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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lötflußmittel, das beispielsweise zum Löten der Verbindungen von Schaltungsteilen und dergleichen für Leiterplatten, die mit geeigneter Metallverdrahtung versehen sind, verwendet wird.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Löten von Schaltungsteilen auf metallverdrahteten Abschnitten von Leiterplatten erfordert anschließende Entfernung von Lot und Metalloxiden usw. von der Oberfläche der Platten und Verhinderung der Reoxidation der Metalloberfläche während des Lötens, wobei es ebenfalls erforderlich ist, die Oberflächenspannung des Lots zu senken, um einen zufriedenstellenden Lötvorgang zu bewirken. Für diesen Zweck wird ein Lötflußmittel verwendet.
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Ein für diesen Zweck verwendetes Flußmittel weist als Aktivatoren üblicherweise anorganische Säuren darin enthalten auf und insbesondere wurden zweibasige Säuren mit relativ niederem Molekulargewicht (beispielsweise Molekulargewichte von 250 und weniger) als Aktivatoren eingesetzt. Wenn jedoch ein synthetisches Harz als Grundmaterial verwendet wird, wie in neuerdings verwendetem Non-washing-Flußmittel, das keinen Waschvorgang erfordert oder auch wenn Kolophonium verwendet wird, sofern der Kolophoniumanteil so gering wie bei Flußmittel mit niederem Rückstand ist, kann das Metallsalz der organischen Säure nicht vollständig in dem Harz aufgelöst werden und fällt auf der Platte in Form von Kügelchen aus. Die organische Säure in diesem Niederschlag zersetzt sich leicht durch Feuchtigkeit, wodurch Korrosion und Isolationsdefekte hervorgerufen werden.
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Daher wird ein derartiges Non-washing-Flußmittel mit einem minimalen Anteil einer zweibasigen Säure oder unter Ersatz der zweibasigen Säure durch eine einbasige Säure verwendet. Obwohl derartige Maßnahmen zur Verbesserung im Hinblick auf die Ausfällung des Metallsalzes führen, ist die Aktivierungskraft jedoch vermindert und diese Verminderung in der Aktivierungskraft führt zu zahlreichen Lötdefekten.
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Übliche Flußmittel wenden Kolophoniumarten als Grundharze an. Wenn jedoch wie im Fall von Non-washing-Flußmittel ein Rückstand auf der Platte verbleibt, sind die Konsequenzen Rißbildung bei geringen Temperaturen und Abschälen des Rückstands durch Vibrationen usw.. Dies führt somit zu mangelhafter Verläßlichkeit bei verstärktem Eindringen von Feuchtigkeit. Daher wird manchmal ein synthetisches Harz, entweder einzeln oder in Kombination mit dem Kolophonium in dem Nonwashing-Flußmittel verwendet. Obwohl das synthetische Harz, verglichen mit der alleinigen Verwendung von Kolophonium, hinsichtlich des Rückstandsfilms eine verbesserte Qualität verleiht, tritt nach wiederholten Temperaturzyklus- und Schlagtests jedoch noch Rißbildung und Abschälen auf.
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ERFINDUNGSBESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Gegebenheiten ausgeführt und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Lötflußmittel bereitzustellen, das in verläßlicher Weise Korrosion und Isolationsdefekte, die aufgrund des Ausfällens von Metallsalz auftreten, und Rißbildung des Grundharzes kleinhalten kann.
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Das non-washing Lötflußmittel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfaßt 0,5–80 Gew.-% mindestens eines thermoplastischen Acrylharzes mit einem mittleren Molekulargewicht von 10000 oder weniger und 0,1–30 Gew.-% eines Aktivators, der eine zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 250 oder weniger und mindestens eine von einer einbasigen Säure mit einem Molekulargewicht von 150 bis 300 und einer zweibasigen Säure mit einem Molekulargewicht von 300 bis 600 umfasst.
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Die zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 250 oder weniger kann ausgewählt sein aus Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Aminobernsteinsäure und Diphensäure, und die einbasige Säure mit einem Molekulargewicht von 150 bis 300 kann ausgewählt sein aus Decansäure, Stearinsäure, Ölsäure, Anissäure, Benzoylbenzoesäure und Cuminsäure. Die zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 300 bis 600 kann beispielsweise ausgewählt sein aus SL-20 (Produkt von Okamura Oils), einem Veresterungsreaktionsprodukt von Diethylenglycol und Bernsteinsäureanhydrid und Dimeren von ungesättigten Fettsäuren.
