Флюс для лужения печатных плат Советский патент 1991 года по МПК B23K35/363 

Изобретение относится к пайке, в частности к составам флюса для лужения печат- ных 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 мае. %:

Гидроксилсодержащие олигоэфиры молекулярной массы 800-2500, полученные на основе окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ48.75-70,4

Дистиллированная вод 23,6-45

Лимонная кислота1.9-3,0

Соляная кислота (концентрированная, 37%)1,9-3.0

Фенотиазин0,25-2,2

Лимонная или окситрикарболлиловая

кислота (2-оксипропан-1,2,3-трикарбоновая

кислота)

НООС-СН2 С(ОН)(СООН) СН2-СООН

при нагревании до 175°С отщепляет воду и

превращается в ненасыщенную аконитовую

кислотуСНз-ССЮН

С(ОН)-СООН

II

сн -соон

При быстром нагревании в режимах го рячего лужения при 230 245°С эта реакция ускоряе ся и далее лимонная кислота, вхо дящая в состав флюса, образует смесь аи гидридов итаконовой и цитраконовои кислоте промежуточным образованием чко

О Ч)

о ю N

нитовой кислоты, которая теряет двуокись углерода по следующему механизму:

CHj-COOHСН2-СООН

ион)- собн 2. с - соон

i

снг-соон

сн-соон-;

ЛКОНИТ08ЛЯ КИСЛОТА

Н20

i- CIU-C-CO

3 II сн-со

ЧИТРОИОЛНИЙ ЛНГИПРИЦ

СН,-СО

итлконший ЛНГИПРИЦ

При действии на лимонную кислоту разбавленной соляной кислоты, входящей в состав флюса, в жестких температурных режимах лужения происходит типичное для rt-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-СН2-С(ОНХСООН)-СН2-СООН- HOOC-CH2-CO-CH2-COOH + НСООН.

Ацетондикарбоновая кислота, легко получаемая под действием соляной кислоты, при 135°С распадается, отщепляя две молекулы двуокиси углерода и образуя ацетон. Эфир ацетондикарбоновой кислоты, разбавленной соляной кислотой, омыляет- ся, причем получается спирт и соль/3 -кето- но-кислоты. А поскольку описанные выше реакции проходят в условиях повышенной температуры, необходимой для осуществления лужения печатных плат расплавленным припоем, соль fi -кетонокислоты и особенно легко свободная кислота, получающаяся при подкислении раствора соли, распадаются на двуокись углерода и кетон, т.е. имеет место кетонное расщепление/ - кетонокислоты.

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 молекулярной массы 800-2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутст вии полигидроксипьных стартовых веществ, выполняют функцию высокомолекулярных поверхногп но-як шины компонентов, сооб

щающих стабильность гетерогенному флюсу, позволяющему мягко регулировать тонкое молекулярное удаление поверхностных окислов. При этом происходит выравнивание пористости гальванического модного покрытия на диэлектрике, печатных плат, обеспечивающее последующее равномерное покрытие расплавленным низкотемпературным припоем. Малая подвижность

0 макромолекул гидроксилсодержащих оли- гоэфиров предотвращает перегрев обрабатываемых в потоке расплавленного припоя печатных плат. В то же время обработка проводников печатных плат гидроксилсо5 держащими олигоэфирами в сочетании с ингредиентами флюса обеспечивает хорошую смачиваемость припоями в процессе лужения печатных плат и постоянную концентрацию исходных компонентов флюса. Другой

0 особенностью гидроксилсодержащих оли- гоэфиров является то, что они обеспечивают малую испаряемость в процессе флюсования.

Фенотиазин выполняет функции анти5 коррозионной присадки и стабилизирующего компонента гидроксилсодержащих олигоэфиров молекулярной массы 800- 2500, полученных на основе смесей алкиленов в присутствии полигидроксильных

0 стартовых веществ. Это позволяет повысить температуру вспышки с 249 до 290 С и увеличить время эксплуатации защитной жидкости, совместимой с флюсом.

