Флюс для лужения печатных плат

(51)5 В 23 К 35/363 ТЕНИЯ юл. М 42 кое научно-п е "Авангард" ва, Д.Т.Кост умова и Н.А.Б изводственн, В.А.Виноглды чева е относится к паике, в м флюса для лужения и изобретения - повыш зделий за счет повыш изоляции диэлектриче ных плат. Флюс имее част- ечатение ения кого сле-2 вая вая ОНду ивую кция вхоан вой ако ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГ 1 РИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленин градсное обьединени(57) Изобретениности к составаных плат, Цельвыхода годныхсопротивленияоснования печа 8.8)3,200 "Припой и флюсы для,с. 4.Я ЛУЖЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ Изобретение относится к пайке, в частности к составам флюса для лужения печатных 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 мас. : Гидроксилсодержащие олигоэфиры молекулярной массы 800 - 2500, полученные на основе окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ 48,75 - 70,4Дистиллированная вод23,6-45 Лимонная кислота 1,9 - 3,0 Соляная кислота (концентдующий состав, мас.%: гидроксилсодержащие олигоэфиры мол.м. 800-2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ,48,75 - 70,4, дистиллированная 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. У флюса отсутствует термическая деструкция при повышенных режимах лужения 230- о 245"С, 3 табл. рированная, 37) 1,9Фенотиазин 0,25Лимонная или окситрикарболлилкислота 2-оксипропан,2,3-трикарбонкислота)НООС СН 2 С(ОНКСООН) "СН 2 СОпри нагревании до 175"С огщепляет вопревращается в ненасыщенную аконитокислоту СН 2 - СООНС(ОН)-СООНПСН -СООНПри быстром нагревании в режимарячего лужения при 230-245"С эта реаускоряешься и далее лимонная кислота,дящая в состав флюса, образует смесьгидридов итаконовой и цитраконокислот с промежуточным образованиемнитовой кислоты, которая теряет двуокисьуглерода по следующему механизму: сн 2-соон1 совс - соонсн-соонлкоиигввлликскюлл сюн)- соон - - н 1 осн,-соон- сн,-с-сосв-социтРОивл звыйкигиагивсн,-со11сн =с - соитвкановий иигиаииа При действии на лимонную кислоту разбавленной соляной кислоты, входящей в состав флюса, в жестких температурныхрежимах лужения происходит типичное длягХ-оксикислот отщепление муравьиной кислоты НСООН, причем образуется альдегид(или кетои) ацетондикарбоновой кислоты.Расщепление лимонной кислоты происходит уже при кипении флюса при температуре лужения за счет наличия в составефлюса соляной кислоты, разбавленной дистиллированной водойНООС - СН 2-С(ОНуСООН) - СН - СООН-НООС СН 2 - СО СН 2 СООН + НСООН.Ацетондикарбоновая кислота, легкополучаемая под действием соляной кислоты, при 135 С распадается, отщепляя двемолекулы двуокиси углерода и образуя ацетон, Эфир ацетондикарбоновой кислоты,разбавленной соляной кислотой, омыляется, причем получается спирт и сольВ -кетоно-кислоты, А поскольку описанные вышереакции проходят в условиях повышеннойтемпературы, необходимой для осуществления лужения печатных плат расплавленным припоем, соль ф -кетонокислоты иособенно легко свободная кислота, получающаяся при подкислении раствора соли,распадаются на двуокись углерода и кетон,т,е, имеет место кетонное расщеплениеРкетонокислоты,Таким образом, за счет химическогосвязывания молекул соляной и лимоннойкислот по описанным механизмам образования промежуточных и конечных продуктов сложных химических реакцийпроисходит нейтрализация среды, в которой идет формирование луженой поверхности, обеспечивающей от сильно кислотнойдо нейтральной, при которой имеет местоповышение сопротивления изоляции диэлектрического основания печатных плат вофлюсе.Гидроксилсодержащие олигоэфиры мо.лекулярнои массы 800-2500, полученные наоснове смеси окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ,выполняю 1 Фукцию высокомолекулярныхповерхвото-дк ивных компонентов, сооб щающих стабильность гетерогенному Флюсу, позволяющему мягко регулировать тонкое молекулярное удаление поверхностныхокислов. При этом происходит выравнива 5 ние пористости гальванического медногопокрытия на диэлектрике печатных плат,обеспечивающее последующее равномерное покрытие расплавленным низкотемпературным припоем, Малая подвижность10 макромолекул гидроксилсодержащих олигоэфиров предотвращает перегрев обрабатываемых в потоке расплавленного припояпечатных плат. В то же время обработкапроводников печатных плат гидроксилсо 15 держащими олигозфирами в сочетании с ингредиентами флюса обеспечивает хорошуюсмачиваемость припоями в процессе лужения печатных плат и постоянную концентрацию исходных компонентов флюса. Другой20 особенностью гидроксилсодержащих олигоэфиров является то, что они обеспечиваютмалую испаряемость в процессе флюсования,Фенотиазин выполняет функции анти 25 коррозионной присадки и стабилизирующего компонента гидроксилсодержащихолигоэфиров молекулярной массы 8002500, полученных на основе смесей алкиленов в присутствии полигидроксильных30 стартовых веществ. Это позволяет повыситьввтемпературу вспышки с 249 до 290 С и увеличить время эксплуатации защитной жидкости, совместимой с флюсом,При увеличении содержания гидроксил 35 содержащих олигоэфиров молекулярноймассы 800-2500, полученных на основе смесей окисей алкиленов в присутствии пол.игидроксильных стартовых веществ выше70,4 мас,%, затруднено нанесение флюса н40 механизированном модуле нанесения егона печатные платы. Кроме того, затрудненамеханизированная очистка флюса после го.