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Wenn ein solches Flußmittel verwendet wird, zeigt die zweibasige Säure mit einem niederen Molekulargewicht von 250 oder weniger ausreichend Aktivität und gewährleistet somit zufriedenstellendes Lötvermögen. Außerdem unterstützen die einbasige Säure mit einem Molekulargewicht von 150 bis 300 und die zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 300 bis 600 zusätzlich die Aktivität, während sie das Metallsalz der zweibasigen Säure mit niederem Molekulargewicht auch in dem Flußmittelrückstand dispergieren, so daß es von dem hydrophoben Grundharz eingehüllt wird. Dies verhindert nicht nur durch Feuchtigkeit hervorgerufene Zersetzung und Ionisierung des Metallsalzes der organischen Saure in dem Rückstand, sondern verhindert auch die Ionisierung restlicher organischer Säure. Dadurch wird ein sehr verläßliches Flußmittel mit minimalen elektrischen Isolationsdefekten und geringer Korrosion und somit zufriedenstellendem Lötvermögen bereitgestellt.
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Bevorzugt ist erfindungsgemäß ein non-washing Lötflußmittel wobei die zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 250 oder weniger mit 0,1 bis 10 Gew.-% enthalten ist und die einbasige Säure oder die einbasige Säure und die zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 300 oder größer insgesamt mit 0,3–30 Gew.-% enthalten ist.
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Des weiteren bevorzugt ist ein non-washing Lötflußmittel, wobei die organische Säure in dem Flußmittel aus jenen mit Schmelzpunkten von 70°C und höher ausgewählt ist.
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Das non-washing Lötflußmittel gemäß der Erfindung umfaßt mindestens ein thermoplastisches Acrylharz mit einem mittleren Molekulargewicht von 10 000 oder weniger und einen Aktivator. Dieses hier ausgewählte Harz kann vorzugsweise ein Molekulargewicht von 10 000 oder weniger und ausgezeichnete Rißbeständigkeit und Schälfestigkeit aufweisen.
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Zur besseren Unterstützung der Aktivität kann der Säurewert des thermoplastischen Acrylharzes vorzugsweise mindestens 50 sein und da während des. Lötvorgangs ein weicher Zustand erforderlich ist, kann der Erweichungspunkt vorzugsweise 230°C oder darunter betragen. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, ein Monomer mit einer polymerisierbaren ungesättigten Gruppe, beispielsweise (Meth)acrylsäure oder ein Ester davon, Crotonsäure, Itaconsäure oder Maleinsäure (oder -anhydrid) oder ein Ester davon, (Meth)acrylnitril, (Meth)acrylamid, Vinylchlorid, Vinylacetat usw. mit einem Peroxid oder einer anderen Katalysatorart zu verwenden und die Polymerisation durch einen radikalischen Polymerisationsvorgang, wie Massepolymerisation, Flüssigpolymerisation, Suspensionspolymerisation oder Emulsionspolymerisation, zu bewirken.
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Der derzeitig verwendete Aktivator ist ein Halogenwasserstoffsalz von Ethylamin, Propylamin, Diethylamin, Triethylamin, Ethylendiamin oder Anilin oder eine organische Carbonsäure, wie Milchsäure, Zitronensäure, Stearinsäure, Adipinsäure oder Diphenylessigsäure.
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Gemäß der Erfindung kann ein Teil des vorstehend verwendeten Harzes auch ein üblicherweise verwendetes Kolophonium und/oder ein Derivat davon sein. Das Kolophonium und/oder dessen Derivat mag ein übliches Gummi, Tallöl oder Baumharz sein, wobei Derivate davon wärmebehandelte Harze, polymerisierte Kolophoniumharze, hydrierte Kolophoniumharze, formylierte Kolophoniumharze, Kolophoniumester, kolophoniummodifizierte Maleinsäureharze, kolophoniummodifizierte Phenolharze und kolophoniummodifizierte Alkydharze einschließen und es wird als Bindemittel zum gleichförmigen Auftragen des Aktivators auf das Metall verwendet.
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Wenn das erfindungsgemäße Floßmittel in flüssiger Form verwendet wird, kann ebenfalls ein Lösungsmittel dazugegeben werden. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise ein polares Lösungsmittel, das in der Lage ist, das Acrylharz, den Aktivator und die Kolophoniumkomponenten aufzulösen und ein Alkohollösungsmittel wird gewöhnlich verwendet, darunter Isopropanol, das besonders hinsichtlich Flüchtigkeit und Auflösung des Aktivators bevorzugt ist.
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Das Acrylharz mit einem Molekulargewicht von 10 000 oder weniger wird für die Erfindung in einer Menge von 0,5–80 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Floßmittel, eingesetzt. Mit weniger als 0,5 Gew.-% wird es schwierig, ein gleichmäßiges Auftragen des Aktivators auf das Metall während des Lötvorgangs zu erreichen. Somit entstehen Lötdefekte. Die Filmeigenschaften nach dem Lötvorgang sind ebenfalls verschlechtert. Damit sinkt die Beständigkeit gegen hohe Temperatur. Bei einem Wert höher als 80 Gew.-% steigt andererseits die Eigenviskosität des Floßmittels. Dies führt zu Problemen, nämlich zu mangelhafterem Lötvermögen, hervorgerufen durch Verdicken des Flußmittelfilms.
