DE2725701A1

DE2725701A1 - Flussmittel-zubereitung und deren verwendung in einem verfahren zur herstellung von gedruckten schaltungen

Info

Publication number: DE2725701A1
Application number: DE19772725701
Authority: DE
Inventors: Gordon Francis Arbib; Wallace Rubin
Original assignee: Multicore Solders Ltd
Current assignee: Multicore Solders Ltd
Priority date: 1976-06-11
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1977-12-22
Also published as: AR211186A1; IE45280B1; ZA772799B; IN146478B; DE2759915C1; BR7703776A; US4092182A; CH622659A5; DE2725701C2; AU502483B2; JPS52152846A; FR2354172A1; IE45280L; CH621277A5; FR2354172B1; HK20980A; HU177241B; SE8105378L; HU180180B; ES470622A1

Description

MÜLLER-BORE · DEUFEL · SCHÖK · KERTEL

PATENTANWÄLTE

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALTVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. OIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

-7. JUN11977

u 2509

Anmelder: MULTICORE SOLDERS LIMITED,

Wood Lane End., Hemel Mepstead,
HSRTFQRDSHIRE HP2 4RF / England

Flußmittel-Zubereitung und deren Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen

Priorität: Britische Patentanmeldung Nr. 24 410/76
vom 11. Juni 1976

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MÜNCHEN 8β · SIEDERTSTn. 4 · POSTFACH 880720 · ICADEL: MUEBOPAT · TEL. (089) 474003 · TELEX 3-34283

»IÜLLER-BORE · DEUFEL - SOHÖi>^T · HIiRTBL

PAT E N TA KT WA LT E

DR. WOLFGANG MÜLLER-ΒΟΗί (PATENTANWALT VON 1927 - 197S) OR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CH EM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

Die Erfindung betrifft eine Flußmittel-Zubereitung bzv/. -Zusammensetzung bzw. -Mischung (nachfolgend stets als Flußmittel-Zubereitung bezeichnet) und deren Verwendung zur Herstellung von gedruckten Schaltungen. Sie betrifft allgemein das Weichlöten sowie eine neue Zubereitung für die Verwendung beim Weichlöten, speziell, jedoch nicht ausschließlich, für die Verwendung in der Elektro- und elektronischen Industrie.

Das Löten mit einem Weichlot, d.h. einer unterhalb etwa 400⁰C schmelzenden Zinn-Blei-Legierung, wird in großem Umfange in der Elektro- und in der elektronischen Industrie angewendet, z.B. zum Zusammenbau von gedruckten Schaltungen, elektronischen Komponenten und elektrischen Leitern (Leitungen). Zur Herstellung einer zufriedenstellenden Lötverbindung muß zusammen mit dem Weichlot ein Flußmittel (Schmelzmittel) verwendet werden, um irgendwelche restlichen Oberflächenoxidfilns zu entfernen und dadurch eine saubere Oberfläche zu schaffen und um die Oberflächenspannung des geschmolzenen Lötmittels zu vermindern und damit eine gute Benetzung der Oberfläche durch das Lötmittel zu fördern. Die Flußmittel (Schmelzmittel) für das Weichlöten können in solche vom

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MCXCHEN 88 · SIEBEItTSTR. 4 · POSTFACH 860720 · KABEL·: MUEBOPAT · TEL. (08D) 174003 · TELEX 3-24283

-f-

korrosiven, mäßig-korrosiven oder nicht-korrosiven Typ eingeteilt werden. In der elektronischen Industrie ist es normalerweise wichtig, ein Flußmittel zu verwenden, das nicht-korrosiv ist, d.h. ein Flußmittel, das nach der Verwendung beim Löten einen Rückstand ergibt, der im wesentlichen inert ist und deshalb die Lötverbindung, insbesondere unter feuchten Bedingungen, nicht merklich korrodiert. Bei den nicht-korrosiven Flußmitteln handelt es sich in der Regel um Flußmittel auf Naturharzbasis, z.B. solchen aus Baumharz oder Gummiharz. Harz (auch als Kolopholium bekannt) ist im Prinzip ein Gemisch aus Harzsäuren, deren Hauptkomponente die Abietinsäure ist. Das Harzflußmittel kann eine geringe Menge eines Zusatzes enthalten, der allgemein als Aktivierungsmittel bekannt ist und die Flußmittelwirkung des Harzes (Rosins bzw. Kolophoniums) verbessert. Solche Harzflußmittel können als ein oder mehrere Kerne bzw. Seelen in Lötmitteldrähte eingearbeitet werden oder sie können in Form von Lösungen oder Pasten verwendet werden.

