Консервирующий флюс для низкотемпературной пайки

(57) Изобретение используется при защите паяемой поверхности металлических проводников печатных плат от воздействия коррозионно-активных веществ атмосферы в процессе межоперационного хранения без последующей расконсервации, Консервирующий флюс содержит следующие компоненты, мас,: продукт модификации канифольного масла 4-6; органический растворитель - остальное, При этом продукт модификации содержит компоненты в следующем соотношении, мас.: малеиновыйдрид 17 - 22; бромоформ 0,8 - 1,2; каниь - остальное. 3 табл. анги фол лей из латуни, меди, нейзильбера в условиях складского хранения и хранения в условиях сборочного цеха в течение одного года, содержащий, мас. :Гидразинсолянокислый 0,25 - 0,31 Канифоль сосноваямарки А или В 3,0-5,0 Поливинилбутиральмарки КА или КБ 1,0 - 1,20 Дибутилфталат 0,25 - 0,31 Воск пчелиный(натуральный) 0,01 - 0,05 Спирт этиловый 3,00-5.00 Ацетон 1,8-2,00 Растворитель гв 646 86,50-90,00.К недостаткам известного флюса относится трудность удаления консервирующей пленки применяемым в промышленности растворителем и использование е рецептуре флюса чрезвычайно опасного по степени воздействия на организм человека вещества - гидразина солянокислого. ри ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт физико-органической химии АН БССР) КОНСЕРВИРУЮЩИЙ ФЛЮС ДЛЯЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ Изобретение относится к пайке, в частности к составу флюса, обеспечивающему защиту паяемой поверхности металлических проводников печатных плат от воздействия коррозионно-активных веществ атмосферы в процессе межоперационного хранения без последующей расконсервации, и может быть использовано при изготовлении бытовой теле- и радиоаппаратуры.В настоящее время для сохранения паяемости проводников печатных плат и выводов радиоэлементов применяется канифольный флюс ФКЭт, содержащий, мас.ф:Канифоль сосноваямарки А или В 10-60 Этилацетат 90-40 Недостатком известного консервирующего флюса является необходимость последующей расконсервации перед пайкой и высокая хрупкость защитной пленки.Известен флюс ФКГ для консервации на пе од межоперационного хранения дета 1776525 А 110 20 25 30 40 45 5055 Известен флюс ФПЭт на основе полиэфирных смол марки ПНили ПНдля консервирования изделия для сохранения паяемости в течение одного года, содержащий, мас.:Смола полиэфирнаямарки ПНили ПН15-50 Этилацетат 85 - 50, Указанный флюс обладает повышенной флюсующей активностью, но образует хрупкую пленку и требует удаления перед пайкой.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является консервирующий флюс для пайки низкотемпературными припоями, содержащий, мас.:Канифольфумзризованная 5-7Органическийрастворитель Остальное Указанный флюс имеет активность, равную 1,3-1,4 относительных единиц, а остатки флюса не вызывают коррозии металлопокрытий и не снижают сопротивления изоляции, что позволяет исключить операцию расконсервации. К недостаткам флюса следует отнести его невысокую активность и высокую стоимость.Целью изобретения является повышение консервирующих свойств флюса.