DE19536966A1 - Flußmittelgemisch sowie Verfahren zum Aufbringen desselben - Google Patents

Flußmittelgemisch sowie Verfahren zum Aufbringen desselben

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Description

Die Erfindung betrifft Flußmittelgemische mit Kohlendioxid (CO₂) für Lötvorgänge ohne Einsatz von flüchtigen organi­ schen Verbindungen und ohne Reinigungsvorgang.
Es sind zwei Arten von Flux-Verfahren (Verfahren zum Auf­ bringen von Flußmitteln) in der Elektronikindustrie ge­ bräuchlich: Flüssigkeits-Aufsprühen und Flüssigkeits-Auf­ schäumen. Bei beiden Verfahren muß zum Erreichen einer gleichmäßigen Abscheidung das Lösungsmittel in dem Flußmit­ tel die zu lötende elektronische Leiterplatte benetzen, um einen zusammenhängenden Film zu bilden. Üblicherweise ist das zum Benetzen einer Leiterplatte benötigte Lösungsmittel­ volumen relativ groß. Für einen Lötvorgang ohne anschließen­ de Reinigungsschritte muß jedoch der Flußmittelrückstand nach dem Löten zuträglich und in der Menge minimal sein. Demzufolge weisen die meisten reinigungsfreien Flußmittel üblicherweise einen sehr hohen Lösungsmittelgehalt (95% bis 99%) und einen niedrigen Feststoffgehalt (1% bis 5%) auf.
Es gibt grundsätzlich zwei Arten von zur Zeit in Gebrauch befindlichen Lösungsmittelarten: flüchtige organische Ver­ bindungen (VOC - volatile organic compounds), welche während des Lötprozesses leicht verdampfen, und Wasser. Flußmittel mit niedrigem Feststoffgehalt, welche Alkohol oder andere organische Verbindungen als Lösungsmittel verwenden, benetz­ ten die Leiterplatte leicht. Sie emittieren jedoch große Mengen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) während des Lötvorgangs und schaffen somit Umweltprobleme. Andererseits benötigen wasserbasierte Flußmittel mit niedrigem Fest­ stoffgehalt ein Tensid oder einen Surfaktanten (oberflächen­ aktiven Stoff), um die Benetzung zu unterstützen, da Wasser eine sehr hohe Oberflächenspannung aufweist, wenn es auf die elektronische Leiterplatte und zu verbindenden Metalle auf­ gebracht wird. Das Tensid hinterläßt nach dem Lötvorgang ei­ nen hygroskopischen Rückstand und muß somit abgewaschen wer­ den, oder das Endprodukt muß mit einer konformen Beschich­ tung oder einer Einkapselung geschützt werden.
Die Suche nach besseren Wegen zum Reinigen von elektroni­ schen Präzisionskomponenten ohne Ozon-abbauende Lösungsmit­ tel hat zu der Entwicklung von Reinigungsverfahren geführt, welche den Lösungsmittelbedarf reduzieren. Es wurden Techni­ ken für die Nutzung überkritischen Kohlendioxids an Stelle von umweltschädlichen CFC-basierenden Lösungsmitteln ge­ schaffen, um während der Fertigung von Leiterplatten auf­ gebrachte Partikel und organische Verschmutzungen zu ent­ fernen. Die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid kann jedoch tendentiell die Leiterplatte selbst oder ein Kunst­ stoffgehäuse, welches die Leiterplatte enthalten kann, nach­ teilig angreifen. Demzufolge kann aus diesen Gründen neben weiteren, der Einsatz von überkritischem Kohlendioxid nur ein suboptimales Verfahren zum Reinigen von elektronischen Leiterplatten sein. Kohlendioxid wird bei relativ niedrigen Drücken und Temperaturen überkritisch, das heißt, es bleibt als Gas bestehen, weist aber die Eigenschaften flüssiger or­ ganischer Lösemittel auf. Wenn es auf 31°C aufgeheizt und auf einem Druck von 73·10⁵ Pa (1050 psi) gehalten wird, be­ findet sich Kohlendioxid in einem überkritischen Zustand und besitzt die Eigenschaften eines flüssigen Lösungsmittels. In einem überkritischen Zustand ist es hoch diffusiv und seine niedrige Oberflächenspannung erlaubt ihm, in kleine Räume einzudringen, um Rückstände vollständig von den komplexen Oberflächen gefertigter Teile abzulösen. Überkritisches Koh­ lendioxid ist ungiftig und nicht entflammbar.
