Склад для захисту дзеркала низькотемпературного припою

Реферат: Винахід належить до області радіоелектроніки, а саме до технології монтажу радіоелектронних виробів методом пайки та захисту дзеркала низькотемпературного припою від окислення, і може бути використаний для низькотемпературного паяння і лудіння легкоплавкими припоями провідників, а також електричних виводів елементів та вузлів радіоелектронної апаратури (PEA) у стаціонарних ваннах. Склад, що пропонується, може бути використаний в електронній, радіоелектронній, приладобудівній і інших галузях промисловості. Склад забезпечує відновлення окисленої поверхні припою і захищає його від подальшого окислення. Перевагою складу для захисту дзеркала низькотемпературного припою є збільшення температури до 673 K та часу експлуатації до 150 годин. Процес паяння та лудіння в стаціонарних ваннах значно спрощується, оскільки виключається необхідність в операції по заміні відпрацьованого складу протягом 150 годин. UA 108301 C2 (12) UA 108301 C2 UA 108301 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до області радіоелектроніки, а саме до технології монтажу радіоелектронних виробів методом пайки та захисту дзеркала низькотемпературного припою від окислення, і може бути використаний для низькотемпературного паяння і лудіння легкоплавкими припоями провідників, а також електричних виводів елементів та вузлів радіоелектронної апаратури (PEA) у стаціонарних ваннах. Пропонується склад для захисту дзеркала низькотемпературного припою, який може бути використаний в електронній, радіоелектронній, приладобудівній і інших галузях промисловості. Досягнутий рівень техніки в області, що розглядається, характеризується наступними винаходами. Відомий, склад для захисту припою від окислення [По Авт. св. СССР № 1082596 А МКИ. В23K 35/362, опубл. 30.03.84], що містить: відновлювач оксидних сполук (плавлений янтар); хлористий метилен - органічна рідина, яка закипає при температурі 314 К, використовується як негорючий легко летучий розчинник плавленого янтарю у співвідношенні 1:1; відновлювач-антиоксидант (іонол); високотемпературні гартівні масла для захисту поверхні розплаву від доступу кисню. Склад містить інгредієнти в наступних кількостях, (мас. %): плавлений янтар 3,7-5,3 хлористий метилен 3,7-5,3 іонол 0,8-0,9 гартівне масло решта. Основні недоліки цього складу полягають в недостатній захисній відновлювальній активності від окислення, низькій температурі спалаху (440 K), складності очищення паяних вузлів від залишків захисної рідини. Після паяння необхідне ретельне відмивання контактних вузлів від залишків гартівного масла сумішшю органічних розчинників. Відомий "Склад для захисту припою від окислення" (найближчий аналог), що містить гліцерин [по Авт. св. СССР № 431978 М.Кл. В23K 35/362, опубл. 04.11.72]. Гліцерин є відновлювачем оксидних сполук. Рідина містить також натрієві солі жирних кислот - поверхнево-активні речовини (антиоксиданти), що гальмують чи запобігають окислювальним процесам. Рідина містить інгредієнти в наступних кількостях (в %, мас.): гліцерин 85-99,5 натрієві солі жирних кислот 15-0,5. Основні недоліки цього складу: 1. Низька температура спалаху (Т=447 K). Застосування рідини при температурі вище Т=447 K неможливе через небезпеку спалаху та високого осмолення. Відомо, що при паянні олов'яносвинцевим припоєм (ПОС) і припоями на основі олова температура нагріву повинна бути вище 503 K і може досягати 673 K. 2. Недостатній захист розплаву припою від окислення, тобто недостатня захисна відновлювальна активність рідини, яка в процесі лудіння і паяння швидко осмолюється. В процесі експлуатації розплаву припою на його поверхні утворюється оксидна плівка, яка складається з суміші оксидів компонентів припою. Товщина плівки зростає із збільшенням температури і часу використовування розплаву. Оксидна плівка погіршує реологічні характеристики припою (розтічність і змочуваність), налипає на поверхні паяних вузлів, утворюючи перемички між струмоведучими ланцюжками. В процесі експлуатації розплаву виникає необхідність періодичного видалення окисленого припою з поверхні, що приводить до великих витрат. Виникає необхідність захисту поверхні розплавленого припою від окислення. 