Ein Nachteil, der bei der Verwendung von Harzflußmitteln zum Weichlöten, insbesondere in der elektronischen Industrie, wo zahlreiche Lötverbindungen (Lötstellen) in schneller Folge hergestellt werden müssen, auftritt, ist der, daß unangenehme Gerüche entstehen können, wenn das Harzflußmittel erwärmt wird.

Es wurde nun gefunden, daß eine Zubereitung, Zusammensetzung bzw. Mischung, die einen Ester eines Polyhydroxyalkohols, insbesondere Ester mit einem höheren Molekulargewicht, enthält, als Flußmitteimaterial zum Weichlöten verwendet werden kann, und daß solche Zubereitungen auf Esterbasis einen geringeren Grad der Rauchbildung aufweisen als die konventionellen Flußmittel auf Harzbasis, wenn sie unter entsprechenden (ähnlichen) Bedingungen verwendet werden. Diese

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Zubereitungen auf Esterbasis können auch andere technische Vorteile gegenüber konventionellen Flußmitteln auf Harzbasis haben, wie z.B, die, daß sie transparente Rückstände bilden, wodurch es leichter ist, die Lötverbindungsstellen zu kontrollieren, daß sie flexible Rückstände bilden, welche die Vibrationsbeständigkeit der Lötverbindungsstellen verbessern, und daß sie eine Hochtemperaturbeständigkeit aufweisen. Sie können auch weniger sauer als Harze sein und auch eine geringere Neigung haben, eine Korrosion an den Lötverbindungsstellen hervorzurufen.

Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Zubereitung (Zusammensetzung oder Mischung), die sich für die Verwendung als Flußmittel beim Weichlöten eignet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie als wesentlichen Bestandteil

(1) mindestens einen Ester eines Polyhydroxyalkohols enthält. Der einfachste dieser Ester hat ein Molekulargewicht von etwa 90· Die Zubereitung enthält auch als wesentlichen Bestandteil

(2) mindestens einen weiteren Bestandteil, der ausgewählt wird aus der Gruppe:

a) der organischen Säuren, die in dem Ester eines Polyhydroxyalkohols im geschmolzenen Zustand im wesentlichen löslich sind,

b) der Flußmittel-Aktivatoren und

c) der Flußmittelrückstands-Härter,

Der Ester eines Polyhydroxyalkohols muß in der Zubereitung in einer Menge von mindestens 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesacitgewicht der Bestandteile (1) und (2), vorliegen.

Bei dem Ester, der vorzugsweise ein Molekulargewicht von mindestens 300, insbesondere ein solches innerhalb des Bereiches von 300 bis 3000,hat und der bei Raumtemperatur fest ist,

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kann es sich um einen solchen handeln, der gebildet wird durch Umsetzung eines Polyhydroxyalkohols, wie z.B. Diäthylenglykol, Neopentylglykol, Glycerin, Triäthylenglykol, Dipropylenglykol, Trimethyloläthan, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Sorbit, Mannit, Inosit oder Saccharose, mit einer organischen Mono- oder Polycarbonsäure. Geeignete Säuren können ausgewählt werden aus gesättigten Fettsäuren, wie z.B. Essigsäure oder Stearinsäure, aus ungesättigten Fettsäuren, wie z.B. Ölsäure, oder aus aromatischen oder cyclischen Carbonsäuren, wie z.B. Benzoesäure, Abietinsäure oder modifizierte Abietinsäuren. Ester, die sich als besonders geeignet erwiesen haben, sind solche, die abgeleitet sind von Polyhydroxyalkoholen, die 2 bis 8, vorzugsweise 3 bis 6 Hydroxylgruppen enthalten, wie z.B. Pentaerythrittetraacetat, Pentaerythrittetrastearat, Pentaerythrittetraoleat, Pentaerythrittetrabenzoat, Mannithexaacetat, Triäthylenglykoldibenzoat, Glyceryltribenzoat, Neopentylglykoldibenzoat, Trimethylolathantribenzoat und Saccharoseoctaacetat.