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Der Aktivator wird für die Erfindung in einer Menge von 0,1–30 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Flußmittel, eingesetzt. Mit weniger als 0,1 Gew.-% fehlt die Aktivität und dies führt zu mangelhaftem Lötvermögen. Bei mehr als 30 Gew.-% sind die Filmeigenschaften des Flußmittels verschlechtert und manchmal entsteht starke Hydrophilizität. Dies führt zu Korrosion und Isolationsdefekten. Wenn ein Lösungsmittel zugegeben wird, damit das erfindungsgemäße Flußmittel in flüssiger Form verwendet werden kann, wird das Lösungsmittel vorzugsweise mit 20–99 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Flußmittel, verwendet. Liegt das Lösungsmittel mit weniger als 20 Gew.-% vor, steigt die Viskosität des Flußmittels. Dies führt zu einem mangelhaften Beschichtungsvermögen des Flußmittels. Bei Vorliegen von mehr als 99 Gew.-% werden die wirksamen Komponenten (Acrylharz usw.) des Flußmittels zu stark verdünnt und das Lötvermögen wird dadurch mangelhaft.
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Des weiteren wird ein Lötflußmittel, geoffenbart umfassend mindestens ein thermoplastisches Acrylharz mit einem mittleren Molekulargewicht von 10 000 oder weniger, ein Monomer, das eine radikalisch polymerisierbare ungesättigte Doppelbindung enthält und einen Aktivator.
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Das zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ausgewählte Acrylharz kann vorzugsweise ausgezeichnete Rißbeständigkeit und Schälfestigkeit aufweisen und besitzt ein Molekulargewicht von 10 000 oder weniger. Zur besseren Unterstützung der Aktivität kann der Säurewert des Acrylharzes vorzugsweise mindestens 50 sein und da während des Lötvorgangs ein weicher Zustand erforderlich ist, kann der Erweichungspunkt vorzugsweise 230°C oder darunter betragen. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, ein Monomer mit einer polymerisierbaren ungesättigten Gruppe, beispielsweise (Meth)acrylsäure oder ein Ester davon, Crotonsäure, Itaconsäure oder Maleinsäure (oder -anhydrid) oder ein Ester davon, (Meth)acrylnitril, (Meth)acrylamid, Vinylchlorid, Vinylacetat usw., das durch radikalische Polymerisation mit Peroxid polymerisiert wurde, zu verwenden.
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Das eine radikalisch polymerisierbare ungesättigte Doppelbindung enthaltende, erfindungsgemäß verwendete Monomer kann vorzugsweise eines sein, bei dem mindestens 50 Gew.-% während des Lötvorgangs nach dem Erhitzen durch Verflüchtigung verlorengehen, da zuviel nach dem Lötvorgang verbleibender Rückstand davon bei Einwirkung von Wärme zur Erweichung oder Verflüssigung des Rückstands führen kann, wodurch dessen Haltbarkeit beeinträchtigt wird. Beispiele schließen (Meth)acrylsäure und Ester davon, Crotonsäure, Itaconsäure und Maleinsäure (oder -anhydrid) und Ester davon, (Meth)acrylnitril, (Meth)acrylamid, Vinylchlorid, Vinylacetat usw. ein und (Meth)acrylsäure und Ester davon sind besonders aus dem Blickwinkel geeigneter Reaktivität mit Halogenaktivatoren während des Erhitzens beim Lötvorgang geeignet. Der verwendete Aktivator ist vorzugsweise ein Halogenwasserstoffsalz von Ethylamin, Propylamin, Diethylamin, Triethylamin, Ethylendiamin oder Anilin oder eine organische Carbonsäure, wie Milchsäure, Zitronensäure, Stearinsäure, Adipinsäure oder Diphenylessigsäure.
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Gemäß dieser Erfindung kann ein Teil des vorstehend genannten Acrylharzes auch ein üblicherweise verwendetes Kolophonium und/oder ein Derivat davon sein. Das Kolophonium und/oder dessen Derivat mag ein übliches Gummi, Tallöl oder Baumharz sein, wobei Derivate davon wärmebehandelte Harze, polymerisierte Kolophoniumharze, hydrierte Kolophoniumharze, formylierte Kolophoniumharze, Kolophoniumester, kolophoniummodifizierte Maleinsäureharze, kolophoniummodifizierte Phenolharze und kolophoniummodifizierte Alkydharze einschließen und es wird als Bindemittel zum gleichförmigen Auftragen des Aktivators auf das Metall verwendet.