3. Висока випаровуваність рідини, що обмежує час його експлуатації до 2-3 годин. Задача, на рішення якої спрямовано винахід - це створення складу для захисту дзеркала припою з новим технічним ефектом, який полягає в підвищенні: - відновлювальної активності; - температури експлуатації; - часу експлуатації складу, що забезпечує тривалі експлуатаційні можливості припою. Поставлена задача вирішується складом для захисту дзеркала низькотемпературного припою, що містить суміш гліцерину та інгредієнтів, і відрізняється тим, що як інгредієнти, які захищають дзеркало припою, склад додатково містить сечовину, синтанол, спирт етиловий або ізопропіловий (70 %) і порошок дрібнодисперсного діоксиду кремнію з дисперсністю 5-15 мкм, а інгредієнти узяті в наступному співвідношенні (в %, мас.): гліцерин, сечовина (у співвідношенні 2:1) 10-25 1 UA 108301 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 синтанол 0,2-0,3 спирт етиловий або ізопропиловий (70 %) 4,0-5,0 порошок дрібнодисперсного решта (до SiO2 100 %). Як органічний відновник оксидів припою використовуються розчин гліцерину і сечовини у співвідношенні 2:1, які в процесі експлуатації розплаву частково вигоряють і осмолюються. Співвідношення концентрацій гліцерину і сечовини 2:1 вибрано з урахуванням максимальної розчинності сечовини в гліцерині. В результаті наукових досліджень, проведених в Міжвідомчому науково-навчальному фізико-технічному центрі Одеського національного університету імені І.І. Мечникова розроблено захисний склад на основі дрібнодисперсного порошку діоксиду кремнію (дисперсність частинок 5-15 мкм). Порошок SiO2 легше компонентів припою і знаходиться на поверхні розплаву припою. Він є тугоплавким, хімічно стійким і сприяє механічному захисту дзеркала припою від окислення, перешкоджаючи доступ кисню. Продукти органіки, що залишилися, збираються на частинках SiO2 і утворюють на поверхні розплаву тверду однорідну плівку, яка легко видаляється (при необхідності). Ця плівка легко розчиняється у воді і гліцерині та придатна для подальшого використовування. Таким чином, особливістю пропонованого складу є те, що тугоплавкі частинки діоксиду кремнію грають дві ролі - захист дзеркала припою від доступу кисню і видалення залишків органіки. Крім того, захисний шар збирає також залишки флюсів, які використовуються при паянні або лудінні. Неіоногенна поверхнево-активна речовина синтанол використовується як змочувач і диспергатор дрібнодисперсного діоксиду кремнію, спирт етиловий або ізопропиловий (70 %) розчинник. Оптимальні кількісні співвідношення компонентів підібрано таким чином. Численні дослідження показали, що при розмірі частинок порошку SiO2 більш ніж 15 мкм захисні властивості складу, що пропонується, починають погіршуватися, а при розмірі частинок порошку менш ніж 5 мкм починає мати місце поява грудочок порошку, що знижує якість лудіння і паяння. При концентраціях синтанолу від 0,2 до 0,3 % спостерігаються оптимальні змочуваність та диспергуюча дія. Мінімальна концентрація розчину сечовини в гліцерині повинна забезпечувати відновлювальні (флюсуючі) властивості захисної суміші. Максимальна концентрація активних компонентів не повинна приводити до сильного забруднення дзеркала припою продуктами осмолення органіки. Концентрація флюсуючих компонентів, які осмолюються в складі, який пропонується, зменшена в багато разів за рахунок введення тугоплавкого SiO 2, який перешкоджає доступ кисню. Це зменшує кількість продуктів осмолення, які не піддаються відмиванню і потребують механічного очищення. В складі, який пропонується, продукти осмолення разом з залишками флюсу збираються на частинках SiO 2, утворюючи плівку, яка легко цільним шаром знімається з поверхні розплаву. Поверхня розплавленого припою залишається чистою і не потребує очищення. Крім того, таке зменшення концентрації органічних компонентів за наявності тугоплавкого SiO2 перешкоджає запалюванню і вигорянню органіки, що підвищує відновлюваючу активність, температурну межу спалахування, а також інтервал і тривалість експлуатації захисного складу. Пропонований склад