Aus der US-PS 50 13 366 ist der Einsatz von überkritischem Kohlendioxid als Lösungsmittel zum Reinigen von organischen Verschmutzungen einschließlich Lötflußmittelrückständen be­ kannt. Aus der US-PS 52 88 332 ist in Wasser gelöstes CO₂ zum Entfernen einer metallischen Verschmutzung bekannt. Aus der US-PS 45 66 916 ist durch Zerlegung von CaCO₃ während des Schweißvorgangs erzeugtes CO₂ bekannt, um einen H₂-, N₂- und O₂-Partialdruck während des Schweißens abzuschwächen. Aus der US-PS 32 75 201 ist CO₂ als Treibmittel für ein un­ ter Druck stehendes Flußmittelgebinde bekannt. Hierbei wird jedoch ein Betrieb bei niedrigen Drücken von 1,035·10⁵ bis 2,759·10⁵ Pa (15 bis 40 psi) beschrieben, welche wesentlich niedriger als ein überkritischer Druck von 73·10⁵ Pa (1050 psi) sind. In diesem Druckbereich kann CO₂ nicht als Lösungsmittel für ein Flußmittel verwendet werden.
Die Erfindung betrifft ein Flußmittelgemisch für eine Ver­ wendung bei dem Zusammenbau elektronischer Leiterplatten. Das Gemisch weist überkritisches Kohlendioxid auf, welches als Träger für ein Flußmittelagens dient, welches zumindest teilweise in dem überkritischen Kohlendioxid löslich ist. Das überkritische Kohlendioxid dient als Träger zum Abschei­ den des Flußmittelagens auf einer Lötstelle.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Aufbringen ei­ nes Flußmittelgemisches auf eine elektronische Leiterplatte, welche Komponenten aufweist, die durch Löten zu verbinden sind. Das Verfahren weist die Schritte auf:
Zusetzen eines Flußmittelagens in einen Mischbehäl­ ter;
Einleiten von gasförmigem Kohlendioxid in den Misch­ behälter, wobei das Kohlendioxid und das Flußmittelagens vermischt und gelöst werden, um ein Fluid zu erzeugen;
Aufheizen des Mischbehälters auf eine Temperatur hö­ her als 30°C und Beaufschlagen mit einem Druck über 73·10⁵ Pa (1050 psi), um ein überkritisches Fluid zu er­ zeugen;
Aufbringen des überkritischen Fluids durch eine Sprühdüse auf die Leiterplatte, wobei der überkritische Zustand aufrechterhalten bleibt, bis das Fluid aus der Sprühdüse bei einem reduzierten Druck austritt, das Flußmittelagens daraufhin zumindest teilweise seine Lös­ lichkeit verliert und als fein verteilter Sprühnebel von einem Kohlendioxidgasstrahl auf die Leiterplatte trans­ portiert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Flußmittelgemisches auf eine elektronische Leiterplatte mit folgenden Schritten vorgese­ hen:
Aufheizen eines Flußmittelagens und von Wasser, um ein gelöstes Flußmittelagens in einem geschlossenen Vor­ ratsbehälter zu erzeugen, so daß Wasserverluste durch Verdampfung minimiert werden;
Bereitstellen von Kohlendioxid in einem Niederdruck­ zustand;
Zuführen des gelösten Flußmittelagens zu einer Sprühdüse über eine beheizte Leitung, so daß dessen Tem­ peratur beibehalten wird;
Zuführen des Kohlendioxids als von dem gelösten Flußmittelagens getrennter Strahl zu der Sprühdüse, so daß das Mischen des Kohlendioxids und des gelösten Fluß­ mittelagens im wesentlichen innerhalb der Sprühdüse er­ reicht wird, um ein Flußmittelgemisch zu erzeugen; und
Richten eines fein verteilten Sprühnebels des Fluß­ mittelgemisches auf die Leiterplatte.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei­ spiels einer Vorrichtung gemäß vorliegender Er­ findung;
Fig. 2 ein Prozeß-Flußdiagramm, in welchem die Hauptverfah­ rensschritte der vorliegenden Erfindung dargestellt werden;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß vor­ liegender Erfindung; und
Fig. 4 ein alternatives Prozeß-Flußdiagramm, in dem die Hauptverfahrensschritte der vorliegenden Erfindung dargestellt werden.
