Состав для защиты зеркала расплавленного припоя от окисления Советский патент 1991 года по МПК B23K35/24 

Изобретение относится к области пайки, в частности к составам для защиты зеркала расплавленного припоя от окисления преимущественно при пайке волной припоя, и может быть использовано в электротехнической, электронной, радиотехнической,приборостроительной промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение срока службы состава, снижение расхода припоя и улучшение качества пайки. .

Состав содержит следующие компоненты, мас.%:

Фенотиазин 0,3-3,0

Оксиэ.тилиров анный продукт конденсации моноизононилфенола

и тетраметилдипропилентриамина 0,05-3,0

Оксиэтилированные моноизоалкилфенолы Остальное

При использовании данного состава водорастворимой защитной жидкости (ВЗЖ) для оплавления работоспособность препарата сохраняется в течение 80 ч, а при использовании в ваннах пайки .волной припоя со слоем защитной жидкости 0,5-1 см при 260 - 275°С работоспособность препарата ВЗЖ сохраняется в течение 35,0 - 40 ч.

При использовании состава уменьшается расход припоя примерно в 2 раза, практически отсутствует шлако-

сэ со

со со

N3

образование, повышаются качество паяных соединений и производительность труда.

Кроме того, полная отмывка препа- рата после пайки производится водой с высокой скоростью и без применения органических растворителей.

Продукт конденсации моноизононил- фенола и тетраметилдипропиЛентриами- на, оксиэтилированный, например,на 12 моль окиси этилена, выполняет роль стабилизатора термоустойчивости и времени сохранения работоспособности предлагаемой ВЗЖ.

Использование в качестве основы препарата простых олигоэфиров моно- изононилфенолов, оксиэтилированных на 3-30 моль окиси этилена (ОЭ),где изононилфенол такой же природы, как и изононилфенол в стабилизирующей добавке, улучшает технологические свойства препарата.

. Входящие в предлагаемый состав компоненты имеют следующие характе- ристики и назначение.

В качестве жидкой органической основы используются простые олигоэфи ры - продукт конденсации окиси этилена и моноизононилфенолов (моноизо- алкилфенолов) на основе тримеров пропилена, имеющие среднечисленную мол.м. 570-1540.

Простые олигоэфиры выполняют одновременно функцию носителя (основы) и поверхностно-активного вещества, являясь изолирующей средой при защите припоя от окисления.

Технология приготовления состава из исходных компонентов проста и не требует дорогостоящего оборудования и реактивов. Препарат для защиты припоя от окисления готовят смешиванием в определенной последовательности компонентов, взятых в рассчитан- ном количественном соотношении.

Отвешивают и помещают в термостатированный стакан емкостью 2 л 99,65 мас.% простых олигоэфиров на основе моноизононилфенолов, например Неонол АФ9-12 (996,5 г со степенью оксиэтилирования га 12 и мол.м. 748 при постоянном перемешивании подают порошкообразный фенотиазин в количестве Зг (0,3 мас.%1). Смесь переме- шивают 5-10 мин до получения одно- родной массы. Температура в стакане в течение всей операции приготовления препарата ВЗЖ поддерживается на уровне 70-30°С. После этого в полученную смесь загружают 0,5 г (0,05 мас.%) стабилизирующей добавки (продукт конденсации моноизононил- фенола и тетраметилдипропилентриами- на, оксиэтилированного на 12 моль окиси этилена). В ходе перемешивания готовый препарат плавно охлаждают до 30-40 С и направляют на испытания .

Приготовленный состав представляет собой жидкость от светло-коричневого дЗ коричневого цвета, не содержащую механических примесей.

В полученном препарате ВЗЖ определяют следующие эксплуатационные показатели: температуру вспышки в открытом тигле, кинематическую вязкость, дымление (определяют визуально по отсутствию выделения окрашенных летучих продуктов при нагреве до рабочей температуры), срок службы (термостабильность препарата ВЗЖ определяют в лабораторных условиях в специальной установке, состоящей из термостатированного стакана, заполненного припоем, емкостью 1,5 л, мешалки для перемешивания припоя, электроплики, контактного термометра, электронной регулирующей системы; в стакан помещают припой ПОС-61 и заливают сверху слоем препарата ВЗЖ толщиной 0,5-1,5 см; включают установку и систему, при перемешивании термостати- руют при 275 ±1°С).

Через каждые 8 ч работы определяют эксплуатационные показатели ВЗЖ, а также состояние поверхности защищаемого припоя (визуально); шлакообразование определяют по наличию в системе продуктов окисления визуально или взвешиванием; качество и время отмывки паяных изделий определяют визуально.

Для этого в термостатированный стакан с припоем и ЗЗЖ при темпера- туре пайки опускают на 3-4 с образцы печатных плат в количестве 2-3 шт. Остатки ВЗЖ отмывают дистиллированной водой, время отмывки отмечают по секундомеру.

