СПОСОБ ЛУЖЕНИЯ ВЫВОДОВ РАДИОЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2010 года по МПК B23K1/20 H01C17/00 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано преимущественно при изготовлении непроволочных цилиндрических резисторов на операции лужения никелированных медных выводов.

Известен способ лужения выводов радиоэлементов [1], лимитирущий скорость погружения вывода с серебряным покрытием в ванну с расплавом припоя, предусматривающий предварительное флюсование выводов флюсом, содержащим дистиллированную воду.

Недостатком данного способа является наличие воды во флюсе и, как следствие, потенциальная возможность развития электрохимического разрушения токопроводящего слоя резистора вследствие его электролиза под действием влаги, проникающей к токопроводящему слою через микропоры лакокрасочного покрытия, что может привести к снижению надежности резистора и потере его работоспособности.

Существенным недостатком является также опасность разбрызгивания расплавленного припоя в процессе лужения за счет быстрого испарения из флюса дистиллированной воды. Попадание частичек припоя на рабочую поверхность резистора является недопустимым.

Известен также способ [2] горячего лужения выводов радиоэлементов вручную после хранения в течение 12 месяцев и более, предусматривающий применение флюса ФДФс [3], содержащего ортофосфорную кислоту.

Недостатком этого способа является использование флюса ФДФс, оказывающего коррозионное действие на никелевое покрытие медных выводов.

Известны способы лужения выводов с применением более активных флюсов для лужения никелированных поверхностей на основе гидразина солянокислого, состав которых указан в мас.% [4]:

Флюс ФГГлСп Флюс ФГЭгСп Глицерин 5,0-12,5 Этиленгликоль или глицерин 25,0-50,0 Вода дистиллированная 65,5-41,5 Гидразин солянокислый 1,0-2,0 Гидразин солянокислый 2,0-4,0 Спирт этиловый 28,0-44,0 Спирт этиловый 75,0-46,0

Однако использование этих флюсов не позволяет получать качественное облуживание выводов резисторов типа С2-29В, С2-29С.

Недостаток флюса ФГГлСп, содержащего воду, тот же, что и для флюса, предлагаемого в [1].

Флюс ФГЭгСп не имеет требуемой степени активности облуживания выводов радиоэлементов с никелевым покрытием, подвергшихся многократным температурным воздействиям на технологических операциях изготовления резисторов.

Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности признаков является способ [5] лужения выводов радиоэлементов, включающий обработку поверхности выводов флюсом, содержащим глицерин, поверхностно-активное вещество, двухатомный спирт и анилин гидрохлорид. Способ предусматривает последующее погружение выводов в расплавленный припой. Оптимально выбранные количественные соотношения активной составляющей флюса - анилин гидрохлорида в сочетании с глицерином, поверхностно-активным веществом (ПАВ) и двухатомным спиртом - обеспечивают достаточную активность флюса при разрушении окисных пленок никеля на поверхности выводов резисторов, прошедших высокотемпературную обработку.

Практическое использование флюса обеспечивает качественное лужение никелированных выводов, несмотря на то, что они подвергались в технологическом процессе длительному температурному воздействию.

В технологическом процессе изготовления прецизионных и сверхпрецизионных резисторов предусмотрены термостабилизирующие операции, необходимые для создания надежно работающего в эксплуатации изделия, - нанесение лакокрасочного многослойного покрытия (от 5 до 12 слоев) с последующей сушкой при высоких температурах за короткое время на высокопроизводительном автоматизированном оборудовании является одной из них.

При использовании эмалевых покрытий высокой температуры сушки на поверхности никелевого покрытия выводов образуется плотная окисная пленка, для снятия которой флюс, описанный в прототипе [5], в данных условиях становится недостаточно активен.

В производстве цилиндрических резисторов с аксиальными выводами выполняется операция «Лужение выводов» с целью обеспечения гарантированной паяемости в течение 12 месяцев со дня выпуска резисторов. Выводы резисторов представляют собой медную проволоку, покрытую гальваническим никелем. Для облуживания выводов с покрытием никеля толщиной 1-3 мкм целесообразно использовать флюсы, содержащие в своем составе дигидрохлорид гидразина (гидразин солянокислый). Содержание указанного препарата во флюсе определяет степень его активности и может обеспечить качественное облуживание никелевых покрытий легкоплавкими припоями.

Окисные пленки никеля довольно трудно поддаются разрушению в процессе воздействия известных гидразиновых флюсов, что зачастую приводит к значительному повышению трудоемкости операции «лужение» (2-3-кратному), погружению выводов в расплав припоя ПОС-61 при температуре 320-400°C с целью получения качественного облуживания.

