DD148193A1 - Verfahren zur herstellung korrosionsverhindernder ueberzuege mit flussmitteleigenschaften - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Ueberzuege, welche die Korrosion von Metallen verhindern, bei hoeheren Temperaturen schmelzen und dabei Loeteigenschaften entwickeln und nach Erkalten wieder eine Schutzwirkung aufweisen. Ziel ist es, Filmbildner zu erhalten, die eine Oxidbildung verhindern, nicht blocken, ,leicht aufschmelzen, nicht verkohlen,als Fluszmittel wirken und Loetbrueckenbildungen verhindern. Aufgabe ist es, wirkungsvollere Zusammensetzungen des Ueberzuges zu waehlen, welche dieses Ziel erreichen. Erfindungsgemaesz wird ein Ueberzug erhalten, indem geloeste bzw. in Loesung hergestellte Polymere mit Kolophoniumloesungen vermischt und Bis-Aminocrotonester bestimmter Struktur zugefuegt werden. Die Erfindung wird speziell in der Mikroelektronik und fuer Leiterplatten angewandt.

Description

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Titel: ... .

Verfahren zur Herstellung korrosionsverhindemder Überzüge mit Flußmitteleigenschaften

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Überzügen, die die Korrosion von Metallen verhindern, bei höheren Temperaturen Flußraitteleigenschaften entwickeln und nach Erkalten wieder eine Schutzwirkung ausüben. Eine Anwendung erfolgt in der Mikroelektronik und für Leiterplatten .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß in der Elektrotechnik und Elektronik nur in seltenen Fällen verbleibende Rückstände von Flußmitteln entfernt werden können. Das setzt voraus, daß diese Rückstände keine korrosiven Eigenschaften aufweisen dürfen und als eine, unabdingbare Eigenschaft zur Erfüllung dieser Forderung eine geringe Wasserlöslichkeit aufweisen müssen. Reines Kolophonium entspricht zwar diesen Forderungen, hat aber eine Reihe, von Nachteilen. UY a. zeigt Kolophonium eine geringe Oxidlösewirkung und eine starke Neigung zum Verkleben. Letzteres tritt besonders bei der Lagerung flächiger Baugruppen auf. Des weiteren zeigen diese Überzugsfilrae eine geringe mechanische Festigkeit. Zur Behebung der geringen Oxidlösewirkung sind aktivierte Kolophoniumzubereitungen bekannt, welche organische Säuren, salzartige

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Hydrohalogenide von stickstoffbasischen organischen Verbindungen oder aminische Verbindungen enthalten können. Wegen der Sublimationsneigung der verwendeten organischen Sauren, z. B. Salizylsäure, Adipinsäure, der Verstärkung der Wasserlöslichkeit und der Gefahr der Bildung korrosionsfordernder Halogenidspuren oder der Gefahr von Spannungsrißkorrosionen (z. B. bei Messing) bei Anwendung aminischer Verbindungen einerseits und der nach wie vor nicht beseitigten Verklebungsneigung andererseits ist damit für elektronische Anwendungszwecke eine voll befriedigende Lösung nicht erreicht.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, fumbildende Polymere, z. B. solche auf Basis von niedrigschmelzenden Polyurethanen oder Polyacetalen, einzusetzen.

Derartige Polymere entfalten bei der Lotteraperatür derin der Elektronik benutzten Weichlote eine gewisse aktivierende Wirkung, welche aber hinter der von Kolophonium zurückbleibt und vor allem die Bildung von Lötbrücken nicht mit Sicherheit unterbindet.

Bekannt sind ferner Duplexüberzüge, wobei nacheinander in zwei Arbeitsgängen zunächst eine Polymerlösung und anschließend eine Kolophoniumlösung aufgetragen wird. Zwar weisen nun Duplexüberzüge in dieser Hinsicht verbesserte Eigenschaften auf, jedoch ist die Anhebung der aktivierenden Wirkung nicht proportional der Kolophoniumraenge, sondern geringer, und insbesondere bei Anwendung für gedruckte Schaltungen wird infolge eines zu niedrigen Kontaktwinkels des schmelzenden Überzuges eine Lötbrückenbildung gleichfalls nicht mit genügender statistischer Sicherheit vermieden. Des weiteren ist bei Anwendung von Polymer-Kolophonium-Lösungen das Auftragen in zwei Arbeitsgängen unökonomisch.

