Флюс для лужения медных контактных площадок печатных плат

 

Использование: механизированное лужение медных контактных площадок печатных плат оловосвинцовыми припоями или сплавом Розе. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: мочевина 0,5-1; соляная кислота 0,4-0,7; этиловый или изопропиловый спирт 1-5, ПАВ 0.05- 0,2; вода 1,5-4,5; п-толуолсульфокислота 0,1-0,3; простой олигоэфир остальное. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (sl)s В 23 К 35/363

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0,2-0,5

0,4 — 0,8

5,0-10,0

0,4-0,8

5,0- -15,0

5,0- 15,0

84,0-47,0

5-15

3 — 15

5-18

35-45

10-30

0,05-0,02

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4792186/08 (22) 19 .02.90 (46) 07.07.92. Бюл. hL 25 (75) Б.Г. Ударов, Э.Н, Мануков, В.И. Талапин, В,А, Чуйко,.О.Г. Выглазов и А.Л. Перцовский (53) 621.791.3 (088.8) (56) Припои и флюсы для.пайки, Марки, состав, свойства и область применения. Редакция 1-78, ОСТ 4ГО.033,200, 1986, Авторское свидетельство СССР

N 797860; кл, В 23 К 35/362, 1981, Патент Японии М 33286, кл. 121321, 1976.

Изобретение относится к пайке, в частности к слабокоррозионным активированным водосмываемым флюсам, и может быть использовано для механизированного лужения медных контактных площадок печатных плат оловосвинцовыми припоями или сплавом Розе..

Известен флюс для лужения меди и других покрытий, содержащий, мас. :

Тетраэтиламмоний уксуснокислый

Мочевина

Цинк хлористый

Аммоний хлористый

Спирт этиловый

Глицерин

Е.ода

К недостаткам флюса следует отнести наличие в его составе коррозионного компонента — хлористого цинка. Флюс содержит

47 и более мас.% воды, что вызывает разбрызгивание припоя в процессе лужения.

„„ЯХ „„1745477 А1 (54) ФЛЮС ДЛЯ ЛУЖЕНИЯ МЕДНЫХ КОНТАКТНЫХ ПЛОЩАДОК ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ . (57) Использование: механизированное лужение медных контактных площадок печатных плат оловосвинцовыми припоями или сплавом Розе. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. : мочевина 0,5-1; соляная кислота 0,4-0,7; этиловый или изопропиловый сгирт 1 — 5, ПАВ 0.05—

0,2; вода 1,5-4,5;. и-толуолсульфокислота

0,1 — 0,3; простой олигоэфир остальное. 2 табл.

Известен флюс для пайки легкоплавки- . (/) ми припоями, содержащий, мас.% .

Природная смола . 12;0-60,0

Тетрабромид дипентена 0,67 — 1,25

Неионогенное ПАВ 3.20-12,45

Простой олигоэфир Остальное

Указанный флюс не содержит коррозионно-активных компонентов, однакотребуетис- 4 пользования при отмывке остатков флюса с ф . печатных плат органических растворителей и (Я сравнительно большого количества горячей ф воды вследствие присутствия в рецептуре флюса значительных количеств природной смолы и ПАВ.

Наиболее блиакии ло составу к ареала- );в гаемому флюсу является флюс, содержащий, мас,%: . Хлористый цинк

Хлористый аммоний

Мочевина

Соляная кислота

Этиловый спирт

ПАВ

1745477

Вода 15 — 20

Недостатком указанного флюса является его коррозионное воздействие на медный рисунок плат и оборудование из-за наличия в его составе хлористого цинка и соляной кислоты, суммарное, содержание которых во флюсе составляет не менее 40 мас,%. Кроме того, содержащийся во флюсе хлористый цинк оказывает сильное токсическое воздействие на кожу, слизистые и органы дыхания. Применение этого флюса связано с необходимостью использования сложной и длительной отмывки остатков флюса после пайки. Вода, мочевина, хлористый аммоний и соляная кислота, суммарное содержание которых в указанном флюсе достигает 68 и более мэс.%, обуслов-. ливают образование большого количества газообразных продуктов в процессе лужения, что сопровождается разбрызгиванием припоя, Цель изобретения — снижение коррозионного воздействия флюса, облегчение удаления остатков флюса после пайки водой и улучшение санитарно-гигиенических условий труда за счет снижения количества газообразных продуктов в процессе лужения при сохранении его - флюсующей активно. сти, Поставленная цель достигается тем, что флюс для лужения медных контактных площадок печатных плат, содержащий мочеви ну, соляную кислоту, спирт ПАВ и воду, дополнительно содержит и-топуолсульфокислоту и простой олигоэфир. а в качестве спирта — этиловый или иэопропиловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас. :

