AT 392 231 BAT 392 231 B
Die Erfindung bezieht sich auf ein Flußmittel zum Löten von verzinnten Leiterplatten, welches Kolophonium gemeinsam mit Aktivatoren, wie z. B. Carbonsäuren, in organischen Lösungsmitteln enthältThe invention relates to a flux for soldering tinned circuit boards, which rosin together with activators, such as. B. carboxylic acids in organic solvents
Flußmittel für das Löten sind in unterschiedlicher Ausbildung bekannt geworden. Eine Reihe von handelsüblichen Flußmitteln enthält in Lösungsmitteln gelöste Festkörper im Gesamtausmaß von etwa 5 bis 15 Gew.-%. Nach dem Lötvorgang verbleiben bei Verwendung von Kolophonium mit bekannten Aktivatoren, wie z. B. Adipinsäure, Ameisensäure od. dgl. in organischen Lösungsmitteln, Rückstände auf der Leiterplatte, welche durch mehr oder minder aufwendige Reinigungsschritte entfernt werden müssen. Weiters ist es bekannt, bei Flußmitteln mehr oder minder korrosive Substanzen zuzusetzen, welche eine Reinigung der Lötstelle unmittelbar vor oder während dem Lötvorgang ergeben sollen. Flußmittelrückstände müssen in der Regel mit Fluorchlorkohlenwasserstoffen und Chlorkohlenwasserstoffen abgespült werden, wobei für die Reinigung in der Regel die Umwelt belastende Reinigungsmittel eingesetzt werden müssen.Fluxes for soldering have become known in various forms. A number of commercially available fluxes contain solids in a total amount of about 5 to 15% by weight dissolved in solvents. After the soldering process remain when using rosin with known activators, such as. B. adipic acid, formic acid or the like. In organic solvents, residues on the circuit board, which must be removed by more or less complex cleaning steps. Furthermore, it is known to add more or less corrosive substances to fluxes, which should result in cleaning of the soldering point immediately before or during the soldering process. Flux residues generally have to be rinsed off with chlorofluorocarbons and chlorinated hydrocarbons, and cleaning agents which are harmful to the environment generally have to be used for cleaning.
Neben Aktivatoren, wie beispielsweise Adipinsäure, wie sie insbesondere für ein gutes Aufsteigen von Lot in Durchkontaktierungen und zur Vermeidung von Lotkugeln auf Leiterplatten, wie sie bei anderen Flußmitteln beobachtet wurden, entwickelt wurden, ist es für andere Anwendungsfälle bekannt, anorganische Verbindungen, wie Ammoniumchlorid, Borax oder im Falle von Lötwasser HCl bzw. wäßrige Ammoniumchlorid- und Zinkchloridlösungen zu verwenden, wobei die genannten Substanzen beim Lötvorgang zu einer aggressiven Atmosphäre führen. Derartige Substanzen erfordern beim Einsatz aufwendige Absaugvarrichtungen und besondere Sicherheitsvolkehrungen.In addition to activators, such as, for example, adipic acid, which have been developed in particular for a good rise of solder in plated-through holes and for avoiding solder balls on printed circuit boards, as have been observed with other fluxes, it is known for other applications that inorganic compounds, such as ammonium chloride, To use borax or in the case of soldering water HCl or aqueous ammonium chloride and zinc chloride solutions, the substances mentioned leading to an aggressive atmosphere during the soldering process. Such substances require complex suction devices and special safety precautions when used.
Der Verzichtnng auf derartige aggressive Substanzen in Flußmitteln führte zu den eingangs als bekannt vorausgesetzten Aktivatoren, welche insbesondere in Form von Adipinsäure und Ameisensäure zum Einsatz gelangten, wobei aber auch Ameisensäure zu einer relativen hohen Umweltbelastung führtThe absence of such aggressive substances in fluxes led to the activators initially known as known, which were used in particular in the form of adipic acid and formic acid, but formic acid also leads to a relatively high environmental impact
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Rußmittel der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem auf die Verwendung aggressiver Substanzen zur Gänze verzichtet werden kann und gleichzeitig-ein-weitgehend rückstandsfreies Löten möglich ist, wobei auf eine Reinigung mit Lösungsmitteln zur Gänze verzichtet werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Rußmittel im wesentlichen dadurch gekennzeichnet daß als Aktivator schlecht wasserlösliche Carbonsäuren insbesondere Zimtsäure oder Phenylessigsäure eingesetzt sind, welche bei der Temperatur des Lötvorganges unzersetzt verdampfbar sind ob» bei Temperaturen von über 250 °C frei von Zersetzungsprodukten mit ionogenem Charakter verdampfen. Die Verwendung schlecht wasserlöslicher Carbonsäuren, welche bei der Temperatur des Lötvorganges unzersetzt verdampf bar sind od» bei Temperaturen über 250 °C frei von Zersetzungsprodukten mit ionogenem Charakter verdampfen, führt hiebei zu einem rückstandsfreien Lötvorgang, wobei bei Auswahl des Aktivators unter Berücksichtigung dieser Bedingungen der Anteil an Aktivator und an Kolophonium gegenüber bekannten Rußmitteln wesentlich herabgesetzt werden kann. Die Herabsetzung des in Lösungsmitteln enthaltenen Festkörperanteiles führt in der Folge naturgemäß auch zu einer Verringerung der Umweltbelastung, da diese Substanzen bei einem rückstandsfreien Löten verdampfen müssen. In besonders vorteilhafter Weise hat sich als Aktivator und im speziellen in Kombination mit Kolophonium, wie es zum Zwecke d» Verbesserung des