Флюс для автоматизованої низькотемпературної пайки, що не потребує відмивання

Реферат: UA 78981 U UA 78981 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до радіоелектроніки, а саме до технології пайки електрорадіоелементів з використанням флюсів і може бути використана для низькотемпературного лудіння і паяння легкоплавкими припоями провідників та контактних площин друкованих плат, а також електричних виводів елементів радіоелектронної апаратури (PEA). Флюс, що пропонується, може бути використаний в електронній, радіоелектронній, приладобудівній та інших галузях промисловості. Досягнутий рівень техніки в області, що розглядається характеризується наступними винаходами. Відомий "Флюс для паяння і лудіння деталей PEA" [Справочник по пайке под ред. И.Е. Петрунина. – М.: Машиностроение, 1984], що складається з флюсуючих компонентів, поверхнево-активної речовини АНП-2 і розчинника. Флюс містить інгредієнти в наступних кількостях (%, мас): Каніфоль 30-33 Малеїнова кислота 0,3-3 Поверхнево-активна речовина АНП-2 0,3-5 решта (до Етиловий спирт 100 %). До складу флюсу як флюсуючий компонент - розчинник оксидної плівки металу входить відносно малоактивна двоосновна органічна малеїнова кислота. Недоліками відомого флюсу є невелика флюсуюча здатність, також він має високу корозійну активність. При паянні внаслідок наявності каніфолі відбувається утворення продуктів осмолення по поверхні друкованої плати. Видалення цих речовин потребує ретельного відмивання сумішами різних органічних розчинників, а в деяких випадках і додаткового механічного очищення. Це пов'язано із значними технологічними труднощами, особливо при великій компактності друкованого монтажу та при наявності на друкованих платах безкорпусних та навісних елементів. Вказані фактори знижують надійність PEA. Усунення їх призводить до підвищення витрат матеріалів, часу та коштів на технологію паяння. Відомий "Флюс для низькотемпературного паяння" (прототип), що містить як флюсуючий компонент - розчинник оксидної плівки металу янтарну кислоту, а також спирт ізопропіловий [По Патенту США № 4601763, М. Кл. В23К35/34, опубл. 1986 р.]. Флюс містить інгредієнти в наступних кількостях (%, мас): Янтарна кислота 0,8-3,0 Органічний складний ефір жирних кислот та суберінова кислота 0,6-2,5 решта (до Ізопропиловий спирт 100 %). Цей флюс має достатньо високу активність. Однак, в процесі паяння під дією флюсу, який покриває всю поверхню печатної плати, виникають сполуки, котрі в умовах підвищеної вологості здатні викликати корозію металу та знижувати опір ізоляції друкованих плат. Видалення залишків флюсу після паяння потребує ретельного відмивання водним розчином спирту, після чого необхідною є операція сушіння виробів. Це пов'язано із значними технологічними труднощами, особливо при великій щільності друкованого монтажу та при наявності на друкованих платах безкорпусних та навісних елементів. Вказані фактори знижують надійність PEA. Усунення їх призводить до підвищення витрат матеріалів, часу та коштів на технологію паяння. Задача, на розв'язання якої спрямована корисна модель - створення складу флюсу для лудіння і паяння легкоплавкими припоями з новим технічним ефектом, який полягає в: - зменшенні продуктів осмолення; - підвищенні флюсуючої активності, - зниженні корозійної активності флюсу; - збільшенні знежирюючої властивості. Поставлена задача розв'язується флюсом для автоматизованої низькотемпературної пайки, що не потребує відмивання, який містить суміш янтарної кислоти, розчинника, і відрізняється тим, що склад додатково містить антранілову кислоту, гліцерин, бензотриазол, ацетон, а інгредієнти узяті в наступному співвідношенні (%, мас): Янтарна кислота 4,5-6,0 Антранілова кислота 0,4-0,8 Гліцерин 1,0-4,0 1 UA 78981 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Бензотриазол 0,5-0,8 Спирт етиловий або ізопропіловий, ацетон (у решта (до співвідношенні 2:1) 100 %). Флюс, що пропонується, може бути використаний для низькотемпературного паяння плат друкованого монтажу на приладах типу "Хвиля припою", паянням через занурення в стаціонарних ваннах розплаву. В зв'язку з підвищенням щільності друкованого монтажу сучасних плат, коли відстань між струмоведучими колами та ширина металізованих доріжок може бути менш ніж 10 мкм, флюс, що застосовується, має бути малоактивним і не викликати корозії. Одночасно він повинен забезпечувати високу паяльну спроможність. З цією метою як активний флюсуючий компонент, як і в сполуці-аналогу, вибрано відносно малоактивну янтарну кислоту (НООС-СН2-СООН), яка приймає участь в підготовці окисленого металу до відновлення. Для підвищення флюсуючої активності в склад додатково вводиться антранілова кислота (H2NC6H4CO2H) і гліцерин (СН2ОН-СНОН-СН2ОН). Таке сполучення янтарної кислоти, антранілової кислоти і гліцерину призводить до повного розчинення оксидних плівок на поверхні основного металу, що паяється, та припою. Особливістю запропонованого флюсу є то, що антранілова кислота виконує функцію не тільки активного компонента, а і інгібітору корозії. Для збільшення знежирюючої властивості флюсу у якості розчинника основних компонентів обрано суміш спирту (етилового або ізопропилового) і ацетону у співвідношенні 2:1. Для додаткового очищення, а також, і