Коррозионную устойчивость паяных соединений после отмывки от защитной жидкости определяют по отсутствию коррозионного воздействия на паяное соединение.

Срок службы (время жизни) ВЗЖ в производственных условиях определяют на установке механизированной волновой пайки в следующем .порядке.

В тщательно очищенную ванну механизированной пайки, оснащенную волно- образователем, с припоем ПОС-61 заливают ВЗЖ в количестве, обеспечивающем создание защитного слоя над припоем 0,5-1 см, и нагревают до 250ЈЮ°С. При достижении требуемой температуры включают волнообразова- тель и осуществляют процесс пайки волной припоя. В конце рабочего дня двигатель отключают, припой охлаждают. В последующем процесс повторяют до появления на поверхности припоя и в слое ВЗЖ шлака,продуктов деструкции ВЗЖ и т.п. За время жизни препарата ВЯЖ данного состава принимают суммарное время эксплуатации системы (при включенном двигателе) до начала шлакообразования.

Качество пайки определяют через каждые 5-6 ч работы двигателя волна

5-6

припоя, пропаивая i-b шт. тест-плат (двухсторонние печатные платы с 120 металлизиров анными отверстиями) с применением водорастворимого флюса (флюс для всех составов применяют один и тот же). После пайки.и отмывки тест-плат определяют визуально и под микроскопом МБС устранимые дефекты пайки (непропаи, перемычки, сосульки, поры, раковины и т.д.). Расход припоя определяют через 18 - 20 ч работы установки пайки волной припоя с защитной жидкостью исследуемого состава, пропаивая тест-платы в количестве 8-10 шт. с применением водорастворимого флюса и отмывая тест-платы от остатков флюса и ВЗЖ дистиллированной водой. Тест- платы до пайки и после отмывки высушивают при 80 С в течение 3 ч. За расход припоя принимают усредненную разницу Массы пропаянных тест-плат и исходных.

В связи с малым временем жизни жидкости, полученной по прототипу, расход припоя с использованием этого защитного состава определяли через 2-3 ч работы установки.

За критерий расхода припоя (N) принимают отношение т„рОТ/тВзз(|; N, где т ПрОТ - расход припоя на все паяные соединения тест-платы при защите зеркала припоя составом по про

39921°

тотипу; ш вз . - соответствующий средний расход припоя при защите одним из предлагаемых составов ВЗЖ; N - уменьшение расхода припоя, число раз.

Примеры состава и его свойства представлены в таблице.

Из анализа приведенных составов следует, что простые олигоэфиры,предJQ ставляющие собой оксиэтилированные на 12 моль окиси этилена моно- изононилфенолы (пример 12) имеют срок службы в лабораторных условиях 10-10,5 ч, в производственных - 3 ч.

15 Средний процент дефектов пайки по сравнению с прототипом на 1-2% выше, а средний расход припоя на все паяные соединения тест-платы выше на 0,3 г. Расход припоя увеличился

20 в 1,05 раза. Температура вспышки состава выше, чем у прототипа, на 73°С. Введение в состав одной антиокислительной добавки фенотиазина (пример 13) увеличивает срок службы

25 состава в лабораторных условиях на 3 ч, а в производственных - на 2 ч,

ДО

повышается о.

температура вспышки о.

263 С (увеличение на 3°С) по сравнению с примером 12. На остальные

эксплуатационные показатели введение антиокислителя не оказало существенного влияния.

Введение в состав одной стабилизирующей добавки (пример 14) по сравнению с примером 12 повысило температуру вспышки соста- , ва до 275°С, остальные эксплуатационные показатели не претерпели существенных изменений.

Данные примеров 12 - 14 наглядно доказывают, что предлагаемый состав характеризуется как увеличением срока службы, так и снижением расхода припоя. Кроме того, данные этих при- меров подтверждают необходимость наличия всех указанных компонентов в составе.

По сравнению с прототипом все составы, приведенные в таблице, имеют значительно более высокую температуру вспышки и работоспособность (срок службы). Составы по примерам 1-11 имеют меньшее значение среднего процента дефектов пайки и сред- него расхода припоя на все паяные соединения тест-плат, а также характеризуются уменьшением расхода припоя.

Количественное увеличение антиокислительной и стабилизирующей добавок выше 0,5 мас.% (пример 4) в составе препарата не улучшает технологических свойств продукта, но экономически нецелесообразно, так как ведет к удорожанию препарата. Наиболее оптимальным соотношением (примеры 5 и 8 - 11) является количественное соотношение антиокислителя и стабилизирующей добавки по 0,5 мас.% и простых олигоэфиров 99 мас,%.

