Флюс для пайки алюминия и его сплавов

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН Ц 9) (10зш В 23 К 35/362 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЮВ%ЧИ ф60-75 5-1010-20 5-15(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 346076, кл. В 23 К 35/36,В 23 К 35/362, 1972,2. Авторское свидетельство СССРВ 471980, кл. В 23 К 35/362, 1975(54)(57) ФЛЮС ДЛЯ ПАЙКИ АЛЮМИНИЯ И ЕГОСПЛАВОВ, содержащий высшуюжирную одноосновную кислоту с числом атомов углерода С -С 0 и компонент, связывающийпродуйт разложения окисной пленки алюминия,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью снижения температурыактивности флюса до 250-300 С, обеспечения возможности лужения без механического воздействия на металл иснижения токсичности, он дополнительно содержит хлорпарафин и высший жирный спирт с числом атомов углеродаС 1 г -Сг 0, а в качестве компонента связывающего продукт разложения окисной пленки алюминия, - моно-, ди-,триэтаноламин или соль щелочного металла высшей жирной одноосновной кислоты с числом атомов углерода С, -Спри следующем соотношении компонентов, мас.З: Высшая жирнаяодноосновная кислота с числоматомов углеродаС 1 г С гоМоно-, ди-,триэтаноламинили соль щелочного металлавысшей жирнойодноосновнойкислоты счислом атомовуглерода С 1 гСХлорпарафинВысший жирныйспирт с числоматомов углерода С-С10 Остальное лота Однако в связи с наличием во флюсе неорганических солей флюс характеризуется нестойкостью при хранении вви 15 ду его гигроскопичности и последующего расслоения, сложностью приготовления из-за очень плохой раство" римости солей в органических средах, а также необходимостью двухстадий 20 ного удаления остатком флюса: сначала органической части, а затем солевой, так как флюсы после пайки агрессивны по отношению к алюминию и требуют удаления.Наиболее близким по составу компонентов и достигаемому эффекту к предлагаемому является флюс 2"1 для пайки алюминия, содержащий, мас. : 1 11079Изобретение относится к пайке, в частности к флюсам для пайки алюминия, и может быть использовано в микроэлектронике, электротехнике и других областях машиностроения, использующих алюминий и его сплавы.Известен флюс Г 13 для пайки алюминия, содержащий, мас. :Иодид лития 5-17Олеиновая кис 93 2С, -С , а в качестве компонента, связывающего продукт разложения окисной пленки алюминия, - моно- диЭ У триэтаноламин или соль щелочного металла высшей жирной одноосновной кислоты с числом атомов углерода С -С 2 р при следующем соотношении компонентов, мас. .:. Высшая жирнаяодноосновнаякислота счислом атомовуглеродаС 12-С 2 оМоно-, ди-,триэтаноламинили соль щелочного металлавысшей жирнойодноосновнойкислоты с числоматомов углерода С -СХлорпарафинВысший жирныйспирт с числоматомов углерода Ся -Сго б 0-755-10 10-20 5-1530 фторбензойнуюкислотуВысшую алифатическую кислоту с числом атомовуглерода Сн,-СТриэтаноламин 0,4-4 35 4 б-б 9,5 30-50К недостаткам известного флюса относятся низкая активность при 250-300 С и необходимость обязатель-ного механического воздействия на металл, без которого невозможно полу" чение паяного состояния, а также токсичность флюса.Цель изобретения - снижение температуры активности флюса до 250- 300 С, обеспечение возможности луже" ния без механического воздействия на металл и снижения токсичности.Поставленная цель достигается тем, что флюс для пайки алюминия и его сплавов, содержащий высшую жирную одноосновную кислоту с числом атомов углерода С 12 С и компонент связывающий продукт разложения окис ной пленки алюминия, дополнительно содержит хлорпарафин и высший жирный спирт с числом атомов углерода флюс может быть твердым, пастообразным или жидким в зависимости отфазового состояния выбранной кислоты и. спирта, Приготовление флюса сводится к перемешиванию ингредиентовв порядке, указанном в его рецептуре,Ингредиенты при перемешивании должныбыть в жидком виде для обеспеченияих растворимости, После приготовления при необходимости флюс Охлаждают.Взаимодействие ингредиентов флюсас поверхностью алюминия при лужениии пайке, например, припоем поОСТ 4 ГО,033.000. или чистым оловомпроисходит в следующем порядке.Термическое разложение хлорпарафина с образованием соляной кислотыи олефина (при температуре выше120 С).Реакция соляной кислоты с окиснойпленкой с образованием хлорида и выделением паров воды,Реакция хлорида алюминия с моноди- или триэтаноламиновой солью высшей жирной одноосновной кислоты илисолью щелочного металла такой кислоты, например стеаратом натрия иликалия, с образованием алюминиевого:мыла высшей жирной одноосновной кис1107993 4в колбу поочередно наливают соответственные количества ненасыщеннойвысшей жирной одноосновной кислоты,например олеиновой, додециловогоспирта и аминоспирта, например моноэтаноламина. На водяной бане с темопературой 70-80 С нагревают посудус хлорсодержащим органическим веществом, например хлорпарафином, до егорасплавления, после чего при помощи мерного цилиндра отмеряют соответствующие количества данного веществаи переливают в колбу. Затем колбу сингредиентами флюса помещают на водяную баню при той же температуре ивыдерживают, периодически потряхивая, до их полного перемешивания,После остывания флюс готов к приме"нению,Рабочая температура лужения 250300 С.