DE102011118370A1 - Fluxing agent, useful e.g. to coat desired surface areas of a compactly formed solder material, comprises a marking agent, which can visualize a complete wetting of the desired surface areas with the agent after a coating process - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Flussmittel für das Weichlöten. Das Flussmittel wird zusammen mit einem Weichlot beim Lötprozess angewendet. Hierfür werden gewünschte Oberflächenbereiche eines kompakt geformten Weichlotmittels vor dem eigentlichen Lötvorgang beschichtet oder das Flussmittel wird separat auf gewünschte Oberflächenbereiche eines zu verlötenden Teils, z. B. einer Leiterplatte, aufgetragen.The invention relates to a flux for soft soldering. The flux is used together with a solder during the soldering process. For this purpose, desired surface areas of a compact soft soldering agent are coated before the actual soldering or the flux is separately to desired surface areas of a part to be soldered, z. As a circuit board applied.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu überwinden und eine Möglichkeit zu schaffen, eine ausreichende Flussmittelbeschichtung auf einfache Weise kontrollieren zu können.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the known prior art and to provide a way to control a sufficient flux coating in a simple manner.
Diese Aufgabe wird mit einem Flussmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt. Ein solches Flussmittel kann zum Beschichten von gewünschten Oberflächenbereichen eines kompakt geformten Weichlotmittels, wie z. B. eines Lotdrahtes, eingesetzt werden oder zur Auftragung auf gewünschten Oberflächenbereichen einer Leiterplatte dienen. Dieses Flussmittel enthält ein Markierungsmittels, welches nach einer Beschichtung des Weichlotmittels oder nach einer Auftragung auf gewünschten Oberflächenbereichen einer Leiterplatte die vollständige Benetzung der gewünschten Oberflächenbereiche anzeigen kann und auf diese Weise eine manuelle wie auch eine automatische Kontrolle von Lotmitteln, wie auch von Leiterplatten hinsichtlich einer ausreichenden Flussmittelbeschichtung ermöglicht.This object is achieved with a flux having the features of claim 1. Such a flux may be used to coat desired surface areas of a compact shaped soldering agent, such as e.g. B. a solder wire, are used or serve for application to desired surface areas of a circuit board. This flux contains a marking agent which, after coating the soldering agent or after application to desired surface areas of a printed circuit board, can indicate complete wetting of the desired surface areas and thus provide manual as well as automatic control of soldering media as well as circuit boards Flux coating allows.
Bei dem Markierungsmittel handelt es sich um nicht reaktive Verbindungen, die zum einen keinen Einfluss auf den Lötprozess und nachfolgend keinen Einfluss auf das Lötprodukt haben. Andererseits soll das Markierungsmittel leicht nachweisbar sind. Neben Farbstoffen mit eigener ausreichender Farbintensität und Farbbeständigkeit, wie beispielsweise Pigmente, kommen auch Indikatoren in Frage, die im Flussmittel nicht sichtbar, aber insbesondere durch physikalische Einwirkung sichtbar gemacht werden können. Besonders bevorzugt sind Fluoreszenzfarbstoffe, welche unter normalen Bedingungen im Flussmittel oder in einer Flussmittelschicht auf einem Lotmittel oder auf einer Leiterplatte nicht sichtbar sind. beleuchtet man das beschichtete Produkt mit einer UV-Lampe leuchten die mit Flussmittel beschichteten Oberflächenbereiche aufgrund des enthaltenen Fluoreszenzfarbstoffs.The marking agent is non-reactive compounds, which have no influence on the soldering process and subsequently have no influence on the soldering product. On the other hand, the marking agent should be easily detectable. In addition to dyes with their own sufficient color intensity and color stability, such as pigments, and indicators in question, which are not visible in the flux, but can be made visible in particular by physical action. Particularly preferred are fluorescent dyes which are not visible under normal conditions in the flux or in a flux layer on a solder or on a printed circuit board. If the coated product is illuminated with a UV lamp, the flux-coated surface areas illuminate due to the fluorescent dye contained.
Für Anwendungen im Bereich der Elektronik und Elektrotechnik ist ein Flussmittel erforderlich, welches keine korrodierenden Rückstände auf dem Lötprodukt hinterlässt. Bekannte Flussmittel zum Weichlöten enthalten als Trägersubstanzen natürliche oder synthetische Harze. Des Weiteren können milde oder starke Aktivatoren, welche die Beizkraft eines Flussmittels bewirken bzw. erhöhen, der Trägersubstanz zugemischt sein, Bekannt milde Aktivatoren sind beispielsweise Mono-, Di- oder Polycarbonsäuren. Starke Aktivatoren sind beispielsweise Verbindungen, die in der Löthitze Halogenwasserstoff freisetzen können, wie beispielsweise organischer Halogenide.For applications in the field of electronics and electrical engineering, a flux is required which leaves no corrosive residues on the solder product. Well-known fluxes for soldering contain as vehicles natural or synthetic resins. Furthermore, mild or strong activators, which cause or increase the pickling power of a flux, may be added to the carrier. Known mild activators are, for example, mono-, di- or polycarboxylic acids. Strong activators are, for example, compounds which can liberate hydrogen halide in the soldering heat, for example organic halides.