Ziel der Erfindung

Der nützliche Effekt besteht darin, daß Filmbildner mit optimierten Flußmitteleigenschaften, welche einerseits bei Lagerung der damit überzogenen Materialien eine Oxidbildung verhindern und nicht blocken, andererseits unter den Lötbedin-

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Zustand als Flußmittel wirken und eine Benetzung der Materialien mit dein Lot fördern, wobei die sich durch die thermischen Einwirkungen ausbildenden Umwandlungsprodukte gegenüber dem Lot einen so hohen Randwinkel aufweisen, daß sie Lötbrückenbildungen verhindern, erhalten werden. Gleichzeitig soll der Prozeß des Auftragens des Überzuges in zwei Arbeitsgängen auf einen Arbeitsgang reduziert werden zwecks Erhöhung der Arbeitsproduktivität.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dieses Ziel in der Gesamtheit zu erreichen, macht es erforderlich, eine wirkungsvollere Zusammensetzung des Überzuges zu wählen.

Es wurde gefunden, daß diese Zielstellung dadurch verwirklicht werden kann, indem lötbare, nicht verkohlende und Eigenschaften von Isolierliberzugslacken aufweisende gelöste oder in Lösung hergestellte Polymere mit Kolophoniumlösungen derart vermischt werden, daß der Kolophoniumgehalt 35 bis 45 Gewichtsprozent beträgt und diese Lösung als modifizierende Bestandteile 6-12 Bis-Arainocrotonester nachfolgender Konstitution

CH₆ -c^ CH- COPR-¹

M ι

HH CH₆-C = CH~ COOK"

in der R und/oder R Reste der aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen oder hydroaromatischen Reihe charakterisieren, zugefügt werden. Damit wird nur eine Lösung erhalten, die als Überzug aufgetragen wird.

Die erfindungsgeraäß notwendigen Bis-Aminocrotonester sind nach bekannten Verfahren leicht durch Umsetzung von Diaminoverbindungen mit Acetessigestern zugängig.

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Als Polymerlösungen können sowohl solche auf Basis von Polyurethanen als auch solche auf Basis von Polyacetalen eingesetzt werden soweit sie dem Erfordernis einer Erweichungstemperatur von ^ 200 ⁰G nachkommen und, während des Schmelzprozesses keine Verkohlungsrückstände bilden. Man erhält je nach Qualität der Ausgangsmaterialien gelbliche bis gelbbraune Lösungen, die eine Viskosität von ca. 900 bis 1 200 cP bei einer Dichte von ca. 0,97 bis 1,05 g/cm aufweisen, welche nach dem Tauch-, Spritz- oder Gießverfahren applizierbar sind und die bei einem Trockengehalt von ca . 40 % innerhalb von 60 bis 90 min bei einer Schichtdicke von etwa 20/um bei Raumtemperatur zu transparenten, nichtklebenden, flexiblen Filmen mit einem Trockengrad von 4 bis 5 führen, welche nicht zu Trübungen infolge Rekristallisation der darin gelösten Krotonester neigen, Besonders geeignet sind zur Vermeidung der Rekristallisation solche Krotonester, in denen R einen aliphatischen Rest oder einen gemischten aromatisch/aliphatischen Rest bedeutet, während solche mit rein aromatischen Resten, z. B. Phenolen, sich sowohl wegen ungünstiger Mischungsverhältnisse als auch wegen einer hohen Rekristallisationsneigung weniger eignen.

Hinsichtlich der anzuwendenden Lösungsmittel ist davon auszugehen, daß in diesen sowohl die Polymeren als auch das Kolophonium gut löslich sein muß. Im allgemeinen sind deswegen Ketone, Glykoläther, Aromaten oder Mischungen davon anzuwenden.