Bei der organischen Säure (a), die in die Flußmittelzubereitung als Hilfsflußmittel eingearbeitet werden kann, um diesem eine ausreichende Acidität zu verleihen, so daß der Ester als Flußmittel fungieren kann, kann es sich um eine aliphatische oder aromatische Mono- oder Polycarbonsäure, wie z.B. Stearinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Linolsäure, Benzoesäure oder Salicylsäure, handeln. Die Menge der in der Flußmittelzubereitung vorhandenen organischen Säure reicht mindestens aus, um zu bewirken, daß der Ester als Flußmittel fungieren kann, mid in allgemeinen ist diese Menge so groß, daß sie dem Ester ein Fließvermögen verleiht, das äquivalent zu demjenigen von Harz (Rosin) ist. Die Menge der vorhandenen organischen Säure übersteigt normalerweise 20 Gew.-% der gesamten Zubereitung nicht.

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Die Flußmittel zubereitung kann einen Flußmittelaktivator ("b) enthalten zur Verbesserung der Flußmittelaktivität (d.h. der Geschwindigkeit des Fließens bzw. Schmelzens) des Esters. Diese Aktivatoren können ausgewählt werden aus organischen Säuren, wie z.B. solchen, wie sie oben angegeben worden sind, Sulfonsäuren, z.B. Dinonylnaphthaiinsu 1-fonsäure, und aliphatischen und aromatischen Aminen und Hydrohalogeniden davon, wie z.B. Glycin, Octadecylamin, Nikotinsäure, Cyclohexylaminhydrochlorid, 2-Chloräthylmorpholinhydrochlorid, Diäthylaminhydrochlorid, Triäthylaminhydrobromid und Anilinhydrochlorid. Die Menge des in der Flußmittelzubereitung enthaltenen Aktivators sollte normalerweise 20 Gew.-% der gesamten Zubereitung nicht übersteigen.

Da die Ester von Polyhydroxyalkoholen im allgemeinen wachsartig oder weich sind oder bis zum Aushärten zu einem harzartigen Zustand nach dem Erhitzen auf die Verlötungstemperatüren und nach dem Abkühlenlassen einige Zeit benötigen, kann erforderlichenfalls ein Flußmittelrückstand-Härter (c) in die Flußmittelzubereitung eingearbeitet werden, bei dem es sich um einen Ester, z.B. Saccharosebenzoat, oder ein Abietinsäurederivat, wie z.B. ein polymerisiertes Harz (Rosin) oder einen Ester einer modifizierten Abietinsäure, z.B. einen Pentaerythritester eines maleinierten Harzes (Rosins), handeln kann. Diese Flußmittelrückstands-Härter sollten einen erhöhten Schmelzpunkt, d.h. einen Schmelzpunkt von mindestens 100⁰C, vorzugsweise einen Schmelzpunkt innerhalb des Bereiches von 100 bis 200°C, aufweisen. Die Menge des in der Flußmittelzubereitung enthaltenen Härters sollte normalerweise 20 Gew.-?£ der gesamten Zubereitung nicht übersteigen.

Wenn ein einzelner zusätzlicher Bestandteil die Funktion von 2 oder mehreren der Bestandteile (a), (b) und (c) ausübt,

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kann die Menge dieses Bestandteils in der Flußmittelzubereitung kumulativ sein, d.h., wenn beispielsweise ein einziger Bestandteil alle drei Funktionen ausübt, können bis zu 60 Gew.-% der Zubereitung aus diesem Bestandteil bestehen.