Die Erfindung betrifft generell ein Flußmittelgemisch zum Einsatz bei der Herstellung elektronischer Leiterplatten. Das Gemisch enthält überkritisches Kohlendioxid und ein Flußmittelagens. Das Flußmittelagens ist zumindest teilweise in dem überkritischen Kohlendioxid löslich, welches als Trä­ ger für das Abscheiden des Flußmittelagens auf einer Löt­ stelle dient.
Das Verfahren betrifft das Aufbringen eines Flußmittel­ gemisches auf eine durch Löten zu verbindende Komponenten aufweisende elektronische Leiterplatte. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:
Eingeben eines festen oder flüssigen Flußmittelagens in einen Mischbehälter;
Einleiten von gasförmigem Kohlendioxid in den Misch­ behälter, so daß das Kohlendioxid und das Flußmittela­ gens vermischt und gelöst werden, um ein Fluid zu erzeu­ gen;
Aufheizen des Mischbehälters auf eine Temperatur größer als 30°C und Beaufschlagen mit einem Druck über 72·10⁵ Pa (1050 psi), um ein überkritisches Fluid zu er­ zeugen;
Aufbringen des überkritischen Fluids durch eine Sprühdüse auf die Leiterplatte, wobei der überkritische Zustand aufrechterhalten bleibt, bis das Fluid aus der Sprühdüse bei reduzierten Druck austritt, das Flußmitte­ lagens daraufhin zumindest teilweise seine Löslichkeit verliert und als ein fein verteilter Sprühnebel von ei­ nem Kohlendioxidgasstrahl auf die Leiterplatte transpor­ tiert wird.
Das Flußmittelgemisch wird durch Lösen eines Flußmittela­ gens, wie z. B. einer Adipinsäure oder deren Äquivalente in einem überkritischen CO₂-Fluid erzeugt. In dem überkriti­ schen Bereich werden Materialien, welche nicht in CO₂-Gas löslich sind, wie z. B. Adipinsäure, in dem Fluid löslich. Durch Steuern der Temperatur und des Drucks des CO₂ wird der überkritische Zustand aufrechterhalten, bis das Flußmittel durch die Sprühdüse austritt. Nach dem Austritt fällt der Druck des Flußmittels auf Atmosphärendruck ab. In diesem Zu­ stand ist die Adipinsäure in dem CO₂-Gas nicht mehr löslich. Statt dessen wird sie von dem CO₂-Gasstrahl in Form eines feinen Puders auf die zu lötende elektronische Leiterplatte aufgebracht. Umweltvorteile ergeben sich daraus, daß CO₂ nicht als flüchtiges organisches Gemisch (VOC) angesehen wird und insoweit keinen besonderen Vorschriften unterliegt.
Obwohl Adipinsäure das bevorzugte Flußmittelagens im Rahmen der vorliegenden Erfindung darstellt, kann jedes andere Flußmittelagens, welches in überkritischem CO₂ löslich ist, wie z. B. andere schwache organische Säuren und Kolophonium, verwendet werden.
Ein organisches oder wäßriges zusätzliches Lösungsmittel, welches ein hohes Lösungsvermögen für das Flußmittelagens aufweist und vollständig mit CO₂ mischbar ist, kann in klei­ ner Menge zugesetzt werden, um sowohl die Löslichkeit des Flußmittelagens zu verbessern als auch die Flußmittelab­ scheidung nach dem Austritt zu verbessern. Zu Lösungsmit­ teln, die sich als zusätzliche Lösungsmittel eignen, gehören Methanol, Ethanol, Azeton und Wasser.
Eine Verwendung von überkritischem CO₂ zum vorteilhaften Ab­ scheiden von Flußmittel für Lötprozesse in der Elektronik ist nach dem Stand der Technik nicht bekannt oder nahelie­ gend. Diese Eigenschaft von überkritischem CO₂-Fluid wurde in großen Umfang zum Abwaschen von organischen Verschmutzun­ gen und Flußmittelrückständen erforscht. Es wurde jedoch noch nicht als Lösungsmittelträger zum Abscheiden von Löt­ flußmitteln verwendet.