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Wenn das erfindungsgemäße Flußmittel in flüssiger Form verwendet wird, kann ebenfalls ein organisches Lösungsmittel damit vermischt werden. Das organische Lösungsmittel kann ein Alkohollösungsmittel, wie Ethylalkohol, Isopropylalkohol, Ethylcellosolv oder Butylcarbitol, ein Esterlösungsmittel, wie Essigsäureethylester oder Essigsäurebutylester, ein Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Toluol oder Terpenöl, oder ein Ketonlösungsmittel, wie Aceton oder Methylethylketon, sein. Unter diesen ist Isopropylalkohol hinsichtlich seiner Flüchtigkeit und Auflösung des Aktivators besonders bevorzugt.
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Das Acrylharz mit einem Molekulargewicht von 10 000 oder weniger wird vorzugsweise in einer Menge von 0,5–80 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Flußmittel, eingesetzt. Mit weniger als 0,5 Gew.-% wird es schwierig, ein gleichmäßiges Auftragen des Aktivators auf das Metall während des Lötvorgangs zu erreichen. Somit entstehen Lötdefekte. Die Filmeigenschaften nach dem Lötvorgang sind ebenfalls verschlechtert. Damit sinkt die Beständigkeit gegen hohe Temperatur. Bei einem Wert höher als 80 Gew.-% steigt andererseits die Eigenviskosität des Flußmittels. Dies führt zu Problemen, nämlich zu mangelhafterem Lötvermögen, hervorgerufen durch Verdicken des Flußmittelfilms.
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Das Monomer wird vorzugsweise in einer Menge von mindestens 1 Gew.-% bezogen auf das gesamte Flußmittel, verwendet, da mit weniger als 1 Gew.-% keine ausreichende Inaktivierung des Aktivators erreicht werden kann, wodurch ausreichende Korrosionsfestigkeit und Isolationseigenschaften nicht gewährleistet werden können. Der erfindungsgemäße Aktivator wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1–30 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Flußmittel, eingesetzt. Mit weniger als 0,1 Gew.-% fehlt die Aktivierungskraft und dies führt zu mangelhaftem Lötvermögen. Bei mehr als 30 Gew.-% sind die Filmeigenschaften des Flußmittels verschlechtert und manchmal entsteht starke Hydrophilizität. Dies führt zu Korrosion und Isolationsdefekten.
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Wenn ein Lösungsmittel zur Verwendung des erfindungsgemäßen Flußmittels in flüssiger Form zugegeben wird, wird das Lösungsmittel vorzugsweise mit 20–99 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Flußmittel, verwendet. Wenn das Lösungsmittel mit weniger als 20 Gew.-% vorliegt, steigt die Viskosität des Flußmittels. Dies führt zu einem mangelhaften Beschichtungsvermögen des Flußmittels. Bei Vorliegen von mehr als 99 Gew.-% werden die wirksamen Komponenten (Acrylharz usw.) des Flußmittels zu stark verdünnt und das Lötvermögen wird dadurch mangelhaft.
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In anderen Worten, da das Flußmittel gemäß der Erfindung ein vorstehend genanntes Acrylharz mit einem Molekulargewicht von 10 000 oder weniger und mit ausgezeichneter Biegsamkeit enthält, beobachtet man keine Rißbildung oder Abschälen beim Rückstandsfilm des Flußmittels, auch in Umgebungen, die Vibrationen ausgesetzt sind, wie im Motorraum eines Kraftfahrzeugs usw., während des Winters oder in kalten Gebieten oder bei häufigen Wärmezyklen von geringer Temperatur zu hoher Temperatur. Dadurch unterliegt der im Rückstand verbleibende Aktivator keiner Ionisierung aufgrund eindringender Feuchtigkeit und somit können Defekte der elektrischen Isolation und Korrosion verhindert werden.
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Auch wenn ein Kolophonium und/oder Derivat davon als Teil des Acrylharzes verwendet wird, vermischt es sich mit dem Acrylharz, das nach dem Lötvorgang sehr biegsam ist, unter Bildung eines rißbeständigen, abschälfesten Floßmittel films und verhindert die Freisetzung von aktiven Ionen des Aktivators im Rückstand. Dadurch wird eine hohe Verläßlichkeit gewährleistet.
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Da außerdem in dem Floßmittel der Erfindung anstelle eines Kolophoniums, das bei niederer Temperatur Rißbildung zeigt, ein hoch biegsames Acrylharz mit einem Molekulargewicht von 10 000 oder weniger verwendet wird, gibt es keine Rißbildung oder Abschälen des Rückstandsfilms des Floßmittels, auch in Umgebungen, die nach dem Lötvorgang Vibration bei Niedertemperatur ausgesetzt werden und somit können sowohl der elektrische Isolationswiderstand als auch die Korrosionsbeständigkeit aufrecht erhalten werden.