Die erfindungsgemäße Flußmittelzubereitung ist, wenn sie für die Verwendung in der elektronischen Industrie bestimmt ist, zweckmäßig mit einer Weichlotlegierung kombiniert (assoziiert) zur Herstellung einer Flußmittel-Lötzubereitung, zweckmäßig eines Lötmitteldrahtes mit Flußmittelkern (Seele), d.h. eines langgestreckten Elementes aus einer Weichlotlegierung mit einem im wesentlichen nicht-unterbrochenen Kern oder einer Vielzahl von getrennten Kernen aus der Flußmittelzubereitung, der bzw. die sich im Innern des langgestreckten Elementes in Längsrichtung erstreckt bzw. erstrecken. Der Lötmitteldraht mit Flußmittelkern (Seelendraht) enthält vorzugsweise mindestens fünf getrennte Kerne (Seelen) aus dem Flußmittel, die im wesentlichen symmetrisch in bezug auf die Längsachse des Drahtes angeordnet sind wie im Falle des Lötmitteldrahtes mit einem Harzkern (einer Harzseele), wie er unter dem Warenzeichen "ERSIN Multicore 5-Core Solder" vertrieben wird. Der Lötmitteldraht mit Flußmittelkern (Flußmittelseele) kann hergestellt werden durch Extrudieren der Lötlegierung unter Bildung eines langgestreckten Drahtes unter gleichzeitiger Einführung der Flußmittelkerne. Es sei darauf hingewiesen, daß zur Herstellung eines Lötmitteldrahtes mit Flußmittelkern nach dem vorstehend angegebenen Verfahren die erfindungsgemäße Flußmittelzubereitung im allgemeinen einen Ester eines Polyhjrdroxyalkohols mit einem Schmelzpunkt, der niedriger ist als der Schmelzpunkt der Weichlotlegierung, aus der der Lötmitteldraht besteht, enthalten sollte, so daß die Flußmittelzubereitung im geschmolzenen Zustand in die Lötmittellegierung eingeführt werden kann. Nach der Einarbeitung

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ORIGINAL INSPECTED

der Flußmittelkerne (Flußmittelseelen) in den Lötmitteldraht kann der Durchmesser des extrudierten Drahtes beispielsweise durch Walzen oder Ziehen vermindert werden.

Anstelle eines Lötmitteldrahtes mit Flußmittelkern (Flußmittelseele) kann die Flußmittel-Lötmittel-Zubereitung auch in Form anes Lötmittelbandes oder in Form von Lötmittelvorformen, z.B. in Form von Platten, Ringen, Pellets oder Scheiben, vorliegen, die aus dem Lötmittelband ausgestanzt sein können.

Bei der in den oben genannten Flußmittel-Lötmittel-Zubereitungen verwendeten Weichlotlegierung kann es sich um eine Zinn-Blei-Legierung handeln, die mindestens 1 Gew.-% Zinn und als Rest Blei enthält. Bei der Legierung kann es sich beispielsweise um eine 60/40 Zinn/Blei-Legierung handeln. Gewünschtenfalls kann die Legierung auch geringere Mengenanteile an einem oder mehreren anderen Metallen, wie z.B. bis zu 7 % Antimon, bis zu 4- % Kupfer, bis zu 20 % Cadmium oder bis zu 10 % Silber enthalten, abgesehen von irgendwelchen zufälligen Elementen und/oder Verunreinigungen.