In einer alternativen Ausführung beansprucht das Verfahren zum Verteilen des Flußmittels die Verwendung von CO₂-Gas bei niedrigem Druck (bis zu 6,9·10⁵ Pa (100 psi)) als Träger für das Flußmittel. Es können auch andere Gase, wie z. B. Luft oder Stickstoff, verwendet werden. Durch Absenken des Drucks verliert das CO₂ seine Eigenschaft, organische Materie zu lösen und kann daher nicht weiter als Lösungsmittel für das Flußmittel dienen.
Das bevorzugte Flußmittel ist eine in einem geschlossenen Behälter enthaltene und nahe an den Siedepunkt von Wasser (d. h. 100°C) aufgeheizte Wasserlösung einer Adipinsäure mit sehr hohem Feststoffgehalt (bis zu 62,5%).
Die Verwendung eines getrennten Gasträgerstroms zum Vertei­ len des Flußmittels führt zu bestimmten Vorteilen gegenüber zur Zeit in der Elektronikindustrie verwendeten Flußmitte­ laufbringetechniken, da der getrennte Strom Flußmittel mit einem sehr hohen Feststoffgehalt handhaben und trotzdem eine gleichförmige Abscheidung erzeugen kann. Demzufolge erfor­ dert diese Ausführungsform nur einen kleinen Bruchteil des Lösungsmittels, das in heutigen Flußmitteln mit niedrigem Feststoffgehalt verwendet wird, um eine gleichmäßige Ab­ scheidung zu erreichen. Hierdurch werden einige Probleme in Verbindung mit dem Einsatz eines Lösungsmittels in herkömm­ lichen Flußmitteln überwunden.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das Fluß­ mittel in sehr feine Partikel dispergiert. Somit ist es nicht notwendig, daß das Lösungsmittel die Leiterplatte vollständig benetzt, um eine gleichmäßige Flußmittelabschei­ dung zu erreichen. Daher kann bei Flußmitteln, welche ein flüchtiges organisches Gemisch (VOC) als Lösungsmittel ver­ wenden, das während des Lötvorgangs emittierte Volumen an flüchtigem organischem Gemisch erheblich reduziert werden. Bei einem wasserbasierten Flußmittel kann sich die Notwen­ digkeit eines Tensids erübrigen, und es erübrigt sich somit das Reinigen nach dem Löten oder die Notwendigkeit einer konformen Beschichtung oder Einkapselung.
Ein Aufheizen des wasserbasierten Flußmittels erhöht die Löslichkeit von Adipinsäure in Wasser drastisch. Bei 25°C lösen 100 ml Wasser 1,44 g Adipinsäure, während 100 ml ko­ chenden Wassers 160 g lösen. Wasserbasierte Flußmittel mit niedrigem Feststoffgehalt, die für ein Aufbringen durch Sprühen oder Schäumen unter Verwendung derzeitiger Fluß­ mittelaufbringe-Techniken ausgelegt sind, enthalten weniger als 5% Feststoff. Durch Aufheizen kann ein Flußmittel er­ zielt werden, das bis zu 62,5% Aktivator enthält.
Die Fig. 1 bzw. 2 sind schematische Darstellungen der Vor­ richtung und des Prozeßflußdiagramms dieser Erfindung. In Fig. 1 wird ein CO₂-Vorratstank 10 verwendet, um den Misch­ behälter 12 zu füllen. Ein Flußmittelaktivator, oder ein an­ deres Flußmittelagens, wie z. B. Kolophonium, und (falls ge­ wünscht) ein zusätzliches Lösungsmittel, werden in das In­ nere des Mischbehälters 12 vor dem Einleiten des CO₂ einge­ bracht. Eine Vakuumverdrängerpumpe 14 kann optional mit in den Prozeß eingeschlossen sein, um den Druck des CO₂ in dem Mischbehälter 102 während des Füllens zu erhöhen. Sobald der Mischbehälter 12 gefüllt ist, werden die zwei Ventile 16, 18 an dem Einlaß und dem Auslaß geschlossen. Der Mischbehälter 12 wird dann auf über 31°C aufgeheizt und der Druck auf oder über 73·10⁵ Pa (1050 psi), den kritischen Punkt für CO₂, er­ höht, um einen überkritischen Zustand zu erreichen. Ein Rüh­ rer 20 innerhalb des Behälters 12 rührt das Flußmittel um, um die Vermischung und Auflösung zu erleichtern. Das Fluß­ mittel wird dann über eine mit einem Auslaßdosierventil 24 verbundene Sprühdüse 22 entnommen. Das Flußmittel kann 1% bis 5% Adipinsäure und bis zu 5% zusätzliches Lösungsmittel wie Ethanol enthalten.
