DE1752137B2

DE1752137B2 - Verfahren zum Löten von mikrominiaturisierten Schaltkreisen und Flußmittel zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1752137B2
Application number: DE1752137A
Authority: DE
Inventors: Macy Pleasant Potter; William Joseph Beacon Strogis
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1967-05-05
Filing date: 1968-04-09
Publication date: 1975-05-22
Also published as: SE331784B; FR1564133A; US3478414A; GB1179532A; BE712241A; CH489314A; DE1752137C3; DE1752137A1; ES353475A1; NL6804722A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten von mikrominiaturisierten Schaltkreisen unter Verwendung eines Fluß- und eines Lötmittels sowie ein Flußmittel zur Durchführung des Verfahrens.

In den letzten Jahren hat sich die Schaltkreistechnik in der Rechenmaschinentechnik dahin entwickelt, daß die einzelnen Schaltkreise immer dichter innerhalb des Aufbaus eines Rechners gepackt werden. Da die Netzwerke eines modernen Hochleistungsrechners sehr komplex sind, bestehen derartige Netzwerke aus einer Zusammenschaltung bestimmter Grundschaltungen. Diese Grundschaltungen werden gemeinsam mit Hilfe der Planartechnik auf ein Plättchen gebracht und diese Plättchen werden mit Hilfe von Lötstiften und Leitungen untereinander verbunden.

Da diese mikromiriaturisierten Schaltkreise und Bauteile sehr dicht nebeneinander liegen und außerdem gegen chemische Einflüsse sehr empfindlich sind, ist es erforderlich, daß zum Lötvorgang Flußmittel verwendet werden, die nach Beendigung des Lötvorgangs nur geringe Rückstände hinterlassen.

Es ist deshalb bisher bekannt, als Flußmittel Kolophonium zu verwenden, das in Isopropylalkohol gelöst ist. Die Verwendung von Isopropylalkohol wirft jedoch verschiedene Probleme auf, da Isopropylalkohol einen sehr niedrigen Verdampfungsdruck aufweist. Durch die schnelle Verdampfung des lsopropylalkohols bildet sich auf der Oberfläche schon eine Schlacke, bevor der Schmelzpunkt des Lotes erreicht ist. Fehlerhafte Einschlüsse sowie unter Umständen aggressive Rückstände, die die Lötstellen nachträglich chemisch angreifen können, sind die Folge.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Löten von mikrominiaturisierten

5°

SS Bauteilen bzw. Schaltungen zu schaffen, das die oben angeführten Nachteile beseitigt und in 4er Schaffung eines Flußmittels mit sehr hohem Reinheitsgrad und wesentlich höherem Verdampfungsdruck.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß ein zu lötendes Teil in eine 40prozentige Lösung von Kolophonium in Benzylalkohol bis zu 10 Sekunden bei Raumtemperatur getaucht, anschüttend bei 34O⁰C bis zu 10 Sekunden in ein Lötmittel, b.. ahend aus 10% Zinn und 90% Blei, gebracht wird und danach zur Entfernung der Flußmittel-Rückstände in ainem Lösungsmittel gereinigt wird.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung besteht in einem Flußmittel, das dadurch charakterisiert ist, daß das zu lösende Teil in eine 70prozentige Lösung von Kolophonium in Benzylalkohol getaucht wird und danach in einer bestimmten Zeiteinheit einen Wärmeofen durchläuft, der eine Durchschnittstemperatur von etwa 300⁰C aufweist und daß danach die Entfernung der Flußmittelreste mit Perchloräthylen vorgenommen wird.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß wegen des höheren Siedepunktes des Benzylalkohol das Kolophonium wesentlich langsamer zersetzt wird als in der Verbindung mit Isopropylalkohol, wodurch ein wirksamerer und leichter steuerbarer Fluß bei kritischen Temperaturen sowie eine sehr leichte Entfernung von Flußmittelresten erreicht wird. Außerdem wird durch die neuen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Flußmittels erreicht, daß die zu lötenden Stellen wesentlich besser benetzt werden, wodurch eine homogene Lötbarkeit erreicht wird. Außerdem besteht ein wesentlicher Vorteil darin, daß das Flußmittel in einem pastenförmigen Zustand ist, so daß es sich besonders für automatische Spender bei einem Automatisierungsprozeß innerhalb einer Lötstraße für elektronische Schaltungen eignet.

Auf Grund des hohen Siedepunktes und des niedrigen Dampfdruckes von Benzylalkohol (205⁰C und 1 mm Quecksilbersäule bei 58° C) ist die Verwendung dieses Alkohols zur Lösung des Kolophoniums gerade besonders geeignet

Die erfindungsgemäßen Kolophonium-Flußmittel mit Benzylalkohol haben eine sehr lange Lebensdauer und es bilden sich vor allem keine Schlacken an der Oberfläche beim Lötvorgang, wie das bei Kolophonium-Flußmitteln mil Isopropylalkohollösungen bisher der Fall war.

Wegen des höheren Siedepunktes von Benzylalkohol zersetzt sich das Kolophonium wesentlich langsamer als in der Verbindung mit isopropylalkohol.