Известно, что при смачивании поверхности основного металла флюсом и удалении с нее окисной пленки должна образовываться активная межфазная граница твердый металл - жидкий флюс, которая затем замещается расплавленным припоем в условиях, практически исключающих возможность взаимодействия с атмосферой воздуха, что и должно обеспечивать высокое качество облуживания.

В последние годы в производство резисторов внедрены марки защитных эмалей нового поколения с более высокими электроизоляционными свойствами, высокой температурой сушки и высокой температурой эксплуатации в изделии, позволяющие одновременно с нанесением многослойного защитного покрытия проводить термостабилизацию токопроводящего слоя, имеющую огромное значение при обеспечении сверхпрецизионных свойств радиоэлементов. Причем, чем больше таких стабилизирующих воздействий на токопроводящий слой, тем более надежно обеспечивается стабильность изделия в эксплуатации.

Задачей изобретения является повышение качества лужения выводов радиоэлементов с одновременным снижением трудоемкости технологического процесса лужения, что в конечном итоге способствует повышению производительности изготовления непроволочных цилиндрических резисторов.

Техническим результатом данного изобретения является повышение качества лужения никелированных медных выводов радиоэлементов, имеющих на поверхности плотную окисную пленку за счет применения флюса с высокой активностью.

Технический результат достигается тем, что в способе лужения выводов радиоэлементов, включающем обработку поверхности выводов флюсом, содержащим глицерин, поверхностно-активное вещество, двухатомный спирт, и последующее погружение выводов в расплавленный припой, групповое погружение никелированных медных выводов в расплавленный припой производят с предварительным флюсованием гидразинсодержащим флюсом при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидразин дигидрохлорид 2,0-4,0 Двухатомный спирт 57,0-42,0 Поверхностно-активное вещество 8,0-4,0 Глицерин 33,0-50,0

Применение в предлагаемом способе лужения гидразинсодержащего флюса в соотношении вышеуказанных компонентов в сочетании с известными признаками позволяет повысить активность флюса и получить повышенное качество лужения.

Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата. В заявляемом изобретении имеются отличительные от прототипа признаки:

- групповое погружение выводов в расплавленный припой производят с предварительным флюсованием гидразинсодержащим флюсом;

- флюс имеет новое соотношение компонентов, мас.%.

Таким образом, по сравнению с прототипом и аналогами было повышено качество лужения никелированных медных выводов радиоэлементов за счет применения флюса с повышенной активностью. Это наглядно подтверждает наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.

В результате проведенного информационного поиска не обнаружен способ лужения выводов радиоэлементов, содержащий все упомянутые отличительные признаки и ингредиенты в указанных соотношениях, это позволяет сделать вывод о его новизне.

Ниже приводятся конкретные примеры, подтверждающие возможность получения указанного технического результата.

Облуживание выводов проводят групповым способом. Групповой способ заключается в предварительной загрузке резисторов в специально разработанные кассеты. Назначение кассет - возможность погружения в расплавленный припой выводов одновременно 15-20 штук резисторов и исключение попадания паров флюса и частиц припоя на тело резистора. Использование кассет позволяет снизить энергозатраты и трудоемкость операции.

Обработка поверхностных выводов заключается во флюсовании их флюсом, содержащим в своем составе дигидрохлорид гидразина, глицерин, поверхностно-активное вещество, в качестве растворителя двухатомный спирт - этиленгликоль, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Гидразин дигидрохлорид 2,0-4,0 Двухатомный спирт 57,0-42,0 Поверхностно-активное вещество 8,0-4,0 Глицерин 33,0-50,0

Флюс изготавливается путем механического смешивания компонентов. Сначала смешивается отмеренное количество глицерина и этиленгликоля. Дигидрохлорид гидразина в порошкообразном состоянии вводится в смесь глицерина и этиленгликоля (диэтиленгликоля) и растирается в ступке до полного растворения. Затем вводится необходимое количество поверхностно-активного вещества ОП-7 или ОП-10.

Последующим после флюсования выводов переходом операции лужения является выдержка выводов на воздухе в течение (2-10) с с целью исключения возможного разбрызгивания частичек припоя и групповое погружение выводов в ванну. Групповое погружение выводов резисторов, загруженных в кассету, проводится вручную в направлении продольной оси выводов, по схеме: плавно опустить - плавно вынуть с выдержкой в расплавленном припое в течение (1-2) с при температуре (320-400)°C. При этом точки погружения должны находиться в центре ванны с припоем, не прикасаясь к стенкам. Количество одновременно обрабатываемых резисторов определяется габаритными размерами ванны и габаритно-массовыми характеристиками резистора.