Увеличение числа окиси этилена в моноизононилфенолах не ухудшает эксплуатационных свойств препарата ВЗЖ в составах по примерам 9 и 10.

В связи с тем, что простые олиго-- эфиры на основе моноизононилфенолов со степенью оксиэтилирования та 7 и мол.м. 528 (Неонол АФ9-7) относятся к водомаслорастворимым продуктам, они плохо отмываются с поверхности печатных плат. Поэтому использование Неонола АФ9-7 в составе препарата ВЗЖ нецелесообразно.

Применение простых олигоэфиров на основе Моноизононилфенолов со степенью m 35 и мол.м. 1760 (Неонол АФ9-35) в составе препарата ВЗЖ несколько ухудшает качество отмывки и удлиняет время отмывки.

За счет предлагаемого сочетания применяемых исходных материалов улуч шаются технологические свойства состава: увеличивается срок службы препарата, замедляется во времени про- цесс образования шлаков, улучшается качество защиты припоя от окисления, расширяется температурный интервал его применения. Температура вспышки в открытом тигле предлагаемого состава 306°С. Использование состава с такой температурой вспышки позволяет устранить пожары и взрывоопасност производства,улучшить условия труда, уменьшить выбросы вредных веществ в окружающую среду за счет исключения дымления.

Таким образом, состав для защиты припоя от окисления имеет длительный срок службы (40-45 ч), обеспечи

10

15

20

25

35

3(

40

ваются экономия расхода дорогостоящего припоя ПОС-61 в технологических процессах пайки с применением водорастворимых флюсов и хорошая совместимость с ними, снижение дефектов пайки и повышение производительности труда.

Кроме того, повышены антикоррозионные свойства состава. Предлагаемый состав позволяет использовать замкнутую промывочную сиетему,упростить операцию отмывки и исключить применение пожароопасных и взрывоопасных материалов.

Технология механизированной пайки с применением предлагаемого состава для защиты от окисления является безотходной, что соответствует современным требованиям охраны окружающей среды.

Фо рмула изобретения

Сос.тав для защиты зеркала расплав- ленного припоя от окисления, содержащий простые олигоэфиры на основе окиси этилена, фенотиазин, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы состава,снижения расхода припоя и улучшения качества пайки, он дополнительно содержит оксиэтилировэнный продукт конденсации моноизононилфенола и тетра- метилдйпропилентриамина; оксиэтилиро- ванный на 12 моль окиси этилена, а в качестве простых олигоэфиров - окси- этилированные моноизоалкилфенолы общей формулы СпНгп+1СбН40(СгН40)ГГ)Н, где п 9, m 8-30 моль окиси этилена (при мол. м. 570-1540), при следующем соотношении компонентов,мас.%:

Фенотиазин Оксиэтилирован- ный продукт конденсации моноизононилфенола и тет- раметилдипропилен- триамина

Оксиэ тилиров энные моноизоалкилфенолы указанной общей формулы

0,3-3,0

0,05-3,00

Остальное

1 99,65 0,3

0,05

5,18

1,2

Хорошее

40

Практичес- Блестя- ки отсут- щая без ствует следов окислов

Практи-Практическическиотсутст-отсут- вует ствует

Практическине изменяется

Изобретение относится к пайке, в частности к составам для защиты зеркала расплавленного припоя от окисления преимущественно при пайке волной припоя, и может быть использовано в электротехнической,электронной, радиотехнической, приборостроительной отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение срока службы состава, снижение расхода припоя и улучшение качества пайки.Состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: фенотиазин 0,3 - 3,0; оксиэтилированный продукт конденсации моноизононилфенола и тетраметил- дипропилентриамина 0,05-3,0; окси- этилированные изоалкилфенолы остальное. Срок службы состава 40-45 ч.Расход припоя уменьшается в 1,5-2 раза. Состав позволяет использовать замкнутую промывочную систему, упростить операцию отмывки и исключить применение пожароопасных и взрывоопасных материалов. 1 табл. § (Л

То же

То же

То же То же То же

79,0 1,0

Триэта- ноламин

В качестве простых олигоэфиров взяты моноизононилфенолы, оксиэтилированные: в примерах 1-7, 12-14 и 17 на 12 моль окиси этилена; в примере 8 на 8 моль окиси этилена; в примере 9 на 25 моль окиси этилена; в примере 10 на 30 моль окиси этилена; в примере 11 на 10 моль окиси этилена; в примере 16 на 35 моль окиси этилена.

В числителе - результаты испытаний в лабораторных условиях, Т ™ 275+ 1 С; в знаменателе - результаты испытаний в промышленных условиях, Т 250±10°С.

192

1-8

3-4

5-7

6,3

Хорошее 60 Практи- Наличие 1лако- Сильное ческиокислов образе- дымление

О U vo чо го