Die Fig. 3 und 4 sind schematische Darstellungen der Vor­ richtung und des Prozeßflußdiagramms einer alternativen Aus­ führungsform der Erfindung. Gem. Fig. 3 wird ein Flußmittel­ gemisch-Vorratstank 26 für Flußmittel mit 62,5% Feststoff­ gehalt bis nahe an 100°C aufgeheizt. Eine niedrigere Tem­ peratur kann verwendet werden, wenn ein niedrigerer Fest­ stoffgehalt gewünscht wird. Um einen Lösungsmittelverlust zu verhindern, wird ein geschlossener Tank eingesetzt. Das Flußmittel wird über ein beheiztes oder isoliertes Rohr 30 einer Zerstäubungsdüse 28 zugeführt, welche beheizt ist, um die Flußmitteltemperatur aufrechtzuerhalten. CO₂ mit niedri­ gem Druck (1,379·10⁵ bis 6,897·10⁵ Pa (20 bis 100 psi)) wird als getrennter Strom über eine Leitung 32 in die Zerstäu­ bungsdüse eingeleitet. Die Zerstäubungsdüse 28 vermischt die zwei Ströme und läßt das Flußmittel als fein verteilte Par­ tikel austreten.
Durch Anpassen des Verhältnisses der zwei Ströme und der Sprührate, kann die Rate des Flußmittelverbrauchs präzise gesteuert werden. Das Flußmittel kann 1% bis 65% Adipinsäure und 99% bis 37,5% Wasser enthalten.
Um eine Verschmutzung der Leiterplatte mit Ionen zu mini­ mieren, sollte das Verdünnungswasser deionisiert oder de­ stilliert sein. Der Zusatz eines Biozids ist nicht erforder­ lich, da die Temperatur des Flußmittels während des Vorgangs hoch genug ist, um die meisten Bakterien abzutöten.
In jeder Ausführungsform durchläuft die elektronische Lei­ terplatte den verteilten Flußmittelstrom, und das Flußmittel wird somit gleichmäßig auf die Leiterplatte aufgebracht.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Vorrich­ tung (Fig. 1) enthält einen Kohlendioxid-Vorratstank 10 mit einem Druckregler und (nicht dargestellte) geeignete Sicher­ heitsventile, um Kohlendioxid aus dem Vorratstank mit einem Druck von etwa 55,2·10⁵ bis 82,8·10⁵ Pa (800-1200 psi) ab­ zugeben. Somit tritt Kohlendioxid mit 55,2·10⁵ bis 82,8·10⁵ Pa (800-1200 psi) in den Mischbehälter 12 ein. In einem Versuchsaufbau beträgt die Kapazität des Misch­ behälters etwa 1 bis 5 Liter. Er weist einen abnehmbaren Deckel mit einem Durchmesser von etwa 5,08 bis 10,16 cm (2 bis 4 inch) auf. Ferner ist im Inneren des Mischbehälters ein Einrichtung zum Rühren vorgesehen. Ein Heizelement ist ebenfalls in geeigneter Weise innerhalb des Mischbehälters angeordnet, welches die Innentemperatur auf bis zu 200°C er­ höhen kann. Ein Temperaturwächter und eine -Regelung sind ebenfalls vorgesehen.