In den nachfolgend angegebenen Beispielen, auf die die Erfindung jedoch keineswegs beschränkt ist, werden erfindungsgemäße Flußmittelzubereitungen, die in fester Form vorliegen, näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde eine feste Flußmittel-Zubereitimg hergestellt durch homogenes Mischen der nachfolgend angegebenen Bestandteile bei erhöther Temperatur:

Pentaerythrittetrabenzoat 92 Gew.-%

Adipinsäure 1,5 "

Nikotinsäure 1,5 "

Saccharosebenzoat 5 "

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Beispiel 2

Es wurde eine feste Flußmittel-Zubereitung hergestellt durch homogenes Mischen der nachfolgend angegebenen Bestandteile bei erhöhter Temperatur:

Pentaerythritetrabenzoat 92 Gew.-%

Adipinsäure 1,5 "

2-Chloräthyl-morpholinhydrochlorid 1,5 "

polymerisiertes Harz (Kolophonium) 5 "

Beispiel 3

Aus den nachfolgend angegebenen Bestandteilen wurde eine feste Flußmittel-Zubereitung hergestellt:

Trimethyloläthantribenzoat 80 Gew.-%

Benzoesäure 3 "

Cyclohexylaminhydrochlorid 2 "

dimerisiertes Harz (Kolophonium) 15 "

Der Tribenzoatester und das dimerisierte Rosin wurden bei 160°C gemeinsam geschmolzen. Die Mischung wurde dann auf 120°C abkühlen gelassen und die Benzoesäure und das Cyclohexylaminhydrochlorid wurden danach zugegeben. Die Temperatur wurde langsam unter Rühren auf 150°C erhöht, bis eine klare Lösung erhalten wurde. Diese wurde dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, wobei man die gewünschte Flußmittel-Zubereitung erhielt.

Beispiel 4-

Aus den nachfolgend angegebenen Komponenten wurde analog zu der in Beispiel 3 beschriebenen V/eise eine feste Flußmittel-Zubereitung hergestellt:

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Pentaerythrittetrabenzoat 80 Gew.-%

Trimethyloläthantribenzoat 5 "

Sebacinsäure 5 "

polymerisiertes Harz (Kolophonium) 10 "

Beispiel 5

Unter Verwendung der nachfolgend angegebenen Bestandteile wurde analog zu der in Beispiel 3 beschriebenen Weise eine feste Flußmittel-Zubereitung hergestellt:

Pentaerythrittetrabenzoat 90 Gew.-%

Adipinsäure 3 "

2-Chloräthylmorpholinhydrochlorid 2 " Pentaerythritester eines maleinierten

Harzes (Kolophoniums) 5 "

Eine feste Lötlegierung, bestehend aus 6^ Gew.-% Zinn und 40 Gew.-% Blei, wurde zu einer langgestreckten Draht extrudiert, der 5 symmetrisch angeordnete, zylindrische Hohlräume aufwies, die sich innerhalb des Drahtes erstreckten, in die gleichzeitig die oben genannte Flußmittel-Zubereitung im geschmolzenen Zustand eingeführt wurde unter Bildung eines Lötmitteldrahtes mit Flußmittelkern (Flußmittelseele), dessen Durchmesser dann durch Ausziehen vermindert wurde. Der dabei erhaltene Dpaht wurde dann auf ein Rad (Spule) einer geeigneten Größe aufgewickelt.

Der auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Lötnitteldraht mit Flußmictelkern (Flußmittelseele) v/urde dann zusammen mit einem Lötfcolbenbei 280°C zum Löten/von elektrischen Kontakten verv/endet. Während des Lötvorganges trat praktisch keine Rauchbildung auf im Gegensatz zu einem ähnlichen Lötmitteldraht mit Harzkern (Harzseele), bei dem bei

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seiner Verwendung unter den gleichen Bedingungen eine beträchtliche Menge an Rauch gebildet wurde.