поліпшення змочування та рівномірного розтікання розплаву припою по поверхні основного металу, до складу флюсу введено бензотриазол (C6H5N3), котрий забезпечує розчинення та видалення усіх оксидів і інших включень з поверхні металу. Бензотриазол виконує також функцію інгібітору корозії завдяки наявності аміногрупи. Таким чином, особливістю запропонованого складу є те, що введені в нього бензотриазол та антранілова кислота виявляють інгібуючий ефект, який регулює процес травлення, не допускаючи руйнування металу після того, як зруйновані його оксиди. Внаслідок хімічних реакцій бензотриазолу та антранілової кислоти з металевою поверхнею створюються стійкі сполуки з гідрофобними властивостями, котрі захищають метали від корозії в умовах підвищеної вологості. В звичайних же кліматичних умовах неіоногенні органічні сполуки, що виникають в процесі паяння, здатні також підвищувати електричний опір діелектриків. Все це дозволяє вилучити операцію відмивання залишків флюсу після паяння. В запропонованому складі флюсу оптимальні кількісні співвідношення активних реагентів янтарної кислоти, антранілової кислоти і гліцерину підібрані так, щоб забезпечити достатню флюсуючу активність (необхідні змочування та розтікання), не збільшуючи корозійної активності флюсу, що дозволяє виключити операцію відмивання. Численні дослідження, проведені в Міжвідомчому науково-навчальному фізико-технічному центрі Одеського національного університету ім. I.I. Мечникова, показали, що при зменшенні концентрації флюсуючих інгредієнтів нижче мінімальних, що заявляються, погіршуються змочування та розтікання припою по поверхні основного металу. При збільшенні концентрацій флюсуючих компонентів вище, ніж ті, що позначені в складі флюсу, що заявляється, має місце корозія контактних з'єднань, особливо в умовах підвищених вологості та температури. Оптимальна концентрація інгібітору корозії - бензотриазолу (0.5-0.8 %, мас.) підібрана таким чином, щоб, з одного боку, забезпечити необхідний інгібуючий ефект, з другого боку, щоб забезпечити необхідні змочування та розтікання припою. При зменшенні концентрації інгібітору менше 0,5 % відбувається зменшення інгібуючої активності. При збільшенні концентрації інгібітору більш 0,8 % відбувається погіршення змочування і розтікання припою по поверхні основного металу. Флюс виготовляють таким чином: всі компоненти в указаних кількостях послідовно розчиняють в заданій кількості суміші спирту і ацетону у співвідношенні 2:1, шляхом перемішування доводять їх до повного розчинення. Для прискорення процесу розчинення суміш можна підігріти до температури 60-70° С Порівняння технічних характеристик флюсу, що пропонується, і флюсу - прототипу проводили при паянні навісних елементів друкованих плат на установці типу "Хвиля припою " припоєм ПОС - 61. Залишки флюсу після паяння не вилучали. Далі проводили прискорені випробування друкованих плат в камері вологості при температурі 40 °C та відносній вологості 98 %. Після паяння і після проведених прискорених випробувань вимірювали опір ізоляції друкованих плат, який залежить від корозійної активності флюсів. Флюсуючу активність складів визначали по значенню коефіцієнта розтікуваності (по міді, сріблу). 55 2 UA 78981 U Технічні характеристики флюсів Коефіцієнт розтікуваності (по міді, сріблу) Флюс, що пропонується Флюс - прототип 1,4 1,2 Відповідає нормативно-технічним вимогам Корозійна активність Залишки не корозійні, відмивання залишків флюсів поверхні не потрібне Опір ізоляції друкованих плат після паяння збільшується в два рази, Опір ізоляції після прискорених випробувань - не змінюється. Якість паяння 5 10 Відповідає нормативно-технічним вимогам Залишки корозійні, відмивання поверхні потрібне. Опір ізоляції друкованих плат після паяння не змінюється, після прискорених випробувань зменшується в 5-10 разів. Експериментальна перевірка флюсу, що пропонується, підтвердила досягнення поставленої задачі. Перевагою флюсу є низька корозійна активність та висока флюсуюча здатність при паянні плат друкованого монтажу. Після паяння не потрібне очищення поверхні друкованих плат та контактних вузлів від залишків флюсу та продуктів хімічних реакцій. Економічна ефективність при впровадженні корисної моделі досягається тим, що при практично тій же вартості хімічних компонентів (інгредієнтів), що й у складі - прототипу, значно підвищується якість паяння, знижуються витрати на операцію відмивання плат і підвищується надійність та експлуатаційний (часовий) ресурс апаратури в цілому. Технологія виготовлення флюсу, що пропонується, не змінюється відносно до відомих складів. Технологія ж обробки паяних з'єднань (контактів) при цьому значно спрощується. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Флюс для автоматизованої низькотемпературної пайки, що не потребує відмивання, який містить суміш янтарної кислоти, розчинника, який відрізняється тим, що склад додатково містить антранілову кислоту, гліцерин, бензотриазол, ацетон, а інгредієнти узяті в наступному співвідношенні (%, мас): янтарна кислота 4,5-6,0 антранілова кислота 0,4-0,8 гліцерин 1,0-4,0 бензотриазол 0,5-0,8 спирт етиловий або ізопропіловий, решта (до ацетон (у співвідношенні 2:1) 100 %). 20 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3