Флюс для лужения печатных плат

Флюс для лужения печатных плат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к пайке, в частности к составам флюса для лужения печатных плат Цель изобретения - повышение выхода годных изделий за счет повышения сопротивления изоляции диэлектрического основания печатных плат. Флюс имеет следующий состав, мае % гидроксилсодержащие олигоэфиры мол.м 800 2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ,48,75-70,4, дистиплированная вода 23,6-45, лимонная кислота 1 9-3,0, соляная кислота 1,9-3,0, фенотиазин 0,25 2,2. Для придания составу антикоррозионных свойств введены соляная и лимонная кислоты , а также гидроксилсодержащие олигоэфиры мол.м. 800-2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ Остатки флюса легко отмываются проточной холодной и дистиллированной водой. V флюса Отсутствует термическая деструкция при повышенных режимах лужения 230- 245°С. 3 табл. со С

СОЮЗ COBET CKMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1691024 А1 ся >5 В 23 К 35/363

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4753018/27 (22) 25.10.89 (46) 15.11.91. Бюл. ¹ 42 (71) Ленинградское научно-производственное обьединение "Авангард" (72) Л.И.Глушкова, Д.Т.Костин, В.А.Виноградова, И,B,Hàóìîâà и Н.А.Балдычева (53) 621.791.3 (088.8) (56) OCT.Ч ГО, 033.200 "Припой и флюсы для пайки". Ред. 1-78,с. 4. (54) ФЛЮС ДЛЯ ЛУЖЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ

ПЛАТ (57) Изобретение относится к пайке, в частности к составам флюса для лужения печатных плат. Цель изобретения — повышение выхода годных изделий за счет повышения сопротивления изоляции диэлектрического . основания печатных плат. Флюс имеет слеИзобретение относится к пайке, в частности к составам флюса для лужения печатных плат с гальваническим медным покрытием,и может быть использовано в радиотехнической, электронной, приборостроительный промышленности.

Цель изобретения — повышение выхода годных изделий за счет повышения сопротивления изоляции диэлектрического основания печатных плат.

Флюс имеет следующий состав в мас.%:

Гидроксилсодержащие олигоэфиры молекулярной массы 800 — 2500, полученные на основе окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ 48,75 — 70,4

Дистиллированная вод 23,6-45

Лимонная кислота 1,9 — 3,0

Соляная кислота (концентдующий состав, мас.%: гидроксилсодержащие олигоэфиры мол.м. 800-2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ,48,75 — 70,4, дистиллированная вода

23,6 — 45, лимонная кислота 1,9-3,0, соляная . кислота 1,9 — 3,0, фенотиэзин 0,25-2,2. Для придания составу антикоррозионных свойств введены соляная и лимонная кислоты, а также гидроксилсодержащие олигоэфиры мол.м. 800 — 2500. полученные нэ основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ.

Остатки флюса легко отмываются проточной холодной и дистиллированной водой. У флюса отсутствует термическая деструкция при повышенных режимах лужения 230245"С. 3 табл. рированная, 37%) 1,9-3,0

Фенотиазин 0,25-2,2

Лимонная или окситрикарболлиловая кислота (2-оксипропан-1,2,3-трикарбоновая кислота)

НООС вЂ” СНг — С(ОНКСООН) -СН2-СООН при нагревании до 175"С огщепляет воду и превращается в ненасыщенную эконитовую кислотУ СН2 — СООН !

C(OH)-COOH

II

СН вЂ” C00H

При быстром нагревании в режимах горячего лужения при 230-245"С эта реакция ускоряешься и далее лимонная кислота, входящая в состав флюса, образует смесь ан гидридов итаконовой и цитраконовой кислот с промежуточным образованием око

1691024 нитовой кислоты, которая теряет двуокись углерода по следующему механизму: сн - соо) 1 сюн)- соон— н1о

I сн,-соон

СНО-СООН

1 со> с — соон—

II

cH — соон

ЛкокитОВЛ О

КИСЛО1Л

- сн — с — со

3 сн-со

ЦИ1РОИОЛ1ОЪ|й

ЛИГИОРИО сн,-со

ll ..=о сн =с — со

О

ИтЛКОИООИй ЛИГИОРИО

При действии на лимонную кислоту разбавленной соляной кислоты, входящей в состав флюса, в жестких температурных режимах лужения происходит типичное для

IZ-оксикислот отщепление муравьиной кислоты НСООН, причем образуется альдегид (или кетон) ацетондикарбоновой кислоты.

Расщепление лимонной кислоты происходит уже при кипении флюса при температуре лужения за счет наличия в составе флюса соляной кислоты, разбавленной дистиллированной водой

НООС вЂ” СН2-C(OH)(COOH) — СН2 — СООН

->HOOC — CHz — СΠ— CHz — СООН + HCOOH.