Поверхность образцов гладкая, безраковин, темных пятен, не содержитостатков флюса, наплывов и следовокалины, Адгезия припоя к поверхности образцов удовлетворяет предьявляемым требованиям.Составы жидкого флюса приведеныв табл. 1,Т а блица 1 лоты. Реакция облегчается наличиемсвободной кислоты, например олеиновойили стеариновой.Удаление пленки мыла с поверхности металла расплавленным припоем, Облегчается присутствием высшего жирного спирта, играющего роль поверхностно-активного вещества,Остатки флюса удаляются ацетоном,который легко растворяет флюс. 1 ОДанный флюс не содержит фтористых соединений, обуславливающих агрессивность и токсичность, а состоит полностью из органических веществ, легко смешивающихся между 15собой, что обусловливает простотуего приготовления.Положительные качества флюсазаключаются также и в том, что онне содержит других агрессивных итоксичных веществ, допускает пайкуобычным паяльником, а также лужениев ванне при температуре до 300 С,не требует немедленной отмывки после лужения и пайки, прост в приготовлении,Пределы соотношения ингредиентов, мас.Х, по примерам СостаВ жидкого флюса 70 60 Олеиновая кислота 10 Моноэтаноламин Хлорпарафин 10 20 Додециловый спирт 10 15 Твердый флюс готовят следующим образом. Взвешивают соответствующие количества насыщенной высшей жирной одноосновной кислоты, например стеариновой, соль щелочного металла такой кислоты, например стеарат натрия или калия и хлорпарафина, поочеред - но переносят в стакан и перемеши вают. На водяной бане с температуЖидкий флюс готовят следующим образом.При помощи мерного цилиндрарой 80-90 С подогревают смесь и после расплавления добавляют соответствующее количество гексадециловогоспирта. После тщательного перемешивания и охлаждения флюс готов к применению. Составы твердого флюса приведеныв табл. 2.1107993 Таблица 2 Пределы соотношения ингредиентов, мас; %З по примерам Стеариновая кислота 70 60 10 Стеарат натрияХлорпарафин 15 20 Гексадедиловый спирт 10 1. Обезжиривание в горячем три-хлорэтилене.2. Травление в соляной кислоте.3. Промывка, сушка после травленйя.254. Лужение выводов в гальванической сернокислотной ванне,5. Промывка и сушка микросхем после лужения,6. Горячее лужение выводов микросхем припоем ПОС,зо Рабочая температура лужения270-300 С, Флюс удобен при работе сэлектропаяльником. Поверхность облуженных образцов блестящая, без раковин, темных пятен, не содержит остатков флюса и наплывов. Адгезия припоя к поверхности образцов удовлетворяет предъявляемым требованиям,Применение указанного флюса, по сравнению с аналогами и прототипом, позволяет избежать механического воздействия на металл, снизить температуру активности флюса с 300- 350 до 250-300 С, проводить лужение а 3 оминия сплавом, состоящим из 507 олова, 253 кадмия и 257. цинка, или сплавом, содержащим 507 олова и 507 кадмия, или чистым оловом; обеспечить простейшее удаление флюса путем промывки паяного соединения ацетоном или вообще не удалять флюс. Флюс позволяет получать высокую ад 40 гезию припоя к металлу. При испытании паяного соединения на разрыв разрушение происходит по металлу, а не по месту пайки. Важным свойством флюса является воэможность лужения45 никеля и его сплавов в тех же условиях, что и алюминия, что расширяет область применения. Скорость коррозии алюминия в жидком флюсе не превосходит 10- мм/году что позволяет -50 при необходимости не удалять его после пайки. Твердый флюс после пайки не агрессивен.Технологический процесс лужения согласно маршрута Г 90.054.925 МК со цержит следующие операции.ВИИИПИ Заказ 8818/12Филиал ППП Патлат, г Состав твердого флюса Наиболее вредное действие на микросхемы оказывают операции (2) и (4).Применение для лужения выводов микросхем предлагаемого флюса позволитвместо операции (2), (3), (4) проводить лужение выводов микросхем путем погружения их в ванны с флюсом,а затем в ванны с припоем при температуре до 300 С в обычной атмосфере, Применение флюса при лужениивыводов микросхем с алюминиевой плакировкой путем погружения выводовв ванны с флюсом и припоем показывает, что количество технологических операций уменьшается вдвое, чтопредопределяет значительный экономический эффект,Кроме того, значительно улучшаются условия труда на операциях лужения.При последующей эксплуатации микросхем повышается надежность работы аппаратуры, изготовленной с применением данного флюса вплоть до полного исключения отказов из-за нарушения паяных контактных соединений, Тирли 1037 лоПлиоиоаУигород,ул.Проактиак, 4