DD213868A1

DD213868A1 - ADDITION TO SOFT LOOSE FLUX

Info

Publication number: DD213868A1
Application number: DD24859683A
Authority: DD
Inventors: Harald Muenzhardt; Joachim Ruediger; Horst Peters; Axel Schumacher; Hans-Juergen Koehler; Sabine Heinrich
Original assignee: Inst Regelungstechnik
Priority date: 1983-03-08
Filing date: 1983-03-08
Publication date: 1984-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zusatz fuer ein Weichloetflussmittel auf der Basis von Kolophonium oder eines aehnlichen Harzes, evtl. in Verbindung mit einem oder mehreren Aktivatoren in geloester oder fester Form, wie es fuer das Loeten von bestueckten Leiterplatten verwendet wird. Durch das erfindungsgemaess veraenderte Flussmittel werden folgende Vorteile erreicht: _ ausreichende Wirksamkeit, auch bei laengerer Temperaturbeanspruchung, _ hohe Korrosionsbestaendigkeit vor und nach dem Loeten, _ hohe Reduktionswirkung waehrend des Loetens, _ geringe Klebrigkeit, _ geringe Durchlaessigkeit von Feuchte und Luft, _ Vermeidung der Sproedigkeit des Flussmittels, _ stumpfes mattes Aussehen, _ dauerhafte mech. Bestaendigkeit und dekoratives Aussehen. Das wird erreicht, indem der Zusatz zum Weichloettfluss aufder Basis mineralischer oder synthetischer Oele oder Fette, vorzugsweise Sillikonprodukten, hergestellt wird.The invention relates to an additive for a Weichloetflussmittel based on rosin or a similar resin, possibly in conjunction with one or more activators in geloester or solid form, as it is used for the soldering of printed circuit boards. The following advantages are achieved by the flux modified according to the invention: sufficient effectiveness, even with prolonged temperature stress, high resistance to corrosion before and after soldering, high reduction effect during soldering, low tackiness, low permeability of moisture and air, avoidance of Spoledigkeit of the flux, _ dull dull appearance, _ lasting mech. Stability and decorative appearance. This is accomplished by making the additive to soft solder flux based on mineral or synthetic oils or fats, preferably sillikon products.

Description

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Zusatz für WeichlötfiußmittelAdditive for soft soldering agent

B 23 K 35/36B 23 K 35/36

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung kann überall dort zur Anwendung kommen, wo Weichlötflußmittel auf der Basis von Kolophonium oder eines ähnlichen Harzes, evtl. in Verbindung mit einem oder mehreren Aktivatoren in gelöster oder fester Form eingesetzt werden.The invention can be used wherever soft solder fluxes based on rosin or a similar resin, possibly in combination with one or more activators, are used in dissolved or solid form.

Als vorzugsweises Anwendungsgebiet ist das Löten ,von bestückten Leiterplatten zu nennen.The preferred field of application is soldering of printed circuit boards.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei den Flußmitteln auf der Basis Kolophonium in Verbindung mit einem Aktivator (z. B. Adipinsäure, Salicylsäure, Bernsteinsäure), gegebenenfalls in gelöster Form, ist derzeitig ein Stand erreicht worden, der insbesondere für die Bedingungen der Blektronikfertigung in absehbarer Zeit keine wesentlichen Änderungen erkennen läßt. Diese Tatsache steht jedoch im Widerspruch zu folgenden wesentlichen Bachteilen:The fluxes based on rosin in combination with an activator (for example adipic acid, salicylic acid, succinic acid), if appropriate in dissolved form, have at present reached a level which, in particular for the conditions of the manufacture of lead, does not detect any significant changes in the foreseeable future leaves. However, this fact contradicts the following essential parts of Bach:

a) hoher Aufwand für die Gewährleistung der erforderlichen Lötbarkeit (Oberflächenbehandlung, Lötbarkeitsprüfung) der zu lötenden Teilea) high effort to ensure the required solderability (surface treatment, Lötbarkeitsprüfung) of the parts to be soldered

b) hoher Aufwand für die nachträgliche Eonservierung bei hohen elektrisch-klimatischen Anforderungenb) high costs for the subsequent Eonservierung with high electrical-climatic requirements

c) erhöhter Lötfehleranteil (erhöhte Brücken- und Zapfenbildung) beim maschinellen Löten von wärmeintensiven Baugruppen (z. B. Bückverdrahtungsleiterplatten, Mehrlagenleiterplatten) infolge der für diese Bedingungen unzureichenden thermischen Beständigkeit des Flußmittels,c) increased solder defect content (increased bridge and tenon formation) when mechanically soldering heat-intensive assemblies (eg, bump wiring boards, multilayer printed circuit boards) due to the insufficient thermal resistance of the flux for these conditions,