Ansteigens von Lot und zur Verbesserung der Verteilung üblicherweise als Hilfsmittel in Rußmitteln zum Einsatz gelangt, Zimtsäure erwiesen, wobei mit Vorteil als Aktivator Zimtsäure in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-% des Rußmittels enthalten ist. Derartige geringe Aktivatormengen sind in erster Linie bei Verwendung von Zimtsäure möglich geworden und bedeuten eine wesentliche Verringerung gegenüber handelsüblichen Rußmitteln. Die Maßgabe, den Aktivat» aus der Gruppe von überaus schlecht wasserlöslichen Carbonsäuren, wie Zimtsäure und Phenylessigsäure zu wählen, stellt hiebei sicher, daß gegebenenfalls nicht sichtbar zurückbleibende Reste bzw. Rückstände in feuchter Atmosphäre nicht nachträglich zu einer Korrosion der Lötstellen führen. Dem gleichen Umstand dient die Maßgabe, daß im Falle von Zersetzungsprodukten diese frei von ionogenem Charakter sein müssen, da sonst die Gefahr von erst im Anschluß an eine einwandfrei durchgeführte Lötung auftretenden Korrosionserscheinungen gegeben wäre.The invention now aims to provide a carbon black of the type mentioned, with which the use of aggressive substances can be completely dispensed with and at the same time a largely residue-free soldering is possible, wherein cleaning with solvents can be dispensed with entirely . To achieve this object, the carbon black according to the invention is essentially characterized in that poorly water-soluble carboxylic acids, in particular cinnamic acid or phenylacetic acid, are used as activators, which can be vaporized without decomposition at the temperature of the soldering process, whether or not vaporizing free of decomposition products having an ionic character at temperatures of over 250 ° C . The use of poorly water-soluble carboxylic acids, which can be vaporized without decomposition at the temperature of the soldering process or which evaporate free of decomposition products with an ionic character at temperatures above 250 ° C, leads to a residue-free soldering process of activator and rosin can be significantly reduced compared to known carbon blacks. The reduction in the solids content contained in solvents naturally also leads to a reduction in environmental pollution, since these substances have to evaporate in the event of residue-free soldering. In an especially advantageous manner, cinnamic acid has been found to be an activator, and in particular in combination with rosin, as is usually used for the purpose of improving the rise of solder and improving the distribution as an auxiliary in carbon blacks, cinnamic acid advantageously being used as the activator is contained in amounts of 0.1 to 2 wt .-% of the carbon black. Such small amounts of activator have become possible primarily when using cinnamic acid and mean a substantial reduction compared to commercially available carbon blacks. The requirement to select the activate from the group of extremely poorly water-soluble carboxylic acids, such as cinnamic acid and phenylacetic acid, ensures that any residues or residues which are not visible in a moist atmosphere do not subsequently lead to corrosion of the solder joints. The same circumstance serves the stipulation that, in the case of decomposition products, they must be free of ionic character, since otherwise there would be a risk of corrosion appearing only after soldering had been carried out correctly.
Als Lösungsmittel im Rahmen des erfindungsgemäßen Rußmittels wird mit Vorteil Isopropanol im Gemisch mit Butylglycol und gegebenenfalls Glycerin eingesetzt, wobei die Verwendung von Butylglycol und gegebenenfalls Glycerin den Vorteil mit sich bringt, daß das Lösungsmittel nicht bereits in der Vorwärmzone vor dem eigentlichen Lötvorgang zur Gänze abdampft.Isopropanol in a mixture with butyl glycol and optionally glycerin is advantageously used as solvent in the carbon black according to the invention, the use of butyl glycol and optionally glycerin having the advantage that the solvent does not evaporate completely in the preheating zone before the actual soldering process.
In besonders vorteilhafter Weise kann bei Kombination von Kolophonium und Zimtsäure der Gesamtgehalt von Kolophonium und Zimtsäure kleiner als 1 Gew.-%, vorzugsweise etwa 0,5 Gew.-% des Rußmittels gewählt werden, wodurch eine extrem geringe Feststoffbelastung und naturgemäß eine weitestgehende Rückstandsffeiheit gewährleistet ist In diesen Fällen wird Kolophonium und Zimtsäure im Gewichtsverhältnis 1 zu 3 bis 3 zu 1 eingesetzt, wobei, wie es einer bevorzugten Rezeptur bei gänzlichem Verzicht auf korrosive Ausgangsprodukte entspricht das Rußmittel 0,25 Gew.-% Naturkolophonium 0,25 Gew.-% Zimtsäure QjHgOj 1 Gew.-% Glyc»in C^HgO^ 10 Gew.-% Butylglycol und 88,5 Gew.-% Isopropanol -2-In a particularly advantageous manner, when combining rosin and cinnamic acid, the total rosin and cinnamic acid content can be selected to be less than 1% by weight, preferably about 0.5% by weight, of the carbon black, which ensures extremely low solids loading and, of course, a high degree of residue refinement In these cases, rosin and cinnamic acid are used in a weight ratio of 1 to 3 to 3 to 1, whereby, as is a preferred recipe with no need for corrosive starting products, the carbon black corresponds to 0.25% by weight natural rosin 0.25% by weight Cinnamic acid QjHgOj 1% by weight Glyc »in C ^ HgO ^ 10% by weight butyl glycol and 88.5% by weight isopropanol -2-