Eine Druckerzeugungseinrichtung 14, wie z. B. eine Vakuumver­ drängerpumpe, ist vorgesehen, wodurch der Druck auf bis zu 127,9·10⁵ Pa (2000 psi) erhöht werden kann. Geeignete Si­ cherheitsventile sind ebenfalls vorgesehen. Ein Einlaßan­ schluß ist an der Oberseite des Mischbehälters und ein Aus­ laßanschluß ist an dessen unterstem Ende vorgesehen.
Das Dosierventil 24 an dem Auslaßanschluß des Mischbehälters dient dazu, den Druck auf Atmosphärendruck zu reduzieren. Eine Feinsteuerung ist vorgesehen, mittels derer die Aus­ trittsströmung auf eine Geschwindigkeit von etwa 1 bis 10 Meter pro Sekunde geregelt wird. Weiterhin ist auch ein Strömungsmesser vorgesehen. Mit dem Ventil ist ein flexibles Rohr mit einem Durchmesser von etwa 1,27 cm (0,5 inch) ver­ bunden, dessen Länge etwa 30,48 cm (12 inch) beträgt.
Bei der bisher bei den experimentellen Ausführungen verwen­ deten Vorrichtung handelt es sich um eine handelsübliche Vorrichtung.
Bei der alternativ vorgesehenen Ausführungsform kann ein Flußmittelvorratstank aus jeder Art von Material bestehen, welches einigermaßen beständig gegen Säurekorrosion ist. Zu den geeigneten Materialien gehört Edelstahl. Die Zerstäu­ bungsdüse weist einen Eintritt für das flüssige Flußmittel auf. Die Menge des versprühten Flußmittels und der Sprühwin­ kel können durch Steuern der Geschwindigkeit des Trägergases gesteuert werden. Geeignete Zerstäubungsdüsen sind handels­ üblich.
Somit umfaßt die Erfindung:
  • (1) in einer bevorzugten Ausführungsform die Verwendung von überkritischem CO₂ als Lösungsmittel für den Flußmitte­ lagens-Gasstrom, welcher das Flußmittelagens zu einer Lötstelle führt oder transportiert, wodurch die Vertei­ lung des Flußmittels erheblich verbessert und somit das Volumen der zusätzlich benötigten Lösungsmittel für das Flußmittel reduziert wird,
  • (2) sowohl in der bevorzugten als auch in einer alternativen Ausführung die Verwendung von CO₂-Gas in Verbindung mit Wasser, was eine elektrostatische Entladung (ESD) wäh­ rend des Sprühens verhindert, und
  • (3) sowohl in der bevorzugten als auch in der alternativen Ausführung ein Aufheizen des Flußmittels, was dessen ge­ lösten Feststoffgehalt erheblich steigert.

Claims (18)

1. Flußmittelgemisch zur Verwendung beim Zusammenbau elek­ tronischer Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aufweist:
ein Medium, welches als Träger und als Lösungsmittel dient, wobei das Medium überkritisches Kohlendioxid auf­ weist; und
ein Flußmittelagens, wobei das Flußmittelagens zu­ mindest teilweise in dem überkritischen Kohlendioxid löslich ist, welches zum Transport des Flußmittels vor dessen Abscheidung auf einer Lötstelle dient.
2. Flußmittelgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Flußmittelagens Adipinsäure aufweist.
3. Flußmittelgemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Flußmittelagens eine oder mehrere schwache Säuren aufweist.
4. Flußmittelgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Flußmittelagens Kolophoni­ um aufweist.
5. Flußmittelgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß es ein zusätzliches Lösungs­ mittel aufweist, das ein hohes Lösungsvermögen für das Flußmittelagens besitzt und mit Kohlendioxid mischbar ist, wobei das zusätzliche Lösungsmittel zugesetzt wird, um die Löslichkeit des Flußmittelagens zu verbessern und die Flußmittelabscheidung nach dem Austritt zu erleich­ tern.
6. Flußmittelgemisch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das zusätzliche Lösungsmittel einen aus der Et­ hanol, Azeton, Wasser und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählten Stoff mit einschließt.
7. Flußmittelgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Flußmittelagens eine Was­ serlösung von Adipinsäure mit einem Feststoffgehalt bis zu 62,5% ist.