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Obwohl ein Teil des Acrylharzes durch ein Kolophonium und/oder ein Derivat davon ersetzt wird, ist die Sprödigkeit des Kolophoniums aufgrund des Gemisches zwischen dem Acrylharz und dem Kolophonium und/oder dessen Derivat verbessert und somit wird in Umgebungen, die Stößen oder Wärmezyklen ausgesetzt werden, Verläßlichkeit gewährleistet. Außerdem gestattet Erhitzen der eine radikalisch polymerisierbare ungesättigte Gruppe aufweisenden Verbindung durch die Löthitze, die eine Reaktion mit den aktiven Ionen in dem Flußmittelrest unter Verlust an Aktivität hervorruft, eine weitere Verbesserung des elektrischen Isolationwiderstands und der Korrosionsbeständigkeit.
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Die vorliegende Erfindung wird außerdem durch nachstehende Beispiele erläutert.
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Beispiel 1
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Sebacinsäure wurde als zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 250 oder weniger mit 1,0 Gew.-% und Stearinsäure wurde als einbasige Säure mit einem Molekulargewicht von 150 bis 300 mit 2,5 Gew.-% verwendet. Ein Acrylharz, insbesondere ein Acrylharz mit einem Säurewert von 100 und einem mittleren Molekulargewicht von 4500, wurde als Grundharz mit 6,2 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Flußmittel, verwendet. Ebenfalls wurde Anilinhydrobromid als Halogenaktivator mit 0,3 Gew.-% verwendet und Isopropylalkohol wurde als Lösungsmittel mit 90 Gew.-% verwendet.
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Diese Komponenten wurden sorgfältig aufgelöst und für dieses Beispiel gleichförmig zu einem Flußmittel dispergiert und das Flußmittel wurde verschiedenen Tests unterzogen. Die Prüfparameter waren elektrische Isolation, Korrosion, Ausdehnungsverhältnis und Lötvermögen. Die Isolation, Korrosion und das Ausdehnungsverhältnis wurden gemäß JIS-Z-3197 ermittelt. Das Lötvermögen wurde durch visuelle Beobachtung von Defekten, die nach dem Löten von Glas-Epoxid-Platten mit einer Strahllötvorrichtung erzeugt wurden, bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Beispiel 2
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Adipinsäure wurde als zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 250 oder weniger mit 0,8 Gew.-% verwendet, SL-20 wurde als zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 300 bis 600 mit 2,7 Gew.-% und Isopropylalkohol wurde als Lösungsmittel mit 86,5 Gew.-% zusammen mit denselben weiteren Komponenten wie in Beispiel 1 verwendet und die Komponenten wurden sorgfältig aufgelöst und zu einem Flußmittel für dieses Beispiel gleichförmig dispergiert. Die Ergebnisse der Prüfung dieses Flußmittels in derselben Weise wie in Beispiel 1 sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Beispiel 3
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Adipinsäure wurde als zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 250 oder weniger mit 0,8 Gew.-%, Cuminsäure wurde als einbasige Säure mit einem Molekulargewicht von 150 bis 300 mit 1,5 Gew.-%, ein Veresterungsprodukt von Diethylenglycol und Bernsteinsäureanhydrid als zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 300 bis 600 wurde mit 1,2 Gew.-% verwendet und Isopropylalkohol wurde als Lösungsmittel mit 87,5 Gew.-% verwendet. Die weiteren Komponenten waren dieselben wie in Beispiel 1 und die Komponenten wurden sorgfältig aufgelöst und zu einem Flußmittel für dieses Beispiel gleichförmig dispergiert. Die Prüfung wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Beispiel 4
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Phthalsäure wurde als zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 250 oder weniger mit 0,5 Gew.-%, Cuminsäure wurde als einbasige Säure mit einem Molekulargewicht von 150 bis 300 mit 1,5 Gew.-% verwendet und ein Veresterungsprodukt von Diethylenglycol und Bernsteinsäureanhydrid als zweibasige Säure mit einem Molekulargewicht von 300 bis 600 wurde mit 0,4 Gew.-% verwendet. Ein polymerisiertes Kolophonium wurde als Grundharz mit 3,3 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Flußmittel, eingesetzt und Anilinhydrobromid wurde als Halogenaktivator mit 0,3 Gew.-% verwendet. Isopropylalkohol wurde als Lösungsmittel mit 95 Gew.-% verwendet.