Bei der Herstellung von gedruckten Schaltungsanordnungen, wie sie beispielsweise in elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, umfaßt ein konventionelles System die Herstellung eines Kupferschaltungsleitungsmusters auf einer mit Kupfer beschichteten Kunststofflaminatplatte durch Aufbringen eines Ätz-Resistmaterials, im allgemeinen unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens, auf die Flächen, auf denen Kupferleitungen bzw. Kupferleiter erwünscht sind, das anschließende Abätzen des nicht-beschichteten Kupfers, beispielsweise mittels einer Eisen(III)chloridlösung von der Platte, das Entfernen des Ätzresistmaterials von der Platte, das Aufbringen eines Lötmittel-Resistmaterials, im allgemeinen durch Siebdrucken, auf die Flächen der gedruckten Schaltungsplatte, auf die anschließend kein Lötmittel aufgebracht zu werden braucht, und das anschließende Aufbringen eines Schutzüberzuges auf die Platte, wenn die Platte, wie dies in der Regel dor Fall ist, vor dem Aufbringen der erforderlichen Komponenten auf dieselbe gelagert werden soll, wobei es sich bei dem Ubereug entweder um einen Zinn/Blei-Lötmittelüberzug oder um einen chemischen Konservierungslack handelt, der vor dem Aufbringen des Flußmittels und vor dem Verlöten nicht entfernt zu werden braucht. Danach werden die erforderlichen Komponenten auf der gedruckten Schaltungsplatte befestigt durch Hindurchführen der Anschlußdrähte der Komponenten durch die in.der.Platte, vorgesehenen Löcher und durch Verbinden derselben mit den gedruckten Kupferschaltungsleitern durch Verlöten. Das Verlöten kann von Hand, beispielsweise unter Verwendung eines Lötkolbens und eines Lötmitteldrahtes mit Flußmittelkern (Flußmittelseele) oder automatisch in der V/eise durchgeführt werden, daß man zuerst ein flüssiges Flußmittel aufbringt, beispielsweise durch Aufbürsten, Eintauchen unter die Oberfläche eines Flußmittelbades, Aufsprühen, Aufwalzen, Aufbringen des Flußmittels

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in Form einer Welle, d.h. durch Darüberhinwegleiten einer stehenden Welle des flüssigen Flußmittels, oder durch Aufschäumen des Flußmittels, d.h. durch Darüberhinwegleiten einer stehenden Welle von geschäumtem Flußmittel, und anschließendes Aufbringen eines Lötmittels auf die dabei erhaltene, mit dem Flußmittel versehene gedruckte Schaltungsanordnung, beispielsweise durch Tauch-, Schlepp-, Stauoder Kaskadenlöten oder durch Wellenlöten, d.h. durch Darüberhinwegleiten einer stehenden Welle aus dem geschmolzenen Lötmittel. Um die Zuverlässigkeit der auf diese Weise hergestellten Lötverbindungen zu gewährleisten, werden die Komponentenleitungsdrähte normalerweise während der Herstellung der Komponenten mit einer Zinn-Blei-LÖtlegierung beschichtet. Schließlich v/erden die bei der Verlötung erhaltenen Flußmittelrückstände im allgemeinen entfernt und häufig wird ein Schutzüberzug auf die vervollständigte gedruckte Schaltungsanordnung aufgebracht unter Anwendung von Aufbürst-, Eintauch- oder Aufsprühverfahren, um die Anordnung gegen die nachträgliche Beeinträchtigung, die beispielsweise eine Folge der Verwendung in einer korrosiven Atmosphäre ist, zu schützen.

Die erfindungsgemäßen Flußmittel-Zubereitungen können in Form einer Flüssigkeit hergestellt werden durch Auflösen der Bestandteile in einem organischen Lösungsmittel, dessen Auswahl von der gewünschten Viskosität und der gewünschten Trocknungsgeschwindigkeit der flüssigen Flußmittelzusammensetzung abhängt. Derartige erfindungsgemäße flüssige Flußmittelzusammensetzungen können mit Vorteil für die Herstellung von gedruckten Schalfcu.n^sanordimnp-en verwendet werden, da sie die Vereinfachung der vorstehend beschriebenen normalen Systeme ermöglichen und dadurch die Herabsetzung der Produktionskosten für die gedruckten Schaltungsanordnungen ermöglichen. Dadurch können die erfindungsgemäßen flüssigen Flußinittelzubereitungen, wenn sie auf eine saubere, mit Kupfer beschichtete Kunststofflaminatplatte,