Für eine Beschichtung eines Lötdrahts mit einem Flussmittel ist es wichtig, dass die Flussmittelbeschichtung nicht spröde ist, damit sie beim Aufwickeln und Abwickeln des Lötdrahtes nicht abplatzt. Solchen Flussmitteln wird vorzugsweise ein Weichmacher zugesetzt.For coating a solder wire with a flux, it is important that the flux coating is not brittle to prevent it from flaking off during winding and unwinding of the solder wire. Such fluxes are preferably added a plasticizer.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt Flussmittel, welche
50 bis 95 Gew.-% einer Trägerharzsubstanz,
0,1 bis 15 Gew.-% eines Weichmachers,
0,01 bis 0,1 Gew.-% eines Fluoreszenzfarbstoffs,
0 bis 10 Gew.-% eines Aktivators,
0 bis 30 Gew.-% eines Streckmittels,
0 bis 1 Gew.-% eines Netzmittels,
0 bis 50 Gew.-% eines Lösungsmittels enthält.An embodiment of the invention describes fluxes which
50 to 95% by weight of a carrier resin substance,
0.1 to 15% by weight of a plasticizer,
0.01 to 0.1% by weight of a fluorescent dye,
0 to 10% by weight of an activator,
0 to 30% by weight of an extender,
0 to 1% by weight of a wetting agent,
0 to 50 wt .-% of a solvent.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel beschreibt ein Flussmittel, welches
40 bis 90 Gew-% eines Polymers, Copolymers oder einer Polymermischung,
0,001 bis 1 Gew.-% eines Fluoreszenzfarbstoffs,
0 bis 50 Gew-% einer Harz-Carbonsäuremischung,
0 bis 10 Gew.-% eines Aktivators,
0 bis 15 Gew.-% eines Lösungsvermittlers,
0 bis 30 Gew.-% eines Wachses oder einer Wachsmischung enthält.Another embodiment describes a flux which
40 to 90% by weight of a polymer, copolymer or a polymer mixture,
0.001 to 1% by weight of a fluorescent dye,
0 to 50% by weight of a resin-carboxylic acid mixture,
0 to 10% by weight of an activator,
0 to 15% by weight of a solubilizer,
0 to 30 wt .-% of a wax or a wax mixture.
Der enthaltene Fluoreszenzfarbstoff liegt vorzugsweise gelöst im Flussmittel vor. Er wird besonders bevorzugt beim Erwärmen homogen im Flussmittel verteilt. Dies kann beispielsweise bei der Herstellung des Flussmittels erfolgen. Damit kann der Fluoreszenzfarbstoff vor, während und nach dem Weichlötprozess homogen verteilt im Flussmittel vorliegen und entsprechend zu unterschiedlichen Zeitpunkten die Anwesenheit von Flussmittel nachweisen.The contained fluorescent dye is preferably dissolved in the flux. It is particularly preferably distributed homogeneously in the flux during heating. This can be done, for example, in the production of the flux. Thus, the fluorescent dye before, during and after the soldering process homogeneously distributed in the flux and accordingly detect at different times the presence of flux.
Der Fluoreszenzfarbstoff ermöglicht es, die mit dem Auge schwer erkennbare Flussmittelbeschichtung auf einem Weichlotmaterial sichtbar zu machen, in dem das Weichlotmaterial mit einem UV-Strahler angestrahlt wird. Das UV-Licht wird dann vom Fluoreszenzfarbstoff absorbiert und ein Großteil davon als blaues fluoreszierendes Licht reemittiert. Wird beispielsweise ein Lotdraht vollständig mit dem erfindungsgemäßen Flussmittel beschichtet, kann nach dem Beschichten und Trocknen der Beschichtung ein Kontrollvorgang vorgenommen werden, indem der Draht von einer UV-Lampe bestrahlt wird. Nicht beschichtete Oberflächenbereiche werden durch dunkle Stellen auf dem Draht sichtbar. Diese Stellen können einer Nachbeschichtung unterzogen werden, beispielsweise durch Aufsprühen oder Auftragen der Flussmittelmischung auf den nicht beschichteten Bereichen. Ein solcher Kontrollvorgang kann manuell vorgenommen werden, aber auch in einen automatisierten Herstellungsprozess inline integriert werden.The fluorescent dye makes it possible to visualize the flux coating, which is difficult to detect with the eye, on a soft soldering material in which the soft soldering material is irradiated with a UV emitter. The UV light is then absorbed by the fluorescent dye and much of it re-emitted as blue fluorescent light. If, for example, a solder wire is completely coated with the flux according to the invention, a control process can be carried out after the coating and drying of the coating by irradiating the wire with a UV lamp. Uncoated surface areas become visible through dark spots on the wire. These sites may be subjected to post-coating, for example by spraying or applying the flux mixture on the uncoated areas. Such a control process can be done manually, but also integrated inline in an automated manufacturing process.