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Die Komponenten wurden sorgfältig aufgelöst und zu einem Flußmittel dieses Beispiels gleichförmig dispergiert. Die Ergebnisse der Prüfung dieses Flußmittels in derselben Weise wie in Beispiel 1 sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
| | Beispiele | Vergleichsbeispiele |
| | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 |
| Flußmittel-Zusammensetzung (Gew.-%) |
| Acrylharz | 6,2 | 6,2 | 6,2 | - | - | 8,9 |
| polymerisiertes Kolophonium | - | - | - | 3,3 | 4,2 | - |
| Sebacinsäure | 1,0 | 1,0 | - | - | - | - |
| Adipinsäure | - | 0,8 | 0,8 | - | - | 0,8 |
| Phthalsäure | - | - | - | 0,5 | 0,5 | - |
| Stearinsäure | 2,5 | 2,5 | 2,5 | - | - | - |
| Cuminsäure | - | - | 1,5 | 0,5 | - | - |
| SL-20 | - | 2,7 | - | - | - | - |
| Reaktionsprodukt von Diethylenglycol und Bernsteinsäureanhydrid | - | - | 1,2 | 0,4 | - | - |
| Anilinhydrobromid | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Isopropylalkohol | 90,0 | 86,5 | 87,5 | 95,0 | 95,0 | 90,0 |
| Testergebnisse |
| Isolationswiderstand (Ω) | anfänglich 500 h 1000 h | 8 × 1012 2 × 1012 2 × 1012 | 5 × 1012 1 × 1012 2 × 1012 | 6 × 1012 5 × 1012 3 × 1012 | 6 × 1012 2 × 1012 1 × 1012 | 1 × 1012 4 × 109 3 × 108 | 3 × 1012 7 × 109 1 × 109 |
| Korrosion | 500 h 1000 h | nichts nichts | nichts nichts | nichts nichts | nichts nichts | Korrosionsstellen | Korrosionsstellen |
| Ausdehnungsverhältnis (%) | 94 | 93 | 93 | 94 | 91 | 90 |
| Lötvermögen (% Defekte) | ≤ 1 | ≤ 1 | ≤ 1 | ≤ 1 | 2–3 | 2–3 |
| Rückstandsniederschlag | nicht vorliegend | nicht vorliegend | nicht vorliegend | nicht vorliegend | vorliegend | vorliegend |
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Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse für Beispiele 1 bis 4, zusammen mit den Ergebnissen für Vergleichsbeispiele 1 und 2, die nachstehend beschrieben werden.
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Vergleichsbeispiel 1
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4,2 Gew.-% eines polymerisierten Kolophoniums, 0,5 Gew.-% Phthalsäure und 0,3 Gew.-% Anilinhydrobromid als Aktivatoren und 95 Gew.-% Isopropylalkohol als Lösungsmittel wurden sorgfältig aufgelöst und gleichförmig zu einem Flußmittel dispergiert. Die Ergebnisse der Prüfung dieses Vergleichsbeispiels 1 in derselben Weise wie in Beispiel 1 sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Vergleichsbeispiel 2
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Das verwendete Grundharz war das in Beispiel 1 verwendete Acrylharz mit einem Säurewert von 100 und einem mittleren Molekulargewicht von 4500, eingesetzt mit 8,9 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Flußmittel. Adipinsäure wurde mit 0,8 Gew.-% und Anilinhydrobromid mit 0,3 Gew.-% als Aktivatoren eingesetzt und Isopropylalkohol wurde als Lösungsmittel mit 90 Gew.-% eingesetzt. Diese Komponenten wurden sorgfältig aufgelöst und zu einem Flußmittel gleichförmig dispergiert. Die Testergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 dargestellt.
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Wie Tabelle 1 deutlich zeigt, wies das Flußmittel der Beispiele keine Ausfällung von Metallsalzen von organischer Säure auf und besitzt somit im Gegensatz zu dem Flußmittel der Vergleichsbeispiele hohe Verläßlichkeit. Da außerdem das Flußmittel der Beispiele zusätzlich zu der zweibasigen Säure niederen Molekulargewichts und dem Halogenaktivator organische Säuren mit Metallsalz-dispergierender Wirkung enthält, war es auch mit einem Flußmittel mit einem geringen Feststoffanteil wie in Beispiel 4 möglich, ein zufriedenstellendes Ausdehnungsverhältnis und Lötvermögen zu erreichen.
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Beispiele 5 bis 8 werden nun beschrieben.
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Beispiel 5
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Ein Acrylharz mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 5000 und einem Säurewert von 100 wurde mit 5,7 Gew.-% des gesamten Flußmittels verwendet. Ein disproportioniertes Kolophonium wurde mit 3,0 Gew.-%, Adipinsäure mit 1,0 Gew.-% und Anilinhydrobromid mit 0,3 Gew.-% als Aktivatoren verwendet und Isopropylalkohol wurde als Lösungsmittel mit 90 Gew.-% verwendet. Die Komponenten wurden sorgfältig aufgelöst und zu einem Flußmittel gleichförmig dispergiert, das dann den vorstehend genannten Tests unterzogen wurde.
