Флюс для пайки алюминия и его сплавов

 

ФЛЮС ДЛЯ ПАЙКИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, содержащий высшую жирную одноосновную кислоту с числом атомов углерода С..-С2() и компонент,связывающий продукт разложения окисной пленки алюминия о тличающийся тем, что, с целью снижения температуры активности флюса до 250-300°С, обеспечения возможности лужения без механического воздействия на металл и снижения токсичности, он дополнительно содержит хлорпарафин и высший жирный спирт с числом атомов углерода , 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,-С при следующем соотношении компонентов , мас.%: Высшая жирная одноосновная кислота с числом атомов углерода 60-75 Моно-, ди-, триэтаноламин i или соль щелочного металла высшей жирной одноосновной кислоты с числом атомов 5-10 углерода 10-20 Хлорпарафин Высший жирный О спирт с числом атомов угле 5-15 рода 20 со

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГЮБЛИН (191 (11)

93, A зш В 23 К 35/362

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

60-75

5-10

10-20

5-15 (21) 3480650/25-27 (22) 12. 08. 82 (46) 15. 08. 84 Бюл. й- 30 (72) С.С.Станиславский, С.А. Иванова, Т.С.Васильева и В.Д.Жора (53) 621.791.048(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

К 346076, кл. В 23 К 35/36, В 23 К 35/362, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 471980, кл. В 23 К 35/362, 1975 (прототип). (54) (57) ФЛЮС ДЛЯ ПАЙКИ АЛЮМИНИЯ И ЕГО

СПЛАВОВ, содержащий высшую жирную одноосновную кислоту с числом атомов углерода С„г-С г0 и компонент, связывающий продуйт разложения окисной пленки алюминия,отличающийся тем, что, с целью снижения температуры активности флюса до 250-300 С, обеспечения возможности лужения без механического воздействия на металл и снижения токсичности, он дополнительно содержит хлорпарафин и высший жирный спирт с числом атомов углерода

С1г -Сг0, 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, -С при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Высшая жирная одноосновная кислота с числом атомов углерода

С1г Сго

Моно-, ди-, триэтаноламин или соль щелочного металла высшей жирной одноосновной кислоты с числом атомов углерода С1г С „

Хлорпарафин

Высший жирный спирт с числом атомов углерода С, -С

1 11079

Изобретение 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 Г13 для пайки алюминия, содержащий, мас.7:

Иодид лития 5-17

Олеиновая кис10

Остальное лота

Однако в связи с наличием во флюсе неорганических солей флюс характеризуется нестойкостью при хранении вви15 ду его гигроскопичности и последующего расслоения, сложностью приготовления из-за очень плохой растворимости солей в органических средах, а также необходимостью двухстадий20 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 f2) для пайки алюминия, содержащий, мас. :

93 2

12 20 в " честве компонента, свя зывающего продукт разложения окисной пленки алюминия, — моно- диЭ У триэтаноламин или соль щелочного металла высшей жирной одноосновной кислоты с числом атомов углерода

С„ -С р при следующем соотношении компонентов, мас.7.:.

Высшая жирная одноосновная кислота с числом атомов углерода

С1г -С,0

Моно-, ди-, триэтаноламин или соль щелочного металла высшей жирной одноосновной кислоты с числом атомов углерода С»-Сго

Хлорпарафин

Высший жирный спирт с числом атомов углерод С1г-Сго

60-75

5-10

1 0-20

5-15

Фторбензойную кислоту

Высшую алифатическую кислоту с числом атомов

С 1 -C „8

Триэтаноламин

0,4-4

46-69,5

30-50

К недостаткам известного флюса относятся низкая активность при

250-300 С и необходимость обязатель- ного механического воздействия на металл, без которого невозможно получение паяного состояния, а также токсичность флюса.

Цель изобретения — снижение температуры активности флюса до 250300 С, обеспечение возможности лужения 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„ -С и компонент, связывающий продукт разложения окис- 55 ной пленки алюминия, дополнительно содержит хлорпарафин и высший жирный спирт с числом атомов углерода

Флюс может быть твердым, пастообразным или жидким в зависимости от фазового состояния выбранной кислоты и. спирта. Приготовление флюса сводится к перемешиванию ингредиентов в порядке, указанном в его рецептуре, Ингредиенты при перемешивании должны быть в жидком виде для обеспечения их растворимости. После приготовления при необходимости флюс охлаждают.

Взаимодействие ингредиентов флюса с поверхностью алюминия при лужении и пайке, например, припоем по

ОСТ 4Г0.033.000. или чистым оловом происходит в следующем порядке.

Термическое разложение хлорпарафина с образованием соляной кислоты и олефина (при температуре выше

120 С).