Wie schon erwähnt, wird dadurch ein wirksamerer und leichter steuerbarer Fluß bei kritischen Temperaturen erreicht und die Entfernung von Flußmittelresten wesentlich vereinfacht

Bei der Verbindung von Schaltungskarten bzw. -plättchen mit elektrischen Bauteilen in Ofen innerhalb einer automatisierten Lötstraße wird die Bewegung und die Fehlausrichtung der einzelnen Schaltungsplättchen durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Flußmittels auf ein Minimum gesenkt.

Der hohe Siedepunkt von Benzylalkohol stellt sicher, daß die Flußmittelzusammensetzung als stabilisierendes Medium vor dem Fließen für längere Zeiträume erhalten bleibt als es bei den bisher bekannten Flußmitteln mit Isopropanol möglich war.

Durch die gute Stabilität der Zusammensetzungen aus Benzylalkohol und Kolophonium macht sich dieses

Mittel besonders für die Verwendung als Lötpaste geeignet Außerdem verwendet die ölige Beschaffenheit des Benzylalkohol ein !Geben des erfindungsgemäßen Rußmittels in Behältern bzw. Zuführungsröhren, wodurch es sich besonders für automatische Spender in Fertigungsstraßen eignet Außerdem wird die nachträgliche Reinigung vom Flußmittel, die bei den bisher bekannten Flußmitteln erforderlich war, stark reduziert bzw. ganz ausgeschaltet

In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel steht die erfindungsgemäße Zusammensetzung eines nicht korrodierenden Lötflußmittels im wesentlichen aus Kolophonium und Benzylalkohol, wobei sich der Anteil der festen Kolophoniu.nteile zwischen 40 und 70% bewegt

Um die vorliegende Erfindung besser verstehen zu können, wenden im folgenden mehrere Beispiele angegeben, die besonders vorteilhafte Lötverfahren und Zusammensetzungen des Lötmittels zeigen.

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Beispiel 1

Ein zu verzinnendes Teil wird zuerst in eine 40prozentige Lösung von Kolophonium in Benzylalkohol 10 Sekunden lang bei Raumtemperatur getaucht. Anschließend wird das zu verzinnende Teil bei 330⁰C 10 Sekunden lang in ein Lötbad getaucht, das ein Lötmittel aus 10% Zinn und 90% Blei enthält

Im Anschluß daran wird das Teil zur Entfernung der Flußmittelrückstände in Perchloräthylen getaucht und das verzinnte Teil enthält somit einen gut haftenden Überzug, der chemisch neutral ist

Beispiel 2

Die einzelnen Verfahrensschritte sind hier diesalben wie nach Beispiel 1, jedoch wird hierbei eine Lösung von 60% Kolophonium in Benzylalkohol verwendet Mit diesem Verfahren wurden ähnliche Ergebnisse wie nach dem Verfahren nach Beispiel 1 erzielt

Beispiel 3

Die elektrischen Schaltkreise werden auf einer geeigneten Unterlage, z. B. einem kleinen Keramikplättchen mit aufgedruckten Leiterzügen, nach folgendem Verfahren aufgelötet:

Eine 70-prozeniige Lösung von Kolophonium in Benzylalkohol wird zunächst auf die Unterlage aufgetragen und die Chips darauf befestigt Danach durchlaufen diese so vorbereiteten Bauteilgruppen ungefähr 2'/2 Minuten einen Ofen, der eine Durchschnittstemperatur von 300° C aufweist. Die Maximaltemperatur kann dabei bis 340⁰C steigen, ohne daß nachteilige Veränderungen bemerkbar werden.

Zur Entfernung der Flußmittelreste wird die Bauteilgruppe dann in Perchloräthylen, wie schon beschrieben, gereinigt

Ein nach diesem Verfahren aufgelötetes Schaltungsplättchen weist homogene Lötverbindungen auf und zeigt keinerlei Beizungen durch das Flußmittel.

Durch das erfindungsgemäße Lötflußmittel sind demnach Lötverfahren möglich, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie eine gute Verteilung des Lötmittels und des Flußmittels ermöglichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Löten von mikrominiaturisierten Schaltkreisen unter Verwendung eines Fluß- und eines Lötmittels, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu lötendes Teil in eine 40prozentige Lösung von Kolophonium in Benzylalkohol bis zu 10 Sekunden bei Raumtemperatur getaucht, anschließend bei 340⁰C bis zu !',0 Sekunden in ein Lotmittel, bestehend aus t0% Zinn und 90% Blei, gebracht wird und danach zur Entfernung der Flußmittel-Rückstände in einem Lösungsmittel gereinigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu tötende Teil in eine 70prozentige Lösung von Kolophonium in Benzylalkohol getaucht wird und danach in einer bestimmten Zeiteinheit einen Wärmeofen durchläuft, der ein« Durchschnittstemperatur von etwa 300⁰C aufweist, und daß danach die Entfernung der Flußmittelreste mit Perchloräthylen vorgenommen wird.

3. Flußmittel zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine 40- bis 70prozentige Lösung von KoIophonium in Benzylalkohol.