Ацетондикарбоновая кислота, легко получаемая под действием соляной кислоты, при 135 С распадается, отщепляя дее молекулы двуокиси углерода и образуя ацетон, Эфир ацетондикарбоновой кислоты, разбавленной соляной кислотой, омыляется, причем получается спирт и соль P -кетоно-кислоты, А поскольку описанные выше реакции проходят в условиях повышенной температуры, необходимой для осуществления лужения печатных плат расплавленным припоем, соль Р -кетонокислоты и особенно легко свободная кислота, получающаяся при подкислении раствора соли, распадаются на двуокись углерода и кетон, т,е. имеет место кетонное расщепление Pкетонокислоты, Таким образом, за счет химического связывания молекул соляной и лимонной кислот по описанным механизмам образования промежуточных и конечных продуктов сложных химических реакций происходит нейтрализация среды, в которой идет формирование луженой поверхности, обеспечивающей от сильно кислотной до нейтральной, при которой имеет место повышение сопротивления изоляции диэлектрического основания печатных плат во флюсе.

Гидроксилсодержащие олигоэфиры молекулярнои массы 800-2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутст вии полигидроксильных стартовых веществ, выполняю1 функци1о высокомолекулярных поверхностно-ак1иеных компонентов, сооб щающих стабильность гетерогенному флюсу, позволяющему мягко регулировать тонкое молекулярное удаление поверхностных окислов. При этом происходит выравнива5 ние пористости гальванического медного покрытия на диэлектрике печатных плат, .. обеспечивающее последующее равномерное покрытие расплавленным низкотемпературным припоем. Малая подвижность

10 макромолекул гидроксилсодержащих олигоэфиров предотвращает перегрев обрабатываемых в потоке расплавленного припоя печатных плат. В то же время обработка

О проводников печатных плат гидроксилсо15 держащими олигозфирами в сочетании с ингредиентами флюса обеспечивает хорошую смачиеаемость припоями е процессе лужения печатных плат и постоянную концентрацию исходных компонентов флюса. Другой

20 особенностью гидроксилсодержащих олигоэфиров является то, что они обеспечивают малую испаряемость в процессе флюсования.

Фенотиазин выполняет функции анти25 коррозионной присадки и стабилизирующего компонента гидроксилсодержащих олигоэфиров молекулярной массы 8002500, полученных на основе смесей алкиленов в присутствии полигидроксильных

30 стартовых веществ. Это позволяет повысить

ОО температуру вспышки с 249 до 290 С и увеличить время эксплуатации защитной жидкости, совместимой с флюсом.

При увеличении содержания гидроксил35 содержащих олигоэфиров молекулярной массы 800-2500, полученных на основе смесей окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ выше

70.4 мас,%, затруднено нанесение флюса е

40 механизированном модуле нанесения его на печатные платы. Кроме того, затруднена механизированная очистка флюса после горячего лужения в модуле очистки, поскольку на печатных платах остается мономолеку45 лярная пленка флюса, снижающая адгезию лакокрасочных покрытий и маркировочных знаков, наносимых после очистки плат печатного монтажа от остатков флюса и сушки.

При уменьшении содержания гидро50 ксилсодержащих олигоэфиров молекулярной массы 800-2500 ниже 48,75 мас.% поверхность проводников печатных плат сильно протравлиеается флюсом, кроме того, не обеспечивается качественное луже55 ние, так как консистенция флюса меняется во времени.

При увеличении содержания дис1иллироеанной воды выше 45 мас.% снижается эффективность подгoTORI II поеерхн1кти

ПРОЕОДНИКОЕ П1ЪЧÇTIII>IX II/131 K МЕКЛ11(л?ИП1к.

1691024

55 ванному лужению, так как снижается флюсующая активность. Кроме того, нарушается стехио метрическое соотношение системы лимонная кислота — соляная кислота, позволяющая с другими компонентами флюса достигнуть поставленную цель изобрет ения, При содержании дистиллированной воды ниже 23,6 мас. увеличивается коррозионное воздействие смачивающего вещества за счет повышения концентрации активирующих добавок, при этом резко увеличивается и концентрация гидроксилсодержащих олигозфиров молекулярной массы 800-2500, полученных на основе сме" си окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ, существенно изменяется вязкость флюса в сторону увеличения, затрудняется его нанесение на обрабатываемую поверхность и сушка печатных плат перед лужением.

Увеличение содержания лимонной кислоты выше 3,0 мас.% нецелесообразно ввиду увеличения коррозионного влияния остатков флюса после лужения расплавленным припоем на диэлектрик и токопроводники иэделий, например печатных плат.

Снижение содержания лимонной кислоты ниже 1,9 мас.% приводит к повышению содержания свободных ионов хлора соляной кислоты, что отражается на корроэионном воздействии смачивающего вещества на диэлектрик печатных плат.

При увеличении содержания соляной кислоты вы ше 3,0 ма с, о/, по вы шается риск прямого протравливания медного гальванического покрытия на печатных платах и коррозионная активность смачивающего вещества.