Zur Lösung insbesondere des Problems a) werden in zunehmendem Maße aggressive wasserlösliche Flußmittel eingesetzt, die nach dem Löten in automatischen Anlagen restlos abgewaschen werden. Dieser Lösungsweg bedingt «jedoch einen hohen maschinellen Aufwand und setzt den Einsatz voll waschbarer Lötteile voraus. Andere Wege zur Lösung der Probleme a) - c) werden 'durch Einsatz entsprechender synthetischer Wachse beschritten, deren Herstellung jedoch das Yorhandensein entsprechender Technologien voraussetzt. Weiterhin ist es bekannt, als Zusatz für die Flußmittelfüllung in Bohrenlötdraht die Verwendung von speziellen Weichmachern vorzusehen (DE 12 18 257)· Damit werden zwar die Anforderungen an die Lötbarkeit verringert, aber zu den aufgezeigten Problemen der Leiterplattenfertigung, wie z, B. der Brücken- und-Zapfenbildung wird keine Lösung aufgezeigt.To solve in particular the problem a) increasingly aggressive water-soluble fluxes are used, which are washed off completely after soldering in automatic systems. However, this approach requires "a high mechanical complexity and requires the use of fully washable soldering parts. Other ways of solving the problems a) -c) are carried out by using appropriate synthetic waxes, the production of which, however, requires the presence of corresponding technologies. Furthermore, it is known to provide as an addition for the Flußmittelfüllung in Bohrenlötdraht the use of special plasticizers (DE 12 18 257) · Although this reduces the requirements for solderability, but to the indicated problems of printed circuit board production, such as, for example, the bridges - And pin formation no solution is shown.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Mit der .erfindungsgemäßen Lösung werden hinsichtlich der wachsenden Anforderungen an die Slektronikfertigung, insbesondere bei der Fertigung von bestückten Leiterplatten, folgende Probleme gelöst:With the solution according to the invention, the following problems are solved with regard to the growing demands on the production of sleeving, in particular in the production of assembled printed circuit boards:

Z a) ausreichende Wirksamkeit auch bei längerer Temperaturbeanspruchung und damit insbesondere Senkung des Nachlötaufwandes an bestückten Leiterplatten beim maschinellen Löten durch Gewährleistung einer geringen Oberflächen-Z a) sufficient effectiveness even with prolonged temperature stress and thus in particular lowering of the Nachlötaufwandes on populated printed circuit boards in machine soldering by ensuring a low surface

Spannung des Lotes beim Aasfahren der Leiterplatte aas dem Lotschwall;Tension of the solder when the circuit board is being run up to the solder wave;

Z b) hohe Korrosionsbeständigkeit and hohes elektrisches Isoliervermögen nach dem Löten and damit Heduzierung des Aufwandes für Konservierungsarbeiten;Z b) high corrosion resistance and high electrical insulation capacity after soldering, thereby reducing the cost of conservation work;

Zc) hohe Beduktionswirkung des. Flußmittels während des Lötens und damit Senkung des Aufwandes für die Gewährleistung der erforderlichen Lösbarkeit der Lötteile;Zc) high Beduktionswirkung of. Flux during brazing and thus reducing the cost of ensuring the required solubility of the soldering;