Поставленная цель достигается тем, что консервирующий Флюс для пайки низкотемпературными припоями, содержащий продукт модификации соединений канифоли, органический растворитель, в качестве соединений канифоли он содержит канифольное масло от производства эфиров канифоли, а в качестве модификаторов малеиновый. ангидрид и бромоформ, при сле- дующем соотношении компонентов, мас.:Продукт модификацииканифольного масла 4-6Органическийрастворитель Остальное, при этом продукт модификации содержит компоненты в следующем соотношении,мас. :Мзлеиновый ангидрид 17-22 Бромоформ 0,8-1,2 Канифольное масло от производства эфиров является сложной смесью продуктов термического разложения канифоли и ее эфиров. Согласно технологическим регламентам получения эфиров завода "Янтарь" отгонкв канифольного масла проводится в конце этерификации при температуре 270-280 С и давлении 0,004-0,006 МПа в течение 1,0-1,5 ч. Средние пробы канифольного масла представляют собой текучую массу светлокоричневого цвета, плотность которой при 20 С составляла 1,042-1,058 г/см, а кислотное число (К.ч.) от 93 до 101 мг КОН на 1 г канифольных масел.По.данным физико-химического анализа кзнифольное масло содержит, мас.; смоляные и жирные кислоты 40-44; неомыляемые вещества - тепеновые углеводороды, их спирты и вльдегиды и др. 52-56,окисленные вещества 1-3 и воду 1-2,Таким образом, заявляемый состав флюса позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".15 Продукт взаимодействия канифольных масел с мзлеиновым ангидридом и бромоформам при повышенной температуре получают следующим образом,П р и м е р 1. В реактор, снабженный мешалкой, холодильником и термометром, загружают 82,2 г (82,2 мас. ) канифольного масла (д 1,042 г/см, К.ч, 93 мг КОН/г), нагревают до 100 С, включают мешалку и проводят отгонку воды с прямым холодильником до прекращения выделения воды, после чего небольшими порциями загружают 17 г (17 мас.) малеинового ангидрида (ТОСТ 5854-78) и 0,8 г (0,8 мас. ) бромоформа (ГОСТ 5851-75) и выдерживают смесь при перемешивании 2,5 ч при температуре 190 С, затем в"течение 0,5 ч отгоняют летучую часть с прямым холодильником, охлаждают до 130-140 С и выливают в тару. Получают 95,6 г продукта, представляющего35 собой прозрачную стекловидную массу коричневого цвета, имеющую б 1,139 и темпеРатуру размягчения 72,2 С,П р и м е р 2, Отличается от примера 1 только тем, что канифольное масло (о 1,050, К.ч. 97 мг КОН на 1 г продукта) берут в количестве 79,5 мас.), малеиновый ангидрид в количестве 19,5 г (19,5 мас.) и бромоформ в количестве 1,0 г (1,0 мас.), а смесь выдерживают при 195 С в течение 2 ч 45 мин, Получают 95,9 г продукта, имеющего б 1,148 г/сми температуру размягчения72,50 С П р и м е р 3, Отличается от примера 1 только тем, что канифольное масло (б 1,058, К.ч. 101 мг КОН нз 1 г продукта) берут в количестве 76,8 г (76,8 мзс.), малеиновый ангидрид в количестве 22,0 г (22,0 мас,) и бромоформ в количестве 1,2 г (1,2 мас.), в смесь выдерживают при.200 С в течение 3 ч. Получают 96,1 г продукта д 1,161 г/см с температурой размягчения 72,0 яС,Остальные примеры выполняют аналогично примеру 1, используя указанные табл.1 количества кзнифольных масел, ма 177652535 держании малеинового ангидрида в реакционной смеси менее 17 мас.оь (пример 4) ухудшается качество продукта вследствие снижения его температуры размягчения, При содержании бромоформа в количестве 40 менее 0,8 мас. Оь снижается активность продукта(пример 6), что приводит к ухудшению паяемости защищаемой поверхности.Увеличение количества малеинового ангидрида сверх заявляемого значения 45(пример 5) не улучшает активность продукта и не повышает температуру размягчения, но сопровождается снижением выхода продукта и появлением коррозии,Увеличение количества бромоформа выше 1,2 мас. приводит к появлению кор розионного воздействия (пример 7).Приведенные в табл.2 данные подтверждаются актом испытаний предлагаемого продукта. 55 Оптимальные температура и время обработки находятся в пределах от 190 до 200 С и от 2,5 до 3 ч (пример 1 - 3), Увеличение (примеры 9 и 11) или снижение (примеры 8 и 10) значений этих параметров против леинового ангидрида и бромоформа, температуру и время обработки.