Мочевина 0,5-1,0

Соляная кислота 0,4-0,7

Этиловый или изопропиловый спирт 1,0--5,0

ПАВ 0,05 — 0,2

Вода . 1,5-2,5 и-Толуолсульфокислота 0,1-0,3

Простой олигоэфир Остальное

Для получения предлагаемого флюса

ПАВ и мочевину растворяют в дистиллиро,ванной воде. К полученному раствору добавляют этиловый или изопропиловый спирт, и-толуолсульфокислоту 1-водную и перемешивают. Полученный раствор добавляют к расчетному количеству простого олигоэфира, затем. добавляют соляную кислоту и перемешивают.

Пример 1. 0,75 r (0,75 мас.%) мочевины, 0,125 r (0,125 мас.%) препарата ОС-20 помещают в стеклянный стакан емкостью

150 мп и растворяют в 2,5 r (2,5 мас;%) дистиллированной воды. K полученному раствору добавляют 3,0г (3,0 мас.%) этилового спирта и 0,3 r (0,3 мас.%) n-толуолсульфокислоты и перемешивают стеклянной палочкой до полного растворения кислоты, К полученному раствору добавляют 92,775 г

5 (92,775 мас.%) лапрола 402-2-100, затем прибавляют 0,55 r (0,55 мас.%) соляной кислоты и перемешивают 3 мин. Получают 89 мл флюса (d 1,1186)..

Пример 2. 0,5 г (0,5 мас.%) мочевины, 0,2 г (0,2 мас.%) препарата 0С-20 растворяют в 1,5 г (1;5 мас.%) дистиллированной воды. К полученному раствору добавляют 1,0 г

10 мешивают. К полученному раствору добавляют 96,3 r (96,3 мас.%) лапрола 402-2-100, затем приливают 0,4 г (0,4 мас.%) соляной кислоты и перемешивают 3 мин. Получают

88,6 мл флюса (d 1,1257).

Известный флюс готовят смешиванием

10 г (10 мас.%) хлористого цинка и 3 r (3 мэс.%) хлористого аммония в 22 г(22 мас,%) дистиллированной воды, после «его добавляют 38,9 r (38,9 мас.%) соляной кислоты, 6,0

r (6,0 мас.%) мочевины и перемешивают.

Затем 0,1 г (0,1 мас,%) препарата ОС-20 растворяют в 20 г (20 мас. Оь) этилового спирта и приливают к полученному ранее раствору. Получают 78,8 мл флюса (d 1,2613) 30

Составы флюсов по примерам 1 — 22 приведены в табл.1.

Для лужения с применением предп агаемого флюса и известного используют двухсторон35 ние печатные платы с медными контактными площадками размером 30 х 30 х 2 мм. Испытываемый флюс наносят окунанием образца в ванночку с флюсом, после чего образцы устанавливают вертикально для стекания избыт40 ка флюса в течение 0 5 мин. Образцы плат лудят, погружая их вертикально в припой

ПОС-61 при 255+ 5 С на 3 с. Отмывку плат от остатков флюса проводят встряхиванием их последовательно в двух ванночках емко45 стью 03 и, содержащих по 200 мл воды, в течение 1 мин в каждой ванне, Затем образец. платы выдерживают в дистиллированной воде при комнатной температуре в течение 1 мин в ванночке, содержащей 200 мл

50 воды. Промывные воды в ванночках заменяют . после отмывки трех плат. Отмытые платы сушат в шкафу при 105+ 5 С в течение 0,5ч.

Качество лужения контактных площадок образцов печатных плат, качество от55 .мывки диэлектрика и наличие пены в первой промывной ванночке оценивают визуально, а полноту отмывки диэлектрика оценивают по изменению сопротивления изоляции после выдержки образцов плат в камере влаги в течение 1 ч при 21 С и влажности 93+3%..(1,0 мас.%) изопропилового спирта и 0,1 г

15 (0,1 мас.%) n-толуолсульфокислоты и пере1745477

Сопротивление измеряют терраомметром зывает появление пор на поверхности лужеЕ6-13А. ния.