Die Wirkung der erfindungsgemäß benutzten Krotonester beruht darauf, daß diese sowohl eine Erniedrigung des Filmerweichungspunktes bewirken als auch hinsichtlich seiner oxidlösenden Eigenschaft aktivieren, in Wasser unlöslich sind und die Benetzung des Substrates fördern, jedoch nach oder während des Schmelzprozesses infolge chemischer Umwandlungen zu starken Veränderungen des Benetzungsrandwinkels der Filmschmelze führen, der.eine Brückenbildung zwischen benachbarten Leiterzügen unterbindet.

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Zur Prüfung der Wirksamkeit der Zusätze wurde so verfahren, daß je eine Leiterplatte mit einem reinen Kolophoniumuberzug, mit einer Polyraer-Kolophonium-Duplexlösung, mit reiner Polymerlösung und mit dem erfindungsgemäßen Material überzogen wurde und an diesen Platten unter Verwendung eines rait LSn 60 benetzten kupfernen Lötkolbens (Temperatur ca. 250 ⁰C) die mögliche Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens bestimmt wurde, die zur Ausbildung einer einwandfreien Zinnbenetzung des Leiterzuges notwendig ist. Wird die mit reinem Kolophonium überzogene Platte willkürlich mit der Wertungszahl 1 versehen, ergeben sich folgende Vergleichszahlen:

Kolophonium 1 :

Polymer-Kolophonium 1,1

Polymer 1,5 (Verzinnung ungleichmäßig)

neues Material 0,89 bis 0,95 (je nach Zusammensetzung)

Wurden die Leiterplatten klimatischen Beanspruchungen (Klimaschutzart THA TGL 9200) unterzogen und erneut überprüft, ergaben sich keine wesentlichen Veränderungen der Vergleichszahlen.

Die Erweichungstemperaturen der Schutzüberzüge liegen je nach Zusammensetzung im Bereich von 160 bis 220 0.

Um mit Sicherheit eine Lötbrückenbildung zu verhindern, ist es notwendig, eine Mindestschichtstärke des Films von 25/um vorliegen zu haben, wobei dieser Wert unterschritten werden kann, wenn der Abstand der Leiterzüge größer als 0,5 mm ist. Im Verhältnis zu einem Polymer-Kolophonium-Film ergeben sich mit dem erfindungsgemäßen Material unter Tauchlötbedingungen ca. 30 % weniger Fehler durch Brückenbildungen .

Ausführungsbeispiel

In 2 000 g einer 50 gewichtsprozentigen Lösung von Kolophonium in Butylacetat werden 400 g Hexaraethylen-bis-aminocrotonsäureäthy!ester aufgelöst und diese Lösung mit 2 000 g

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eines kommerziellen lötbaren Elektroisolierüberzugslackes auf Polyvinylbutyra!basis versetzt.

Die erhaltene gelbbraune Lösung weist eine Dichte von 0,973 g/cm³, eine Auslaufzeit nach TGL 14301 Blatt 1 von 26±2 see (874 bis 875-cP bei 20 ⁰O), einen Einbrennrückstand (2 Stunden bei 130 ⁰C) von 38 % und eine Wirkteraperatur von 170 ⁰G -auf.Bei Raumtemperatur wird bei einer Schichtstärke von 20 /um nach 90 min ein Trockengrad nach TGL 14301 Blatt 3 von 5 erreicht.

Claims (1)

1. -τ-

   Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Herstellung korrosionsverhindernder
   Überzüge mit'Flußmitte!eigenschaften aus nicht
   verkohlenden Polymeren und/oder Kolophonium zum tempo rären Schutz von Leiterplatten und elektronischen Bau gruppen, gekennzeichnet dadurch, daß gelöste oder in
   Lösung hergestellte Polymere mit Kolophoniumlösungen
   so vermischt werden, daß der Kolophoniumgehalt 35 bis 45 Gewichtsprozent beträgt und dieser Lösung 6 bis 12 Gewichtsprozent Bis-Aminocrotonester der Struktur

   zugefügt werden, wobei R und/oder R Reste der aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen oder hydroaromatischen Reihe charakterisieren. · ·