Оптимальный состав и режим обработки выбирали на основе активности исследуемого и родукта взаимодействия 5 канифольных масел с малеиновым ангидридом и бромоформом и температуры его размягчения.Температуру размягчения определяли по известной методике, Активность продукта 10 (растекаемость припоя ПОСна медной поверхности) при температуре 250 ф 5 ОС рассчитывали как отношение площади растекания припоя ПОСпод действием 30 испытываемого раствора продукта к 15 площади растекания под действием 30 раствора канифоли сосновой марки Я. Для приготовления раствора продукта берут 30 г (30 мас,ь) продукта и 75 г (75 мас.) этилового спирта (ГОСТ 17299-78). 20Корроэионное воздействие растворов продуктов определяли после выдержки образцов фольгированного гетинакса, обезжиренных в спиртобензиновой смеси (1;1), декапированных в 10 О-ной соляной кисло те в течение 10 с и покрытых консервирующими флюсами, в камере влажности в течение 56 суток при температуре 40 + 2 С и влажности 98 + 2. Результаты испытаний приведены в табл.2. 30Как видно иэ табл.2, оптимальное количество малеинового ангидрида и бромоформа в смеси составляет 17 - 22 мас.и 0,8 - 1,2 мас, ф соответственно(пример 1-3). При созаявляемых приводит к снижению температуры размягчения продукта.Заявляемые составы флюсов готовят растворением продукта взаимодействия канифольных масел с малеиновым ангидридом и бромоформом в этиловом или изопропиловом спирте,П р и м е р 4. 4 г (4 мас.;Д продукта взаимодействия кан 1;фольного масла с малеиновым ангидридом и бромоформом, полученного по примеру 1 (см,табл,1) растворяют в 96 г (96 мас.7 ь) этилового спирта,Примеры выполнены заявляемого флюса, выполненные аналогично примеру 1, отличающиеся использованием различного количества продукта и растворителей приведены в табл.3.Пример флюса по прототипу 90 г (90 мас. канифоли сосновой марки А (ГОСТ 19113-84) и 10 г (10 мас.) фумаровой кислоты (ТУ 6-09-4008-75) нагревают до 110 С и включают мешалку, после чего температуру поднимают до 190 С и выдерживают 1 ч, затем смесь охлаждают до 140 С и выливают в тару, Получают 96,9 г фумариэованной канифоли.6 г(6 мас,) полученной фумаризованной канифоли растворяют в 94 г(94 мас, о) этилового спирта (ГОСТ 17299-78).Защитные свойства консервирующего флюса ифлюса по прототипу оценивали по паяемости защищенной испытываемыми флюсами медной поверхности, подвергнутой ускоренному старению на воздухе при температуре 155 С в течение 4 ч. Паяемость этих поверхностей определяли по качеству лужения припоем ПОСпри температуре 2505 С в течение 2,5 сек при использовании паяльного флюса ФКСп. Для опытов брали образцы фольгированного гетинакса размером 30 х 30 х 1 мм, обеэжиривали в спирто-бензиновой смеси (1:1), декапировали в 107 ь-ном растворе соляной кислоты в течение 10 с, отмывали в воду и сушили на воздухе. Испытываемые консервирующие флюсы наносили на подготовленную медную поверхность образцов фольгированного гетинакса кистью, измеряя время испарения растворителя и время образования нелипкой планки консервирующего флюса.Покрытые консервирующим флюсом образцы, подвергаемые ускоренному старению, помещают в сушильный шкаф при температуре 155 С на 4 ч, после чего на образцы напыляют флюс Ф КСп, получаемый растворе-. нием 25 г(25 мас) канифоли сосновой марки А в 75 г(75 мас,оь) этилового спирта,1776525 Таблица 1 При- меры Содержание в смеси малеинового ангидрида, мас.