готується таким чином. Наважка сечовини розчиняється в гліцерині в співвідношенні 1:2. Далі розчиняють синтанол у спирті та змішують з сумішшю гліцерину і сечовини. Потім готується суміш отриманого розчину з діоксидом кремнію. Після ретельного перемішування склад готовий і виливається на поверхню розплавленого припою. Було виготовлено три склади сумішей, які містять: 10, 15, 25 % по масі сечовини і гліцерину (1:2); 0,2 і 4, 0,25 і 4,5, 0,3 і 5 % по масі синтанолу та спирту відповідно; SiO 2 - решта до 100 % (партії 1-3). Введення в склад менше 10 % активних компонентів (сечовина, гліцерин) не забезпечувало достатню відновну (флюсуючу) активність захисної суміші. Збільшення концентрації (вище 25 %) активних компонентів не поліпшувало захисні властивості складу і приводило тільки до збільшення продуктів осмолення органіки. Ці суміші наносилися на припій і витримувалися на поверхні розплаву при температурі Т=(447673)К протягом 150 годин. Кількісний рентгеноспектральний аналіз проб припою, захищеного складом, що пропонується, після 150 годин витримки показав повну відсутність його розчинення в припої і на поверхні паяних з'єднань. 2 UA 108301 C2 Для порівняння із складами 3-х партій, що пропонуються, було виготовлено також контрольний склад прототипу (партія 4). Результати випробувань всіх складів наведено в Таблиці. Таблиця Властивості складів № Запалювання Температура партії Т=(447-673)K експлуатації, K Допустимий час експлуатації, год. 1 Відсутнє 447 К-673 K До 150 2 3 Відсутнє Відсутнє Температура спалаху 447 K 447 К-673 K 447 К-673 K До 150 До 150 Не вище 447 K 2-3 4 Необхідність відмивання, очищення. Не потребує. Захисна плівка цільним шаром легко знімається з поверхні розплаву разом з залишками флюсу, який використовується при паянні або лудінні. ‘’ - ‘’ ‘’ - ‘’ Потребує відмивання сумішшю органічних розчинників, механічного очищення. 5 10 15 20 Експериментальна перевірка захисного складу, що пропонується, в Міжвідомчому науковонавчальному фізико-технічному центрі Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова підтвердила досягнення поставленої задачі. Приведені в таблиці дані показують, що пропонований склад забезпечує відновлення окисленої поверхні припою і захищає його від подальшого окислення. Перевагою складу для захисту дзеркала низькотемпературного припою є збільшення часу експлуатації у 50-75 разів (з 2-3 до 150 годин), що значно спрощує процес паяння та лудіння в стаціонарних ваннах, оскільки виключається необхідність в операції по заміні відпрацьованого складу протягом 150 годин. На відміну від захисних рідин на основі гліцерину з солями натрієвих кислот, або гартівного масла збільшується температурний інтервал експлуатації до Т=673 K, поліпшується очищення і видалення залишків захисного складу. Захисна плівка цільним шаром легко знімається з поверхні розплаву разом з залишками флюсу, який використовується при паянні або лудінні, і не потребує відмивки і механічного очищення. Економічна ефективність при впровадженні винаходу полягає в тому, що практично при тій же вартості хімічних компонентів (інгредієнтів), що й у найближчому аналогу значно підвищується якість паяння, знижуються витрати на операцію заміни, відмивання і очищення поверхні припою, збільшується час його експлуатації, підвищується надійність та експлуатаційний (часовий) ресурс апаратури в цілому. Технологія виготовлення захисного складу, що пропонується, не змінюється по відношенню до відомих складів. 25 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 Склад для захисту дзеркала низькотемпературного припою, що містить суміш гліцерину та інгредієнтів, який відрізняється тим, що як інгредієнти, які захищають дзеркало припою, склад додатково містить сечовину, синтанол, спирт етиловий або ізопропіловий (70 %) і порошок дрібнодисперсного діоксиду кремнію з дисперсністю 5-15 мкм, а інгредієнти узяті в наступному співвідношенні (в %, мас.): гліцерин, сечовина (у 10-25 співвідношенні 2:1) синтанол 0,2-0,3 спирт етиловий або 4,0-5,0 ізопропіловий (70 %) решта (до порошок дрібнодисперсного SiO2 100 %). 3 UA 108301 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4