ФЛЮС ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ, НЕ ТРЕБУЮЩИЙ ОТМЫВКИ Российский патент 1997 года по МПК B23K35/363 

Изобретение относится к области паяльного производства, в частности к флюсам для механизированной пайки печатных плат оловянно-свинцовым припоем.

Известен флюс для пайки, не требующий отмывки остатков после пайки, содержащий в качестве активной составляющей бромистый аммоний и канифоль. Этот флюс обладает высокой флюсующей способностью и высоким коррозионным воздействием. Для поддержания сопротивления изоляции необходимо высокое содержание канифоли (18%), что загрязняет поверхности печатных плат и паяльных рамок.

Известны также флюсы, не требующие отмывки остатков после пайки, содержащие в качестве активатора преимущественно адипиновую кислоту.

Паяные соединения, полученные с помощью таких флюсов, имеют серый цвет и белесый налет на поверхности металла.

Наиболее близким по составу к заявляемому является флюс для пайки, включающий растворитель, активатор, содержащий одну или несколько дикарбоновых кислот, имеющих от 4 до 12 атомов углерода в количестве не более 3,5% канифоль и/или другие добавки в количестве до 2 мас. и смачиватель в количестве от 0,2 до 3 мас. причем общее количество твердых веществ не превышает 6 мас. Недостатками известного флюса являются низкое качество пайки, значительное коррозионное воздействие на медь, а также необходимость отмывки остатков флюса водой.

Целью изобретения являются улучшение качества пайки, снижение коррозионного воздействия на медь и ликвидация необходимости удаления остатков флюса после пайки.

Цель достигается тем, что флюс, включающий активатор, содержащий смесь органических кислот, имеющих от 4 до 10 атомов углерода, загуститель и растворитель, дополнительно содержит бензотриазол; в качестве смеси органических кислот он содержит смесь одно- и двухосновных труднорастворимых в воде органических кислот; в качестве загустителя природную или синтетическую смолу; в качестве растворителя одноатомный спирт или его смесь с этилацетатом или триацетином при следующем соотношении компонентов, мас.

Смесь одно- или двухосновных труднорастворимых в воде органических кислот, содержащих от 4 до 10 атомов углерода 3,5-6,0
Природная или синтетическая смола до 5,0
Бензотриазол 0,1-0,5
Одноатомный спирт или его смесь с этилацетатом или триацетином - Остальное
Также возможно дополнительное содержание полиоксиэтилированные эфиры лауриновой, олеиновой кислот со средней молекулярной массой 596 и 503 соответственно или полиоксиэтилированные жирные спирты фракции C₁₀-C₁₈ с молекулярной массой 1000 в количестве до 0,25 мас.

Применение в качестве активатора смеси органических кислот, труднорастворимых в воде, дает возможность получить достаточно активный флюс, остатки которого незначительно гидролизуются влагой воздуха, а следовательно незначительно влияют на сопротивление изоляции печатных плат.

В качестве полиоксиэтилированных эфиров жирных кислот указанной молекулярной массы предложенный флюс может содержать промышленные продукты лаурокс-9, олеокс-5, синтанол ДС-10. Введение в состав флюса поверхностно-активного вещества обеспечивает хорошее смачивание флюсом мест, подлежащих пайке, увеличивает активность флюса. Количество смачивателя до 0,25 мас. позволяет достичь хорошего полного смачивания печатных плат флюсом. Введение в состав флюса бензотриазола ингибитора композиции - позволяет получить некоррозионно активный флюс. В качестве растворителя флюса наиболее предпочтительным является использование этанола, как менее токсичного вещества, но возможно применение и изопропанола или их смеси с этилацетатом или триацетином.

В качестве примеров конкретного исполнения можно рассмотреть следующие составы, мас.

Пример 1
Себациновая кислота 3,0
Салициловая кислота 3,0
Канифоль 2,0
Синтанол 0,2
Бензотриазол 0,1
Этанол Остальное до 100,0
Флюс готовят путем растворения сухих компонентов в этаноле при нагревании до 60-70^oC и перемешивании до образования однородной, прозрачной, светло-желтой жидкости.