При увеличении содержания гидроксил5 содержащих олигоэфиров молекулярной массы 800-2500, полученных на основе смесей окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ вышг- 70,4 мас.%, затруднено нанесение флюса в

0 механизированном модуле нанесения его на печатные платы. Кроме того, затруднена механизированная очистка флюса после горячего лужения в модуле очистки, поскольку на печатных платах остается мономолеку5 лярная пленка флюса, снижающая адгезию лакокрасочных покрытий и маркировочных знаков, наносимых после очистки плат печатного монтажа от остатков флюса и сушки При уменьшении содержания гидро0 ксилсодержащих олигоэфиров молекулярной массы 800-2500 ниже 48.75 мэс.% поверхность проводников печатных плат сильно протравливается флюсом, кромр то го, не обеспечивается качественное луже5 ние, так как консистенция флюса меняете во времени.

При увеличении содержания дистиллированной воды выше 45 мае % СНИЖЛРТСЯ эффективность подютовш поверхности проводников печатных плэг к- МРХЛНИ ИРР

ванному лужению, так как снижается флюсующая активность. Кроме того, нарушается стехиометрическое соотношение системы лимонная кислота - соляная кислота, позволяющая с другими компонентами флюса достигнуть поставленную цель изобретения.

При содержании дистиллированной воды ниже 23,6 мае. % увеличивается коррози- онное воздействие смачивающего вещества за счет повышения концентрации активирующих добавок, при этом резко увеличивается и концентрация гидроксилсо- держащих олигозфиров молекулярной массы 800-2500, полученных на основе смеж си окисей алкиленов в присутствии полигид- роксильных 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 токолровод- ники изделий, например печатных плат.

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

При увеличении содержания соляной кислоты выше 3,0 мас.% повышается риск прямого протравливания медного гальванического покрытия на печатных платах и кор- розионная активность смачивающего вещества.

При снижении содержания соляной кислоты ниже 1,9 мае. % 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 гидро- ксилсодержащих 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

об/мин до полного растворения лимонной кислоты в полученном разбавленном растворе соляной кислоты. Затем в реакционную смесь добавляют расчетное количество 5 гидроксилсодержащих олигоэфиров молекулярной массы 800-2500,полученных на основе смесей окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ, при непрерывном перемешивании

0 (2-3 мин) компонентов с угловой скоростью 30-40 об/мин до получения однородной гомогенной смеси желто-коричневого оттенка с легким запахом гидроксилсодержащего олигоэфира.

5Флюс легко отмывается проточной холодной и дистиллированной водой и не оставляет разводов, активных центров коррозии на печатных платах. Другим преимуществом предложенного флюса являет0 ся то, что отсутствует термическая деструкция при повышенных режимах лужения, что способствует повышению качества луженой поверхности в диапазоне технологически оправданных температур лужения

5 (230-245 С). Флюс, стабилизированный фе- нотиазином, имеет длительный срок хранения. Выделения отдельных компонентов в процессе хранения и эксплуатации в мо дуле флюсования механизированной уста0 новки лужения низкотемпературными

припоями фирмы Gerex не наблюдалось.

Результаты сравнительных испытаний

предлагаемого флюса для лужения меди и

ее сплавов и состава флюса, взятого в каче5 стве прототипа,представлены в табл.2.

Использование флюса дает экономию цветного металла, входящего в состав низкотемпературного припоя, а также материала печатных плат, улучшает условия труда.

0 повышает производительность за счет гигиенической технологии лужения и ускорения процесса очистки остатков флюса после лужения, повышает качество последующей пайки навесных элементов на печатные пла5 ты и изделий РЭА в целом.

Формула изобретения Флюс для лужения печатных плат, содержащий простой олигоэфир и лимонную

0 кислоту, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных изделий за счет повышения сопротивления изоляции диэлектрического основания печатных плат, он дополнительно содержит соляную

5 кислоту, фенотиазин, дистиллированную воду, а в качестве простого олигоэфира - гидроксилсодержащие олигоэфиры мол.м. 800-2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ при следующем соотношении компонентов в мас.%:

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

Дистиллированная вода23,6-45

Лимонная кислота1,9-3,0 Соляная кислота

(концентрированная 37%)1,9-3,0

Фенотиазин0,25-2,2

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 % гидроксилсодержа- щие 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

Т а б л и ц а 1

Т я б п и ц я 2

ТаблицаЗ