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Hier wurden die Tests für das Ausdehnungsverhältnis, die Isolation und die Korrosion wie in Beispiel 1 ausgeführt, während das Lötvermögen durch visuelle Beobachtung von Defekten, die nach dem Löten von Epoxidplatten mit einer Strahllötvorrichtung erzeugt wurden, entwickelt wurde und die Bedingungen für den Niedertemperaturtest waren 1000 Zyklen bei –30°C × 30 Minuten bis 85°C für 30 Minuten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
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Beispiele 6 und 7
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Das Verfahren in Beispiel 5 wurde unter Verwendung von 5,7 Gew.-% eines Acrylharzes mit einem Säurewert von 80 und einem mittleren Molekulargewicht von etwa 7000 als Acrylharz in Beispiel 6 und 8,7 Gew.-% eines Acrylharzes mit einem Säurewert von 50 und einem mittleren Molekulargewicht von etwa 4500 in Beispiel 7 wiederholt. Die weiteren Komponenten sind im einzelnen in Tabelle 2 dargestellt.
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Beispiel 8
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Die Leistung des Flußmittels in Pastenform wurde bewertet. Für die Zusammensetzung wurden 75 Gew.-% Acrylharz, aufgelistet in Tabelle 2, mit einem Säurewert von 65 und einem mittleren Molekulargewicht von 5500, ohne das disproportionierte Harz verwendet. Butylcarbitol wurde als Lösungsmittel mit 23,7 Gew.-% zusammen mit denselben aktiven Komponenten wie in Beispiel 5 verwendet. Tabelle 2
| | Beispiele | Vergleichsbeispiel |
| | 5 | 6 | 7 | 8 | 3 |
| Flußmittel-Zusammensetzung (Gew.-%) |
| Acrylharz | 5,7 | 5,7 | 8,7 | 75,0 | - |
| disproportioniertes Kolophonium | 3,0 | 3,0 | - | - | 8,7 |
| Adipinsäure | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Anilinhydrobromid | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Isopropylalkohol | 90,0 | 90,0 | 90,0 | - | 90,0 |
| Butylcarbitol | - | - | - | 23,7 | - |
| mittleres Molekulargewicht von Acrylharz | 5000 | 7000 | 4500 | 5500 | |
| Säurewert von Acrylharz | 100 | 80 | 50 | 65 | - |
| Testergebnisse |
| Ausdehnungsverhältnis (%) | 94 | 93 | 92 | 93 | 93 |
| Lötvermögen (% Defekte) | ≤ 1 | ≤ 1 | ≤ 1 | ≤ 1 | ≤ 1 |
| Isolationswiderstand nach Temperaturzyklus (Ω) | anfänglich 500 h 1000 h | 5 × 1012 2 × 1012 2 × 1012 | 8 × 1012 3 × 1012 2 × 1012 | 6 × 1012 3 × 1012 3 × 1012 | 4 × 1012 2 × 1012 2 × 1012 | 5 × 1012 6 × 109 5 × 108 |
| Korrosion nach Temperaturzyklus | 500 h 1000 h | nichts nichts | nichts nichts | nichts nichts | nichts nichts | Korrosionsstellen |
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Vergleichsbeispiel 3
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8,7 Gew.-% eines disproportionierten Kolophoniums, 1,0 Gew.-% Adipinsäure und 0,3 Gew.-% Anilinhydrobromid als Aktivatoren und 90 Gew.-% Isopropylalkohol als Lösungsmittel wurden sorgfältig aufgelöst und zu einem Flußmittel gleichförmig dispergiert. Dieselben Tests wie in Beispiel 5 wurden ausgeführt.
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Wie in Tabelle 2 deutlich dargestellt, zeigte das Flußmittel von Beispiel 5 ausgezeichneten Isolationswiderstand und Korrosionsbeständigkeit, verglichen mit üblichem Flußmittel, auch nach Temperaturzyklen.
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Für Beispiele 6 und 7 wurden eine Flußmittelkomponente auf Kolophoniumbasis und ein weiches Acrylharz verträglich gemacht, wodurch ihr gleichförmiges Auftragen ermöglicht wurde, unter Bereitstellung eines Flußmittels, das wenig Lötdefekte erzeugte und das bei geringer Temperatur und bei Vibrationen gegen Rißbildung beständig war. Somit sind sie als Lötflußmittel sehr geeignet und im Ergebnis wurde auch eine Kostenminderung verwirklicht, da sie vom ungewaschenen Typ sind.