Das kompakt geformte Weichlotmittel kann als Lotdraht vorliegen, aber auch in Form eines Lotbandes, einer Lotfolie, einer Lotstange, eines Lotstäbchens oder eines Lotformteils, Lotbänder, Lotfolien können ähnlich wie ein Lotdraht kontinuierlich hergestellt, durch ein Flussmittelbad gezogen und nach der Trocknung die vorliegende Flussmittelbeschichtung auf dem Lotmittel mittels einer UV-Lampe überprüft werden. Lotstäbchen oder Lotformteile werden in der Regel als Einzelteile hergestellt, durch Eintauchen in einem Flussmittelbad beschichtet und nachfolgend einzeln hinsichtlich der ausreichenden Flussmittelbeschichtung überprüft. Wird bei dieser Überprüfung festgestellt, dass ein Lotstäbchen oder Lotformteil Bereiche nicht ausreichender Flussmittelbeschichtung besitzt, werden diese Lotstäbchen oder Lotformteile aussortiert und ggf. einem neuen Beschichtungsvorgang zugeführt.The compact-shaped solder can be present as a solder wire, but also in the form of a solder ribbon, a solder foil, a plumb rod, a solder stick or a Lotformteils, solder ribbons, Lotfolien similar to a solder wire produced continuously, pulled through a Flußmittelbad and after drying the present flux coating be checked on the solder by means of a UV lamp. Lotstäbchen or solder preforms are usually prepared as individual parts, coated by immersion in a flux bath and subsequently checked individually for the sufficient flux coating. If this check reveals that a solder stick or solder preform has insufficient flux coating areas, these solder sticks or solder preforms are sorted out and, if necessary, fed to a new coating process.
Alle kompakten Formen des Weichlotmaterials mit einer Schicht des erfindungsgemäßen Flussmittels können ganzflächig mit Flussmittel beschichtet sein oder teilflächig, beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten, wobei insbesondere bei den kontinuierlich hergestellten Formen an Weichlotmaterial die teilflächige Beschichtung in Längsrichtung des Weichlotmaterials ununterbrochen ist. Wird beispielsweise ein Lotdraht, eine Lotfolie oder ein Lotband durch einen Beschichtungsvorhang gezogen. So erfolgt eine Beschichtung bespielsweise auf der Oberseite. Die Unterseite bleibt unbeschichtet. Bei einem Lotdraht mit in Längsrichtung verlaufenden Riefen kann die Flussmittelbeschichtung so vorgesehen sein, dass die Riefen des Lotdrahts aufgefüllt sind.All compact forms of the soft solder material with a layer of the flux according to the invention may be coated over the entire surface with flux or over part of the surface, for example on two opposite sides, wherein in particular in the continuously produced forms of soft solder material, the partial coating in the longitudinal direction of the soft solder material is uninterrupted. For example, a solder wire, a solder foil or a solder tape is pulled through a coating curtain. Thus, a coating takes place recordable on the top. The underside remains uncoated. For a solder wire having longitudinal grooves, the flux coating may be provided so that the grooves of the solder wire are filled up.
Für das Visualisieren einer ausreichenden Flussmittelbeschichtung auf dem Weichlotmittel ist es ausreichend, wenn das Markierungsmittel, insbesondere der Fluoreszenzfarbstoff, eine nichtionische Verbindung ist, damit es beim Löten oder nach dem Löten keine Reaktion mit dem zu verlötenden Material eingeht.For visualizing a sufficient flux coating on the soldering agent, it is sufficient if the marking agent, in particular the fluorescent dye, is a non-ionic compound, so that it does not react with the material to be soldered during soldering or after soldering.
Bevorzugt wird der Zusatz eines Fluoreszenzfarbstoffs zum Flussmittel, welcher eine Fluoreszenz in einem weiten pH-Bereich zeigt.The addition of a fluorescent dye to the flux, which exhibits fluorescence over a wide pH range, is preferred.