Перед погружением в припой выводы резисторов окунаются во флюс примерно на 30-70% длины вывода сначала с одной стороны кассеты, затем с другой. Применение активного флюса, оптимально выбранное количественное соотношение компонентов флюса позволяют подготовить поверхность выводов к лужению при снижении температуры припоя во время одновременного погружения в ванну группы выводов и получить качественное лужение, обеспечивающее гарантированную паяемость выводов радиоэлементов.

Результаты лужения выводов резисторов предлагаемым флюсом групповым способом при различном соотношении компонентов представлены в таблице. Применение флюса с соотношениями компонентов, отмеченными по результатам эксперимента в таблице знаком «+», обеспечивает высокое качество лужения выводов резисторов с никелевым покрытием, подвергшихся многократному высокотемпературному воздействию.

Основной активной составляющей флюса, предлагаемого к рассмотрению, является гидразин дигидрохлорид. Флюс обладает высокой активностью, качественно очищает облуживаемую поверхность от окислов никеля. Поверхностно-активное вещество (ОП-7, ОП-10), вводимое в состав флюса, повышает его способность к смачиванию облуживаемой поверхности за счет проникновения в скрытые неровности (поры) и образования граничного слоя ориентированных молекул (сольватного слоя). Двухатомный спирт (этиленгликоль, диэтиленгликоль) повышает скорость разрушения окисной пленки никеля за счет высокой растворяющей способности. Флюс относится к группе низкотемпературных, слабокоррозионных флюсов. Химически он не взаимодействует с припоем ПОС-61.

Таблица № п/п Наименование компонентов Температура облуживания, °С Качество облуживания Содержание компонентов в составе (флюса), мас.% Гидразин дигидрохлорид Этилен-
гликоль Диэтилен-
гликоль ОП-7 ОП-10 Глицерин 1 1,0 58,0 - 16,0 - 25,0 300 - 320 - 350 - 370 - 400   410 - 2 1,5 - 57,5 - 10,0 31,0 300 - 320 - 350 - 370 - 400 - 410 - 3 2,0 - 57,0 8 - 33,0 300 - 320 + 350 + 370 + 400 + 410 - 4 5,0 48,0 - - 7,0 42,0 300 - 320 + 350 + 370 + 400 + 410 - 5 4,0 42,0 - 40 - 50,0 300 - 320 + 350 + 370 + 400 + 410 - 6 5,0 - 41,0 2,0 - 52,0 300 - 320 - 350 - 370 - 400 - 410 -

Таким образом, способ группового облуживание выводов с использованием флюса, содержащего гидразин дигидрохлорид, позволяет обеспечить качественное лужение никелированных выводов, невзирая на предварительное многократное высокотемпературное воздействие.

Литература

[1] Способ лужения выводов радиоэлементов. Патент №1555074.

[2] Способ лужения выводов электрорадиоизделий. Патент №2233909.

[3] ОСТ 4Г 0.033.200 «Припои и флюсы для пайки», ред. 1-78, стр.44.

[4] ОСТ 11 0469-87 « Флюсы и припои для пайки», 1988 г., стр.56-57.

[5] Флюс для лужения выводов резисторов. Патент №2053083.

Изобретение может быть использовано при изготовлении непроволочных цилиндрических резисторов на операции лужения никелированных медных выводов. Обработку поверхности выводов осуществляют активным гидразинсодержащим флюсом, содержащим, мас.%: гидразин дигидрохлорид 2,0-4,0, двухатомный спирт 57,0-42,0, поверхностно-активное вещество 8,0-4,0, глицерин 33,0-50,0. Затем проводят погружение выводов в расплавленный припой групповым способом при температуре расплавленного припоя 320-400°С. Способ обеспечивает высокое качество лужения с одновременным снижением трудоемкости технологического процесса лужения, что в конечном итоге способствует повышению производительности непроволочных цилиндрических резисторов. 1 табл.

Способ лужения никелированных медных выводов радиоэлементов, включающий обработку поверхности выводов флюсом, содержащим глицерин, поверхностно-активное вещество и двухатомный спирт, и последующее погружение выводов в расплавленный припой, отличающийся тем, что погружение выводов осуществляют групповым способом при температуре расплавленного припоя 320-400°С, а флюс для обработки поверхности выводов дополнительно содержит гидразин дигидрохлорид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гидразин дигидрохлорид 2,0-4,0 двухатомный спирт 57,0-42,0 поверхностно-активное вещество 8,0-4,0 глицерин 33,0-50,0