Флюс испытывают в техпроцессе механизированной "волновой" пайки. Качество пайки печатных узлов определяют визуально у 100% паяных соединений по наличию непропаев, свищей, сосулек, форме мениска и блеску припоя. Подсчитывают процент устранимых дефектов пайки. О влиянии остатков флюса на диэлектрические свойства печатных плат судят по величине сопротивления изоляции (R_из.) после выдержки их в камере тепла и климата при температуре t (40±2)^oC и относительной влажности Φ_отн (93±3)% в течение 21 суток.

Коррозионное действие флюсов и их остатков после пайки на медь определяют по ГОСТ 9.076-77 в показателях коррозии после выдержки образцов с флюсами в условиях t (4±2)^oC и Φ_отн (93±3)% в течение 56 суток.

Количество устранимых дефектов пайки, полученных при пайке печатных узлов с помощью флюса по примеру 1, равно 3% форма паяного соединения заливная, припой блестящий. Сопротивление изоляции после 21 суток 7х10⁶ Ом.

Коррозионное действие флюса по примеру 1 на медь, оцененное в показателях коррозии по 10-балльной шкале (ГОСТ 9.076-77), составляет 1 балл, остатков флюса также 1 балл, что означает отсутствие коррозии.

В качестве прототипа был испытан флюс следующего состава, мас.

Адипиновая кислота 1,5
Себациновая кислота 0,5
Полиоксиэтилированный эфир лауриновой кислоты 1,2
Канифоль 0,8
Этанол Остальное до 100,0
Прототип и флюсы по остальным примерам готовились и испытывались аналогично примеру 1. Составы флюсов и результаты их испытаний приведены в таблице.

Флюс по примеру 6 обладает недостаточной активностью, поэтому качество пайки с ним печатных узлов неудовлетворительное. Отсутствие ингибитора коррозии способствует появлению следов солеобразной коррозии, оцененное нами в 3 балла. Остатки флюса некоррозионноактивны.

Флюс по примеру 7 имеет высокую флюсующую активность, однако большое количество сухого остатка после пайки становится видимым, что портит внешний вид паяных печатных узлов.

Результаты испытаний флюсов по примерам 6 и 7 показывают, что пределы изменения содержания компонентов флюса выбраны правильно.

Предложенный флюс для пайки, не требующий отмывки остатков после пайки, позволяет получить качественные паяные соединения скелетной формы с низким количеством устранимых дефектов пайки (до 8%). Флюс и его остатки после пайки не оказывают коррозионного действия на медь (а тем более на ПОС) при испытаниях в течение 56 суток в тропических условиях.

При применении предложенного флюса ожидается значительный экономический эффект, выражающийся в устранении процесса отмывки.

Использование: изобретение относится к области паяльного производства. Флюс для низкотемпературной пайки, не требующий отмывки после пайки, содержит, мас. %: смесь одно- и двухосновных труднорастворимых в воде органических кислот, содержащих от 4 до 10 атомов углерода - 3,5-6,0; природная или синтетическая смола - до 5,0; бензотриазол - 0,1-0,5; одноатомный спирт или его смесь в этилацетатом или триацетином - остальное. Флюс может дополнительно содержать полиоксиэтилированные эфиры лауриновой, олеиновой кислот со средней молекулярной массой 596 и 503 соответственно или полиоксиэтилированные жирные спирты фракции C₁₀-C₁₈ с молекулярной массой 1000 в количестве до 0,25 мас.%. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Флюс для низкотемпературной пайки, включающий активатор, содержащий смесь органических кислот, имеющих 4 10 атомов углерода, загуститель и растворитель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бензотриазол, в качестве смеси органических кислот он содержит смесь одно- и двухосновных труднорастворимых в воде органических кислот, в качестве загустителя - природную или синтетическую смолу, а в качестве растворителя одноатомный спирт или его смесь с этилацетатом или триацетином при следующем соотношении компонентов, мас.

Смесь одно- и двухосновных труднорастворимых в воде органических кислот, содержащих от 4 до 10 атомов углерода 3,5 6,0
Природная или синтетическая смола До 5
Бензотриазол 0,1 0,5
Одноатомный спирт или его смесь с этилацетатом или триацетином - Остальное
2. Флюс по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит полиоксиэтилированные эфиры лауриновой, олеиновой кислот со средней мол.м. 596 и 503 соответственно или полиоксиэтилированные жирные спирты фракции C_1 0 C_1 8 с мол.м. 1000 в количестве до 0,25 мас.