zu bekommen? So haltbar wie Keil Lösung ist das aber sicher nicht, wenn es überhaupt funktioniert. Und es wäre vielleicht gut ein spezielles Via du machen, so dass eine Seite fast keinen Rest Ring hat.
Diese Buchsenleisten für Flachbandkabel haben doch Schneidklemmen im Inneren. Da könnte man gleich mehrere der Drähte reinklemmen und dann den Stecker verpressen.