рячего лужения в модуле очистки, посколькуна печатных платах остается мономолеку 45 лярная пленка флюса, снижающая адгезиюлакокрасочных покрытий и маркировочныхзнаков, наносимых после очистки плат печатного монтажа от остатков Флюса и сушки.При уменьшении содержания гидро 50 ксилсодержащих олигоэфиров молекулярной массы 800-2500 ниже 48,75 мас,%поверхность проводников печатных платсильно протравливается Флюсом, кроме того, не обеспечивается качественное луже.55 ние, так как консистенция Флюса меняетсяво времени,При увеличении содержания дис 1 иллированной воды выше 45 мас % снижаетсяэфФективность г 1 одготовг и поверхостипроводиков гечатых г 1 лаг к меклиаир:5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ванному лужению, так как снижается флюсующая активность. Кроме того, нарушается стехио метрическое соотношение системы лимонная кислота - соляная кислота, позволяющая с другими компонентами флюса достигнуть поставленную цель изобретения,При содержании дистиллированной воды ниже 23,6 мас.% увеличивается коррозионное воздействие смачивающего вещества за счет повышения концентрации активирующих добавок, при этом резко увеличивается и концентрация гидроксилсодержащих олигозфиров молекулярной массы 800-2500, полученных на основе сме" си окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных 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 токопроводники иэделий, например печатных плат,Снижение содержания лимонной кислоты ниже 1,9 мас,% приводит к повышению содержания свободных ионов хлора соляной кислоты, что отражается на корроэионном воздействии смачивающего вещества на диэлектрик печатных плат,При увеличении содержания соляной кислоты вы ше 3,0 ма с, Опо вы шается риск прямого протравливания медного гальванического покрытия на печатных платах и коррозионная активность смачивающего вещества,При снижении содержания соляной кислоты ниже 1,9 мас,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 гидроксилсодержащих 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 гидроксилсодержащих оли гоэфиров молекулярной массы 800-2500, полученных на основе смесей окисеи алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовых веществ, при непрерывном перемешивании (2 - 3 мин) компонентов с угловой скоростью 30 - 40 об/мин до получения однородной гомогенной смеси желто-коричневого оттенка с легким запахом гидроксилсодержащего олигоэфира,Флюс легко отмывается проточной холодной и дистиллированной водой и не оставляет разводов, активных центров коррозии на печатных платах. Другим преимуществом предложенного флюса является то, что отсутствует термическая деструкция при повышенных режимах лужения, что способствует повышению качества луженой поверхности в диапазоне технологически оправданных температур лужения (230 - 245 С). Флюс, стабилизированный фенотиазином, имеет длительный срок хранения, Выделения отдельных компонентов в процессе хранения и эксплуатации в мо дуле флюсования механизированной установки лужения низкотемпературными припоями фирмы "бегех" не наблюдалось,Результаты сравнительных испытаний предлагаемого флюса для лужения меди и ее сплавов и состава флюса, взятого в качестве прототипапредставлены в табл.2,Использование флюса дает экономию цветного металла, входящего в состав низкотемпературного припоя, а также материала печатных плат, улучшает условия труда, повышает производительность за счет гигиенической технологии лужения и ускорения процесса очистки остатков флюса после лужения, повышает качество последующей пайки навесных элементов на печатные платы и изделий РЭА в целом. Формула изобретения Флюс для лужения печатных плат, содержащий простой олигоэфир и лимонную кислоту, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода годных изделий эа счет повышения сопротивления изоляции диэлектрического основания печатных плат, он дополнительно содержит соляную кислоту; фенотиазин, дистиллированную воду, а в качестве простого олигоэфира - гидроксилсодержащие олигоэфиры мол.м, 800 - 2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигидрок1691024 23,6-45 1,9-3,0 сильнь 1 х стартовых веществ при следующем соотношении компонентов в мас.ф,Гидроксилсодержащие олигозфиры мол, м. 800-2500, полученные на основе смеси окисей алкиленов в присутствии полигид роксильных стартовых веществ 48,75-70,4 1,9-3,00,25 - 2,2 Таблица 1 Кон ент а ия компонентов, мас,Наименование компонентов2,5 3,0 1,9 Лимонная кислота Соляная кислота Фенотиазин2,5 3,0 1,9 2,2 0,25 Гидроксилсодержащие олигоэфиры молекулярной массы 800-2500, полученные на основе смесей окисей алкиленов в присутствии полигидроксильных стартовыхвеществ: Сополимер окиси этилена и окиси пропилена с молекулярной массой 2500 на основе стартового вещест- ва-пропиленгликоля Дистиллированная водаЛимонная кислотаСоляная кислотаФлюс по изобре тению- состав 1- состав 2. (до испытаний) МОм Влагоустойчивость, 48 час Спротивление изоляции ( пол испытаний МО Ч лбпиця",блицаЗ 1. Коррози испытани водились в ре влажно течение 48 темпера 40+2 Сив сти 96+онные я про- камести в ч при туре ажно 2 Требования ГОСТ 23752 - 79 по сопротивле.нию изоляции при н.у, 1 Оф 10юОм 3. Испытанияпризводилисьпо методикеГОСТ 23752 - 79,п,4.2, 15. 4. Требования ГОСТ 23752-79 по сопротивлению изоляции после камеры влаги 7 10, Ом