Корроэионные действия остатков флю- Применение предлагаемого. изобретесапослепайкииотмывкиопределяютпосле ния позволит снизить коррозионное возвыдержкиобразцапечатнойплатывкамере 5 действие на медные токопроводящие влажности в течение 56 суток при 40 12 С и дорожки печатных плат и применяемое обовлажности 98+ 2%. рудование за счет исключения иэ рецептуры

Результаты испытаний приведены в флюса хлористого цинка и снижения еодертабл.2. жания соляной кислоты во флюсе, облегчить

Из данных таблиц видно, что флюсы 10 отмывку остатков флюса за счет снижения предлагаемого состава (примеры 1-4) обес- содержания соляной кислоты и исключения печивают качественное лужение печатных из рецептуры трудноудаляемых с поверхноплат и полное удаление остатков флюса Ilo- сти диэлектрика компонентов — хлористого сле пайки. цинка и хлористого аммония, улучшить са-.

Уменьшение содержания компонентов 15 нитарно-гигиенические свойства флюса за флюса: мочевины (пример 20), соляной кис- счет исключения токсичного компонента— лоты (пример 6), воды (пример 21) и п-толу- хлористого цинка и санитарно-гигиеничеолсульфокислоты (примеры 16 и.22) ские условия труда в процессе лужения пеприводит к ухудшению качества лужения, чатных плат.за.счет снижения количества на что указывает появление шероховатости 20 токсичных легколетучих компонентов. на участках поверхности лужения.. Умень- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я шение-содержания препарата OC-20 в ре- .Флюс для лужения медных контактных цептуре флюса (пример 13) сопровождается площадок печатных плат, содержащий моухудшением отмываемости диэлектрика и . чевину. соляную кислоту, спирт, поверхнопонижением его сопротивления в камере 25 стно-активное вещество и воду, о т л и ч а ю. влажности. Уменьшение содержания этило- шийся тем, что, с целью снижения коррового или изопропилового спирта (примеры зионного воздействия флюса, облегчения

8 и 10) ухудшает смачиваемость флюсом по- . удаления водой остатков флюса после пайки верхности печатных плат. что приводит к иулучшениясанитарно-гигиеническихуслопонижению качества лужения — появлению 30 вий труда за.счет снижения количества газонаплывов припоя.:,, . образных продуктов в процессе лужения

Увеличение содержания мочевины при сохранении его флюсующей активносверх укаэанного вызывает появление беле- сти, он дополнительно содержит и-толуолсости на поверхности диэлектриков и сни- . сульфокислоту простой олигоэфир, а в . жение его сопротивления (пример 5 и 12),:а 35 качестве спирта — этиловый или изопропиувеличение содержания соляной кислоты ловый спирт при следующем соотношении (пример 7) и и-толуолсульфокислоты (при- компонентов, мас. : . мер 17) приводит к появлению коррозии и Мочевина . 0,5-1,0 снижению сопротивления изоляции диэлек- Соляная кислота - 0,4 — 0,7 трика. Увеличение. содержания препарата 40 ЭтиловыйилиизопроОС-20(примеры 14 и 15) и не улучшает каче- пиловый спирт 1,0 — 5,0 ство луженйя, но сопровождается образова- Поверхностно-активное нием пены в йромывной воде. Повышение вещество 0,05-0,2 содержания воды во флюсе сверх оптималь- Вода 1,5-2,5 ного ухудшает качество лужения, на что ука- 45 и-толуолсульфокислота 0,1-0,3

Простой олигоэфир Остальное

1745477

1

1

1

1

1

1

1

1

1 °

1

О о

1 с„ (О,сч а 1

I CсЧ

I fU О

1 -4

I лл л а

° м

CFl ОЪ

° а мм м сч. о

1

I

1 .

1

I

1

1

I л л о О

О О

I I

I 1

I Я . 1

1 с 1

О I

С» I

1 1 е — — — е а а сч а л

OОO о о.

1

I

I I

1

Iщ о сч

Э. I

С= О е» а а

1

I- 1 а(X I (: 1

u I

I л л мм (l сЧ LO

) со о (а

Z Х

I- C с> о оо оо е л а

М111 ММ оаа оо л л а л л

i ..моа 1 мм !

С» ОО л л а сч а.!