Кани ольные масла Время обработки продукта, ч93 97 101 97 93 101 97 1,042 1,050 1,058.1,050 1,042 1,058 1,052 82,2 79,5 76,8 83,0 76,1 79,3 777 1 2 3 4 5 6 7 17,0 19,5 22,0 16,023,0 20,0 210 0,8 1,0 1,2 1,0 0,9 0,7 1,3 190 195 200 195 190 200 195 2,5 2,75 3,0 2,5 3,0 2,5 3,0 Образцы лудят погружением на глубину0,5-1,0 мм в припой ПОСпри температуре 250 +5 С на 25 с.Качество лужения оценивают визуально, отмечая наличие участков не покрытыхприпоем, пор, наплывов и острых выступовприпоя на луженой поверхности и вид поверхности - блеск, гладкость или шероховатость и т.п. Электроизоляционные свойства. консервирующего флюса определяют длятест плат, покрытых испытываемыми консервирующими флюсами, в камере влажности после выдержки в течение 1 ч питемпературе 20 С и влажности 93 + 3 (безизъятия плат из камеры) терраомметромЕ 6-13 А. Каждый образец испытывали на 5платах.Время образования защитной пленкина испытываемых образцах, электроизоляционные свойства пленки и качество лужения защищенной медной поверхностипосле ускоренного старения при использовании в качестве флюса для лужения ФКСпприведены в табл,З,Как. видно из.табл.З,предлагаемый состав консервирующего флюса по сравнениюс прототийом(примеры 1-6) обеспечивает более эффективное сохранение паяемостибез ухудшения электроизоляционныхсвойств диэлектрика, на что указывает более качественное лужение по сравнению спрототипом.Продукт взаимодействия канифольныхмасел с малеиновым ангидридом и бромоформом; как и пленкообразующий компонентпо прототипу- фумариэованная канифоль, неоказывает коррозионного воздействия намедную поверхность (табл,2).Оптимальные количества продукта модификации канифольного масла в заявляемом консервирующем флюсе составляют от4 до 6 мас.(примеры 1 - 6),Уменьшение используемого в предлагаемом варианте продукта менее 3 мас.понижает защитное действие консервирующего флюса (примеры 7 и 9), на что указы 5 вает появление дефектов лужения наобразцах. Использование продукта в количествах, превышающих оптимальные значения, не улучшает защитные свойства флюса(примеры 8, 10 и 11), но увеличивает время10 образования защитной пленки, а также количества остатков флюса после лужения.Применение изобретения позволитповысить качество лужения консервируемых металлических поверхностей и исклю 15 чить использование дорогостоящего идефицитного компонента - фумариэованной канифоли.Приведенные в табл.З данные подтверждаются актом испытаний предлагаемого20 консервирующего флюса,Формула изобретенияКонсервирующий флюс для ниэкотемпературной пайки, содержащий продуктмодификации соединений канифоли, орга 25 нический растворитель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения консервирующих свойств флюса, в качестве соединения канифоли он содержит канифольноемасло от производства эфиров канифоли, а30 в качествемодификаторов - малеиновый ангидрид и бромоформ, при следующем соотношении компонентов, мас.:продукт модификацииканифольного масла 4-635 органический .растворитель остальное,при этом продукт модификации содержиткомпоненты в следующем соотношении,мас,:40 малеиновый ангидрид 17-22бромоформ 0,8-1,2канифольное масло остальное10 1776525,Продолжение табл, 1 Таблица 2 одук ТООпнреня 1 Примеры честао лухеммл против лкцнм Леев ЗтнловмЯспирт ЮВ провабл разо ности пос течение лахности пленки,нин О кал, нв" На я по 10 в Прот, ти О тв хе То х 9 и 66 7чие учаме поприноси падкая тоаал 6,ь Глалк стм 1 а 3,6 100 товал м 1,г 10 ю 9 3 в 75 став консервируеаих флюсов, нас.Ф евамноканиФолл с нале мяридон Продух лаЯсте нтЬ на ин. внт н броноФор ии На/мчие участкое невитых припое лалквя бле Отсутсстяаая Улетучмааверастао"рителк,с: 50 а 5 яв 5,0 О 5 О,О.3 10 ,210 ,1 10 ю ,г 10 е ние нзомере алвх ле вмперики 1 ч при 93 г 3 г, О