Wird beispielsweise das Flussmittel für Lötverbindungen zwischen Bauteilen und einer Leiterplatte eingesetzt, so sind Reaktionen des Flussmittels mit den Bauteilen und der Leiterplatte auszuschließen. Bei Verwendung eines temperaturbeständigen Fluoreszenzfarbstoffes im Flussmittel übersteht dieser Fluoreszenzfarbstoff den Lötvorgang und es kann nach dem Lötprozess festgestellt werden, in welchen Bereichen der Leiterplatte noch Flussmittelrückstände vorhanden sind, die gegebenenfalls entfernt werden. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Flussmittel beim Wellenlöten die Möglichkeit, die mit elektronischen Baugruppen bestückten Leiterplatten vor dem eigentlichen Lötvorgang zu überprüfen. Beim Wellenlöten wird die Lötseite der Leiterplatte an dem vorgesehenen Stellen mit Flussmittel benetzt. Nach diesem Auftragsvorgang kann die Lötseite der Leiterplatte hinsichtlich einer gewünschten Flussmittelbeschichtung beispielsweise unter UV-Licht inspiziert werden und ordnungsgemäß beschichtete Leiterplatten dem eigentlichen Lötvorgang zugeführt werden. Zusätzlich kann man nach dem Wellenlötprozess mit einer UV-Lampe überprüfen, wie sich die Flussmittelreste auf der Lötseite der Leiterplatte verteilen und beurteilen, ob es störende Ansammlungen von Flussmittelresten gibt, die zu entfernen sind.If, for example, the flux is used for solder joints between components and a printed circuit board, then reactions of the flux with the components and the printed circuit board must be ruled out. When using a temperature-resistant fluorescent dye in the flux this fluorescent dye survives the soldering process and it can be determined after the soldering process, in which areas of the circuit board still flux residues are present, which are optionally removed. In addition, the flux according to the invention offers, in wave soldering, the possibility of checking the printed circuit boards equipped with electronic assemblies before the actual soldering process. When wave soldering the solder side of the circuit board is wetted at the intended locations with flux. After this application process, the solder side of the circuit board can be inspected for a desired flux coating, for example under UV light and properly coated circuit boards are fed to the actual soldering process. In addition, after the wave soldering process with a UV lamp, you can check how the residual flux spreads on the solder side of the PCB and assess if there are any annoying accumulations of flux residues that need to be removed.
Die Kontrolle der ordnungsgemäßen Flussmittelbeschichtung kann manuell aber auch automatisch durchgeführt werden. Bei einer Lotdrahtherstellung wird eine Inline-Kontrolle bevorzugt. Bei einer automatisierten Fertigung und Durchführung eines Weichlötprozesses von Leiterplatten kann die Kontrolle ebenfalls integriert werden.Control of proper flux coating can be done manually, but also automatically. In solder wire production, inline control is preferred. At a automated production and implementation of a soldering process of printed circuit boards, the control can also be integrated.
Der Fluoreszenzfarbstoff als Markierungsmittel wird in einer reinen Flussmittelmischung in Mengen von 0,01 bis 0,1 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung zugesetzt. Bei einem Lotmittel, bestehend aus dem Weichlot und dem Flussmittel, beispielsweise in Form einer Lötpaste wird der Fluoreszenzfarbstoff in Mengen von 0,001 bis 0,01 Gew.-% zugesetzt. Die vorgenannten Mengen sind ausreichend, um eine Beschichtung des Flussmittels auf einem kompakten Weichlotmaterial oder einer Auftragung auf einer Leiterplatte mittels UV-Strahlung anzeigen zu können und damit die Qualität der Beschichtung prüfen zu können. Es sind beispielsweise Fluoreszenzfarbstoffe der Gruppe der Benzoxazol-Thiophene einsetzbar, welche als Aufheller bekannt sind.The fluorescent dye as a marking agent is added in a pure flux mixture in amounts of 0.01 to 0.1 wt .-% based on the total mixture. In a solder, consisting of the solder and the flux, for example in the form of a solder paste, the fluorescent dye is added in amounts of 0.001 to 0.01 wt .-%. The aforementioned amounts are sufficient to be able to display a coating of the flux on a compact soft solder material or a printed circuit board by means of UV radiation and thus to be able to test the quality of the coating. There are, for example, fluorescent dyes of the group of benzoxazole-thiophenes used, which are known as brighteners.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Flussmittels erleichtert auch das Entfernen von Flussmittelresten, da sehr leicht überprüft werden kann, ob nach dem Loten Flussmittelreste an nicht erwünschten Oberflächenbereichen vorhanden sind.The use of the flux according to the invention also facilitates the removal of flux residues, since it can be checked very easily whether flux residues are present on unwanted surface areas after soldering.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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