Z d) hohe Korrosionsbeständigkeit vor dem Löten und damit Möglichkeit des Auftrages auf der unbestückten Leiterplatte, d. h. Einsparung von Anlagentechnik an der Schwallötmaschine zum Flußmittelauftrag, Einsparung von Flußmittel durch definierten Auftrag auf der unbestückten Platte (z.B, durch Sprühen), Einsparung von Waschaufwand für Lötrahmen sowie Ausschließung von Kriecherscheinungen des normalerweise flüssig aufgetragenen Flußmittels über Kapillaren. an Kontaktelemente;Z d) high corrosion resistance before soldering and thus possibility of the order on the bare printed circuit board, d. H. Saving of equipment on the Schwallötmaschine for flux application, saving of flux by defined order on the bare plate (for example, by spraying), saving of washing effort for Lötrahmen and exclusion of Kriechscheinungen the normally liquid applied flux via capillaries. on contact elements;

Ze) geringe Klebrigkeit und damit günstige Anwendungseigenschaften;Ze) low tackiness and thus favorable application properties;

Z f) geringe Durchlässigkeit gegen Feuchte und Luft und damit Erhöhung der Lötbarkeitsdauer von entsprechend beschichteten Leiterplatten;Z f) low permeability to moisture and air and thus increase the soldering time of appropriately coated printed circuit boards;

Z g) Vermeidung der Sprödigkeit und Härte des Flußmitteis nach dem Löten und damit gute Adaptierungsmöglichkeit bei der elektrischen Prüfung;Z g) avoidance of brittleness and hardness of Flußmitteis after soldering and thus good adaptation to the electrical test;

Z h) Gewährleistung der üblichen Yerarbeitungskennwerte, so daß die üblichen 7erfahren. zur Flußmitteiaufbringung, wie z« B. Schwallen, Schäumen, Sprühen, angewandt werden' kön-Z h) Ensuring the usual processing characteristics, so that the usual 7erfahren. for flux application, such as, for example, swelling, foaming, spraying, can be applied

Z i) stumpfes, mattes Aussehen und damit Verringerung der Blendwirkung an gelöteten Leiterplatten;Z i) dull, dull appearance and thus reduction of glare on soldered printed circuit boards;

Z 3) Erzeugung eines wachsartigen Produktes, das "bei der Bestückung von Leiterplatten eine Selbsthaftung der Bauelemente ermöglicht;Z 3) generation of a waxy product, which "allows self-adhesion of the components in the assembly of printed circuit boards;

Z k) ausreichend hohe Temperaturbeständigkeit auch nach dem Abwaschen von den Lötteilen und damit Schutz des Lotbades vor Krätzebildung;Z k) sufficiently high temperature resistance even after washing off the soldering parts and thus protection of the solder bath from drossing;

Z 1) dauerhafte mech· Beständigkeit und damit bei Auftrag auf der unbestückten Leiterplatte Möglichkeit des Wegfalls von Abdeckmasken (z, B. Riston-Folie) zum mech, Schutz;Z 1) permanent mech resistance and thus when applied to the bare printed circuit board Possibility of omitting covering masks (z, B. Riston foil) for mech, protection;

Z ra) dekoratives Aussehen durch Ausschließung dunkler !Rückstände .Z ra) decorative appearance due to darkening! Residues.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den bekannten Flußmitteln auf Kolophoniumbasis mit einem oder mehreren Aktivatoren, gegebenenfalls in gelöster Form, einen Zusatz zu finden, der das Flußmittel so verändert, daß die vorgenannten Probleme gelöst werden. Die Lösung stellt sich folgendermaßen dar:The invention has for its object, starting from the known rosin-based fluxes with one or more activators, optionally in dissolved form, to find an additive that changes the flux so that the aforementioned problems are solved. The solution is as follows:

Dem bekannten Flußmittel wird ein Stoff zugegeben, der dessen Temperaturbeständigkeit erhöht. Verbessert dieser Stoff gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit und elektrischen Isolationseigenschaften, so ist es ohne weiteres möglich, durch Erhöhung der Aktivatorbestandteile die Eeduktionswirkung ohne Nachteile zu erhöhen.. Bei Einhaltung bestimmter Yolumenverhältnisse lassen sich dann auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit erreichen sowie die weiteren Zielstellungen erfüllen.The known flux is added to a substance which increases its temperature resistance. Improves this substance at the same time the corrosion resistance and electrical insulation properties, it is easily possible to increase by reducing the Aktivatorbestandteile the Eeduktionswirkung without disadvantages .. By maintaining Yolumenverhältnisse can then achieve a high corrosion resistance and meet the other objectives.