При снижении содержания соляной кислоты ниже 1,9 мас. снижается качество подготовки поверхности проводников печатных плат к последующей операции горячего лужения низкотемпературными припоями, поскольку уменьшается ее активирующее (раскисляющее) воздействие.

Концентрация фенотиазина в интервале 0,25 — 2,2 мас.% необходима и достаточна для обеспечения стабильных свойств гидроксилсодержащих олигоэфиров молекулярной массы 800-2500 и снижения коррозии, Примеры выполнения флюса для лужения печатных плат представлены в табл.1.

Флюс для лужения печатных плат готовят следующим образом.

В смеситель с мешалкой рамочного типа загружают последовательно дистиллированную воду, соляную и лимонную кислоты при непрерывном перемешивании(3 — 5 мин) компонентов с угловой скоростью 40 — 60

45 об/мин до полного растворения лимонной кислоты в полученном разбавленном растворе соляной кислоты, Затем в реакционную смесь добавляют расчетное количество гидроксилсодержащих оли гоэфиров молекулярной массы 800-2500, полученных на основе смесей окисеи алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ, при непрерывном перемешивании (2 — 3 мин) компонентов с угловой скоростью

30 — 40 об/мин до получения однородной гомогенной смеси желто-коричневого оттенка с легким запахом гидроксилсодержащего олигоэфира, Флюс легко отмывается проточной холодной и дистиллированной водой и не оставляет разводов, активных центров коррозии на печатных платах. Другим преимуществом предложенного флюса является то, что отсутствует термическая деструкция при повышенных режимах лужения, что способствует повышению качества луженой поверхности в диапазоне технологически оправданных температур лужения (230 — 245 С). Флюс, стабилизированный фенотиазином, имеет длительный срок хранения. Выделения отдельных компонентов в процессе хранения и эксплуатации в мо дуле флюсования механизированной установки лужения низкотемпературными припоями фирмы "Gerex" не наблюдалось.

Результаты сравнительных испытаний предлагаемого флюса для лужения меди и ее сплавов и состава флюса, взятого в качестве прототипа>представлены в табл.2, Использование флюса дает экономию цветного металла, входящего в состав низкотемпературного припоя, а также материала печатных плат, улучшает условия труда, повышает производительность за счет гигиенической технологии лужения и ускорения процесса очистки остатков флюса после лужения, повышает качество последующей пайки навесных элементов на печатные платы и изделий РЭА в целом.

Формула изобретения

Флюс для лужения печатных плат, содержащий простой олигоэфир и лимонную кислоту, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных изделий эа счет повышения сопротивления изоляции диэлектрического основания печатных плат, он дополнительно содержит соляную кислоту; фенотиазин, дистиллированную воду, а в качестве простого олигоэфира— гидроксилсодержащие олигоэфиры мол.м.

800 — 2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигидрок1691024

23,6-45

1,9-3,0 сильных стартовых веществ при следующем соотношении компонентов в мас.g:

Гидроксилсодержащие олигоэфиры мол.м. 800-2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигид- 5 роксильных стартовых веществ 48,75-70,4

1,9-3,0

0,25 — 2,2

Таблица1

Кон ент а ия компонентов, мас.

Наименование компонентов

Составы

Полиоксипропиленпентал с молекулярной массой 800 (гомоолигомер окиси пропилена ) 48,75

70,4

59,6

23,6

34,3

45,0

Дистиллированная вода

2,5

3,0

1,9

Лимонная кислота

Соляная кислота

Фенотиазин

2,5

3,0

1,9

2,2

0,25

Гидроксилсодержащие олигоэфиры молекулярной массы

800-2500, полученные на основе смесей окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ:

Сополимер окиси этилена и окиси пропилена с молекулярной массой 2500 на основе стартового вещества-пропиленгликоля

Дистиллированная вода

Лимонная кислота

Соляная кислота (концентрированная 37 )

Фенотиазин

1691024

22 10

20

7,5 1011

3,5 10

4,3 10

2 5.10

1,5. 1 0

2,310"

39

3,8 10"

2,010"

Марка флюса

Флюс-прототип

ФЛЛТ (ВФ-130 ) Флюс по изобретению — состав 1 — состав 2 — состав 3

Код платы

Сопротивление изоляции при н.д. (до испытаний) МОм

Влагоустойчивость, 48 час. Сопротивление изоляции (поле испытаний МОм

Чдбпицл2

ТаблицаЗ

Примечание

1. Коррозион н ые испытания проводились в камере влажности в течение 48 ч при температуре

40+2 С и влажности 96+2

2 .. Требования

ГОСТ 23752 — 79 по сопротивле.нию изоляции при н.у, 10 10 ю

Ом

3. Испытания призводились по методике

ГОСТ 23752 — 79, п.4.2. 15.

4. Требования

ГОСТ 23752-79 по сопротивлению изоляции после камеры влаги 7 10, Ом