Реакция соляной кислоты с окисной пленкой с образованием хлорида и выделением паров воды.

Реакция хлорида алюминия с моноди- или триэтаноламиновой солью высшей жирной одноосновной кислоты или солью щелочного металла такой кислоты, например стеаратом натрия или калия, с образованием алюминиевого: мыла высшей жирной одноосновной кис1107993 ф в колбу поочередно наливают соответственные количества ненасыщенной высшей жирной одноосновной кислоты, например олеиновой, додецилового спирта и аминоспирта, например моноэтаноламина. На водяной бане с темо пературой 70-80 С нагревают посуду с хлорсодержащим органическим веществом, например хлорпарафином, до его расплавления, после чего при помощи мерного цилиндра отмеряют соответствующие количества данного вещества и переливают в колбу. Затем колбу с . ингредиентами флюса помещают на водяную баню при той же температуре и выдерживают, периодически потряхивая, до их полного перемешивания.

После остывания флюс готов к применению.

Рабочая температура лужения 250300 С.

Поверхность образцов гладкая, без раковин, темных пятен, не содержит остатков флюса, наплывов и следов окалины. Адгезия припоя к поверхности образцов удовлетворяет предьявляемым требованиям.

Составы жидкого флюса приведены в табл. 1.

Таблица 1 лоты. Реакция облегчается наличием свободной кислоты, например олеиновой или 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. 1О

Данный флюс не содержит фтористых соединений, обуславливающих агрессивность и токсичность, а состоит полностью из органических веществ, легко смешивающихся между l5 собой, что обусловливает простоту

его приготовления.

Положительные качества флюса заключаются также и в том, что он не содержит других агрессивных и токсичных веществ, допускает пайку обычным паяльником, а также лужение в ванне при температуре до 300 С, не требует немедленной отмывки после лужения и пайки, прост в приго- 25 товлении.

Пределы соотношения ингредиентов, мас.Ж, по примерам

Состав жидкого флюса

60

Олеиновая кислота

Моноэтаноламин

Хлорпарафин

20

Додециловый спирт

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- 55 вают. На водяной бане с температуЖидкий флюс готовят следующим образом.При помощи мерного цилиндра рой 80-90 С подогревают смесь и после расплавления добавляют соответствующее количество гексадецилового спирта. После тщательного перемешивания и охлаждения флюс готов к применению.

Составы твердого флюса приведены в табл. 2.

1107993

Таблица 2

Пределы соотношения ингредиентов, мас;. %, по примерам

Стеариновая кислота

70.

10

Стеарат натрия

Хлорпарафин

20

Гексадедиловый спирт

1. Обезжиривание в горячем три- хлорэтилене.

2. Травление в соляной кислоте.

3. Промывка, сушка после травленйя.

4. Лужение выводов в гальванической сернокислотной ванне.

5. Промывка и сушка микросхем после лужения.

6. Горячее лужение выводов микросхем припоем ПОС-61. зо

Рабочая температура лужения

270-300 С. Флюс удобен при работе с электропаяльником. Поверхность облуженных образцов блестящая, без раковин, темных пятен, не содержит остатков флюса и наплывов. Адгезия припоя к поверхности образцов удовлетворяет предъявляемъм требованиям, Применение указанного флюса, по сравнению с аналогами и прототипом, позволяет избежать механического воздействия на металл, снизить температуру активности флюса с 300350 до 250-300 С, проводить лужение аЩоминия сплавом, состоящим из

50% олова, 25% кадмия и 25% цинка, или сплавом, содержащим 50% олова и 50% кадмия, или чистым оловом; обеспечить простейшее удаление флюса путем промывки паяного соединения ацетоном или вообще не удалять флюс.

Флюс позволяет получать высокую ад40 гезию припоя к металлу. При испытании паяного соединения на разрыв разрушение происходит по металлу, а не по месту пайки. Важным свойством флюса является воэможность лужения

45 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 - о при необходимости не удалять его после пайки. Твердый флюс после пайки не агрессивен.

Технологический процесс лужения согласно маршрута Г90.054.925 МК со- 55 цержит следующие операции.

ВИИИПИ Заида 8818/12

Филиал ППП Патеит, г

Состав твердого флюса

Наиболее вредное действие на микросхемы оказывают операции (2) и (4).

Применение для лужения выводов микросхем предлагаемого флюса позволит вместо 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 лужении выводов микросхем с алюминиевой плакировкой путем погружения выводов в ванны с флюсом и припоем показывает, что количество технологических операций уменьшается вдвое, что предопределяет 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-sa нарушения паяных контактных соединений.

Тирад 1037 йоПлиоиое

Уигород,ул.Проеетий 4