Erfindungsgemäß wurden als geeigneter Zusatz hochtemperaturbeständige Öle und Fette auf mineralischer oder synthetischer Basis, vorzugsweise Silikonöle, gefunden,According to the invention, high-temperature-resistant oils and fats based on mineral or synthetic substances, preferably silicone oils, have been found as suitable additives.

Gegenüber den genannten Y/eichmachern lassen sich mit; Einsatz dieser Stoffe, vorzugsweise Siliconöle, folgende Vorteile erzielen:Compared with the mentioned Y / oakmakers can be with; Use of these substances, preferably silicone oils, achieve the following advantages:

- ideales Isolationsverhalten- ideal isolation behavior

- hlhere Dauertemperaturbeständigkeit ~ wasserabweisende Eigenschaften- higher continuous temperature resistance ~ water-repellent properties

- sehr gute Oxidationsbeständigkeit- very good oxidation resistance

- absolute gesundheitliche Unbedenklichkeit- absolute health safety

- Geruchlosigkeit- Odorlessness

1. Ausführungsbeispiel1st embodiment

Ansatz:Approach:

20 % Kolophonium 10 % Methylphenyl-Silikonöl (alkohollöslich)20 % rosin 10 % methylphenyl silicone oil (alcohol soluble)

10 h bei 250⁰O erhitzt 2 % Bernsteinsäure 68 % Isopropanol10 h at 250 ⁰ O heated 2% succinic acid 68% isopropanol

Mit der erhaltenen Lösung wurden kupferkaschierte Leiterplatten nach dein Dekapieren beschichtet. Die Platten wurden nach ca. 6 Monaten bestückt und ohne zusätzliche Aufbringung Ton Flußmittel schwallgelötet.Copper-coated printed circuit boards were coated with the resulting solution after they had been decapitated. The plates were fitted after about 6 months and soldered without additional application of clay flux.

Die Leiterplatten zeigten ausgezeichnetes Lötverhalten, ohne daß korrosive Erscheinungen erkennbar waren.The printed circuit boards showed excellent soldering performance without corrosive phenomena being apparent.

Die übliche Klebrigkeit des Flußmitteis an Leiterplatten und Lötvorrichtungen trat nicht auf, Ebenfalls.blieb das starke Tollaufen von Steckkontakten mit Flußmittel aus.The usual stickiness of Flussmitteis on circuit boards and soldering did not occur, Also remained the strong Tollaufen plug contacts with flux.

Sin Überfahren des Lotschwalls bis zu 10 mal war ohne weitere Zugabe von Flußmittel möglich.It was possible to run over the solder wave up to 10 times without further addition of flux.

2. Ausführungsbeispiel2nd embodiment

Ansatz:Approach:

20 % Kolophonium20% rosin

10 % Methylphenyl-Silikonöl (alkohollöslich) 10 h bei 250 ⁰O erhitzt10 % methylphenyl silicone oil (alcohol soluble) heated at 250 ⁰ O for 10 h

2 % Bernsteinsäure 68 % Isopropanol2 % succinic acid 68% isopropanol

Der Auftrag erfolgte durch Schäumen,The order was made by foaming,

Durch den Silikonölzusatz wurden a,a· folgende Effekte erreicht:By the addition of silicone oil a, the following effects were achieved:

- Erhöhung des Maximums des Schaumkammes um 50 %, ohne Auftreten von Instabilitäten- Increase of the maximum of the foam comb by 50%, without occurrence of instabilities

- Erhöhung des Maximums der zulässigen Transportgeschwindigkeit um 100 %, ohne daß Benetzungsschwierigkeiten auftraten.- Increasing the maximum permissible transport speed by 100% without wetting difficulties occurred.

Claims

Erf indungsanspr rich

1. Additive for Weichlötflußmittel aof the basis rosac rosin or a similar resin, possibly in conjunction with one or more activators in dissolved or undissolved form, characterized in that the additive based on mineral or synthetic oils or fats high {temperature resistance, preferably silicone oil products, is produced,

2. Addition to item 1, characterized in that the additive consists of Siiikonöl.

3. Additive according to items 1 and 2, characterized in that an alcohol-soluble oil (for example methylphenylsilicone oil) is used as silicone oil »