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Beispiel 9
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Acrylharz mit einem mittleren Molekulargewicht unterhalb 10 000, insbesondere ein Acrylharz mit einem Säurewert von 120 und mit einem mittleren Molekulargewicht von 6500 wurde mit 8,7 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Flußmittel, verwendet. Adipinsäure wurde mit 1,0 Gew.-% und Ethylaminhydrochlorid mit 0,3 Gew.-% als Aktivatoren verwendet. Außerdem wurde der Methacrylsäureester 2-Ethylhexylmethacrylat als Monomer mit einer radikalisch polymerisierbaren ungesättigten Gruppe mit 4,5 Gew.-% und Isopropylalkohol wurde als Lösungsmittel mit 85,5 Gew.-% verwendet. Das in dieser Weise erhaltene Flußmittel wurde denselben Tests wie in Beispiel 5 unterzogen und lieferte die in Tabelle 3 gezeigten Ergebnisse.
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Beispiel 10
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Ein Acrylharz mit einem Säurewert von 60 und einem mittleren Molekulargewicht von 8000 wurde mit 5,7 Gew.-% verwendet und ein hydriertes Kolophonium wurde mit 3,0 Gew.-% verwendet, während die anderen Komponenten dieselben wie in Beispiel 9 waren. Denselben Verfahren wie in Beispiel 9 wurde gefolgt und die Prüfung ergab die in Tabelle 3 dargestellten Ergebnisse.
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Beispiel 11
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Ein Acrylharz mit einem Säurewert von 50 und einem mittleren Molekulargewicht von 5000 wurde mit 5,7 Gew.-% verwendet und das verwendete Monomer war Benzylmethacrylat, nämlich ein Methacrylsäureester. Die anderen Komponenten waren dieselben wie in Beispiel 10 und dasselbe Verfahren ergab ein Flußmittel mit den in Tabelle 3 dargestellten Ergebnissen.
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Beispiel 12
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Die Leistung des Flußmittels in Pastenform wurde in derselben Weise wie in Beispiel 8 bewertet. Für die Zusammensetzung wurden 78,7 Gew.-% des Acrylharzes mit einem Säurewert von 60 und mit einem mittleren Molekulargewicht von 6000 verwendet, Butylcarbitol wurde als Lösungsmittel mit 15,5 Gew.-% verwendet und die anderen Komponenten waren dieselben wie in Beispiel 9, wobei das Flußmittel unter Verwendung desselben Verfahrens erhalten wurde. Dieselben Tests wurden ausgeführt. Tabelle 3
| | Beispiele | Vergleichsbeispiel |
| | 9 | 10 | 11 | 12 | 4 |
| Flußmittel-Zusammensetzung (Gew.-%) |
| Acrylharz | 8,7 | 5,7 | 5,7 | 78,7 | - |
| hydriertes Kolophonium | - | 3,0 | 3,0 | - | 8,7 |
| Adipinsäure | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Ethylaminhydrochlorid | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| 2-Ethylhexylmethacrylat | 4,5 | 4,5 | - | 4,5 | - |
| Benzylmethacrylat | - | - | 4,5 | - | - |
| Isopropylalkohol | 85,5 | 85,5 | 85,5 | - | 90,0 |
| Butylcarbitol | - | - | - | 15,5 | |
| mittleres Molekulargewicht von Acrylharz Säurewert von Acrylharz | 6500 120 | 8000 60 | 4500 50 | 6000 60 | - |
| Testergebnisse |
| Ausdehnungsverhältnis (%) | 91 | 92 | 94 | 93 | 93 |
| Lötvermögen (% Defekte) | ≤ 1 | ≤ 1 | ≤ 1 | ≤ 1 | ≤ 1 |
| Isolations- widerstand nach Temperaturzyklus (Ω) | anfänglich 500 h 1000 h | 2 × 1013 5 × 1012 6 × 1012 | 3 × 1013 8 × 1012 6 × 1012 | 3 × 1013 6 × 1012 5 × 1012 | 5 × 1013 4 × 1012 5 × 1012 | 4 × 1012 3 × 109 5 × 108 |
| Korrosion nach Temperaturzyklus | 500 h 1000 h | nichts nichts | nichts nichts | nichts nichts | nichts nichts | Korrosionsstellen |
| restlicher Halogenanteil (%) | Vorheizen Aufschmelzen | 0,89 0,1 > | 0,90 0,1 > | 0,90 0,1 > | 0,90 0,1 > | 0,89 0,75 |
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Vergleichsbeispiel 4
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8,7 Gew.-% eines hydrierten Kolophoniums, 1,0 Gew.-% Adipinsäure und 0,3 Gew.-% Ethylaminhydrochlorid als Aktivatoren und 90 Gew.-% Isopropylalkohol als Lösungsmittel wurden sorgfältig aufgelöst und zu einem Flußmittel gleichförmig dispergiert. Dieses Flußmittel wurde in derselben Weise wie in Beispiel 9 geprüft.