8. Flußmittelgemisch zur Verwendung beim Zusammenbau elek­ tronischer Leiterplatten, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aufweist:
einen Träger, wobei der Träger Kohlendioxid mit ein­ schließt; und
eine Flußmittellösung, die ein Flußmittelagens und ein Lösungsmittel aufweist, wobei die Flußmittellösung zum Transport des Flußmittelagens vor dessen Abscheidung auf einer Lötstelle dient.
9. Verfahren zum Aufbringen eines Flußmittelgemisches auf eine elektronische Leiterplatte, welche Komponenten auf­ weist, die durch Löten zu verbinden sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es die Schritte aufweist:
Zusetzen eines Flußmittelagens in einen Mischbe­ hälter;
Einleiten von Kohlendioxid in den Mischbehälter, wo­ bei das Kohlendioxid und das Flußmittelagens vermischt und gelöst werden, um ein Fluid zu erzeugen;
Aufheizen des Mischbehälters und des Fluids auf eine Temperatur größer als 30 °C und Beaufschlagen mit einem Druck über 73-10⁵ Pa (1050 psi), um ein überkritisches Fluid zu erzeugen;
Aufbringen des überkritischen Fluids durch eine Sprühdüse auf die Leiterplatte, wobei ein überkritischer Zustand aufrechterhalten bleibt, bis das Fluid aus der Sprühdüse austritt, das Flußmittelagens daraufhin zumin­ dest teilweise seine Löslichkeit in dem überkritischen Fluid verliert und von einem Kohlendioxidgasstrahl auf die Leiterplatte transportiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt des Bereitstellens einer Einrichtung zum Erzeu­ gen von Druck in Zusammenwirken mit dem Behälter, um den Partialdruck des Kohlendioxids in dem Behälter während des Einleitens in diesen zu erhöhen.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch den Einsatz einer in dem Mischbehälter angeordneten Ein­ richtung zum Rühren zur Erleichterung des Mischens und des Auflösens des Flußmittelagens in dem Kohlendioxid.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt der Zusetzung eines Fluß­ mittelagens das Zusetzen einer 1 bis 5%-tigen Adipinsäu­ re umfaßt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den Schritt der Zusetzung von bis zu 5% zu­ sätzlichen Lösungsmittels umfaßt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zusätzliche Lösungsmittel einen aus der aus Ethanol, Azeton, Wasser und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählten Stoff aufweist.
15. Verfahren zum Aufbringen eines Flußmittelgemisches auf eine elektronische Leiterplatte welche Komponenten auf­ weist, die durch Löten zu verbinden sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es die Schritte aufweist:
Aufheizen eines Flußmittelagens und von Wasser auf eine Temperatur bis zu 100°C, um eine Flußmittellösung in einem geschlossenen Vorratsbehälter zu erzeugen, um Wasserverluste durch Verdampfung zu minimieren;
Bereitstellen von Kohlendioxid in einem Niederdruck­ zustand;
Zuführen der Flußmittellösung zu einer Sprühdüse über eine Leitung, so daß die Flußmitteltemperatur er­ halten bleibt;
Zuführen des Kohlendioxids als von der Flußmit­ tellösung getrennter Strahl zu der Sprühdüse, so daß das Mischen im wesentlichen innerhalb der Sprühdüse erreicht wird, um ein Flußmittelgemisch zu erzeugen; und
Sprühen des Flußmittelgemisches auf die Leiter­ platte.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Bereitstellung von Kohlendioxid in einem Niederdruckzustand das Bereitstellen von Kohlendioxid bei einem Druck bis zu 7,0·10⁵ Pa (100 psi) umfaßt.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich­ net, daß es das Bereitstellen einer Einrichtung für das Anpassen der Ströme des Kohlendioxids und des in die Dü­ se eintretenden Flußmittelagens umfaßt, so daß das Ver­ hältnis der Ströme, die Sprührate und die Rate des Fluß­ mittelverbrauchs gesteuert werden können.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußmittellösung 1% bis 62,5% Adipinsäure und 99% bis 37,5% Wasser aufweist.
DE19536966A 1994-10-24 1995-10-04 Flußmittelgemisch sowie Verfahren zum Aufbringen desselben Withdrawn DE19536966A1 (de)

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US08/327,938 US5447577A (en) 1994-10-24 1994-10-24 Carbon dioxide-based fluxing media for non-VOC, no-clean soldering

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