1. 1

1 СС Я 1

Щ I- 1

1 Х P I

I-„О о

1 ее Y л а оо.1

I

1

I

1 а л оо

° — сЧ сЧ сч

Э

Z

О, СП О сч

1

Э I

1, S 1

1 (О

"Ф I

I I

I

1.1

I o9

1 е о

1 Э

I л (III

1 О

t Il Х! (D

I, Х

0

Э

1 Z

1 X

1 CO.

1 3Е

1 С(.

I Э

1 с

О о

1

I

I

l

I

I

I

1

1

1

I !

1

1 а л а СО с» а а iО 01 а м.м ct» лмо с о и1 З сО О Оо0л — мд" m m- л л л ° ° а ° л л л в ° л л ° л а. л

c4Loc мммао ас» сч мммсч сч сч

01 01 01 Ch 01 СЛ 01 0 Ое 0 0 01 01 ОЪ С 1 Ое 01 Ое аао м с4 сч сч сч сч сч сч сч сч сч cv сч gv o м сч м сч л a a л л л л в л л л а л а а а л Л а в

О О О О О О О O О O O О О О О О Î О О О ааО О Р О О О О О О О О О О О О О аО л a a л л л a a a a а л л л л л л а а а

C«t е- СЧ С(СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ CV СЧ СЧ CV СЧ СЧ М М СЧ и\ сч а сч а а-1- — а сЧ сЧ с(СЧОСЧ СЧO - - -е-ООСЧ;Ч -л a ° ° ° ° е а ° л ° а л а л ° «a о o o o n о о о î о о о о î î о о о

O OO аа оо о л а л л л а мм(1 с»а! мм! 1 м а а- Л сД» а МСО Ч» Ч» М» - аЯ) C«LO O t«и» Л О а л л а л л л л л а а а а а л л a a a a

ЬОООООООООООООО ОООО ао л а о 1-- — о» lA co о о о и1 о LA а и й .О л.с(. л в л л в â а л «л а л л л л а л a a a

Оое — Ое — ОООе — е — е — е — «-ООООООΠ— сч м N lA 0 л со о n — сч м т а 0 л со

1745477

Таблида2

Поверхность лужения

Прин меры

Сопротивление изоляции печатных плат в камере влаги после вы" держки в течение 1 ч при влажности 93+321 Ом

1:оррозионное воздействие

Отмывка плат

После лужения

До лужения и отмывки

Отсутствует

«11»

1 Гладкая, блестящая

Полная 2

То же

«!1»

4

I I »

«11»

«11»

«1!»

Белесость на диэлектрике

11»

6 Шероховатая на 42

«11»

Полная

« ll»

Гладкая,. блестящая Следы коррозии

Наплывы припоя

Отсутствует

«11»»

Наличие пор

Наплывы припоя

« I1»

«11»

«11»

Наличие nop

Гладкая, блестящая

»«l!»»

«11»

«11»

Белесость на участках поверхности диэлектрика

2,4 ° 10

1 9 10

2,0 .10

1,8 ° 10

То же

«!1

То же

13 !

«I I

11»

Повышение пе" нообразование

«11»

19

11»

То же

Полная

Шероховатая на 103

Гладкая блестящая Следы коррозии

« lI»

17

18

Отсутствует Полная

Наличие пор о же

«11»

«!!»

Шероховатая на 22 .

Шероховатая на 82

Шероховатая на 132

«II»

«11

«н»

Коррозия на Белесость на всей поверх- участках по" ности верхности диэлектрика

Нз- Гладкая, блестяцая вестный

Составитель Б;Даров

Техред M.Моргентал

Редактор И.Горная

Корректор Т.Палий

Заказ 2351 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1;8 10"

1310 в

9 !Ото

1,4 1О

2,2 ° 10

1,7!1О

1,9 10

2,0 ° 10" «

215 ° 10"

1,6 1О" юо

2, О 10

2,3 ° 10

117 10

2,6 ° 10

2,4 10

2,2 101

1,8;1О .

2 0 10

1,7 ° 10!о

2,3 .10

1,9 ° 10

1,3 ° 10

116 "10

1,4 1О

2,0 1.О

7 1О

1,7 !Ого

2,1 «1ОМ

219 ° 10

1,7 ° 10

2,1 ° 10

1; 1 ° l oго.2,0 1О1,8 ° 10

2,4 «10

2,4-10

2, 2. ° 1 О

1,9 10

2,0 10

1 >9 10

219 1О