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beispielsweise unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens, aufgebracht werden, als Ätzresistmittel in der nachfolgenden Ätzstufe wirken und sie können auf der gedruckten Schalttafel als Schutzüberzug für das in der Ätzstufe erzeugte Kupferschaltungsleitermuster verbleiben, so daß die Tafeln leicht gelagert werden können für die spätere eventuelle Verwendung in Lötverfahren. Wenn für die Verwendung erforderlich, können auf den gedruckten Schalttafeln die erforderlichen Komponenten befestigt werden durch Einführen der Anschlußdrähte durch die in der Tafel erzeugten Löcher nach dem Ätzen und Verbinden derselben mit den gedruckten Schaltungsleitern durch Aufbringen eines Lötmittels, ohne daß eine vorausgehende, getrennte, weitere Aufbringung von Flußmittel auf die gedruckte Schalttafel erforderlich ist, vorausgesetzt, daß die Komponenten-Anschlußdrähte in einem lötbaren Zustand vorliegen. Die beim Löten erhaltenen Flußmittelrückstände müssen normalerweise nicht entfernt werden und sie können als endgültiger Schutzüberzug wirken.

Aus den vorstehenden Angaben ist ohne weiteres ersichtlich, daß durch Verwendung der erfindungsgemäßen flüssigen Flußmittelzubereitungen im Vergleich zu dem konventionellen Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungsanordnungen, wie weiter oben beschrieben, die Herstellung von solchen Anordnungen stark vereinfacht und damit die Notwendigkeit der Verwendung einer großen, komplexen und teuren Vorrichtung in mehreren Produktionsstufen und auch die Verwendung eines entflammbaren flüssigen Flußmittels auf der Lötmittelverbindungsanlage vermieden v/srden kann, da der Flußmittelauftrag begrenzt werden kann auf die bekannte sonstige Tafel- oder Komponentenproduktion. Falls jedoch gewünscht, können die erfindungsgemäßen flüssigen Flußmittel-Zubereitungen anstelle der bekannten flüssigen Flußmittel in einer konventionellen Produktionsanlage verwendet werden.

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Die erfindungsgemäßen flüssigen Flußmittel-Zubereitungen können, v/ie weiter oben erwähnt, hergestellt werden durch Auflösen der Bestandteile in einem geeigneten organischen Lösungsmittel oder in einem Gemisch solcher Lösungsmittel. Geeignete Lösungsmittel können ausgewählt werden aus Ketonen, wie z.B. Methylisobutylketon und Aceton, Alkoholen, wie z.B. Isopropanol, und aromatischen Lösungsmitteln, wie z.B. Toluol und Xylol.

Die erfindungsgemäßen Flußmittel-Zubereitungen enthalten, wenn sie in flüssiger Form vorliegen, mindestens 4-0, zweckmäßig mindestens ^O Gew.-% des Esters eines Polyhydroxyalkohols, bezogen auf den Feststoffgehalt der Zubereitung, während sie in flüssiger Form vorzugsv/eise mindestens 80, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% des Esters, bezogen auf die gesamte Zubereitung, enthalten.

In den folgenden Beispielen werden erfindungsgemäße flüssige Flußmittel-Zubereitungen näher erläutert, ohne daß die Erfindung jedoch darauf beschränkt ist.

Beispiel 6

Aus den nachfolgend angegebenen Bestandteilen wurde eine Flußmittel-Zubereitung in flüssiger Form hergestellt:

Pentaerythrittetrabenzoat 15 Gew.-%

dimerisiertes Harz (Kolophonium) 4- "

2-Chloräfeh7lrp.orpholinh,ydrcchlorid 1 "

Methylisobutylketon 80 "

Beispiel 7

Unter Verwendung der folgenden Bestandteile wurde eine Flußmittel-Zubereitung in flüssiger Form hergestellt:

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	12	2725
	6	Gew.-%
Trimethyloläthantribenzoat	2	It
polymerisiertes Harz (Kolophonium)	40	Il
Adipinsäure	40	It
Methylisobutylketon		Il
Aceton
Beispiel 8

15	Gew,-
1	Il
5	Il
58	Il
21	ti

Pentaerythrittetrabenzoat Cyclohexylaminhydrochlorid Pentaerythritester eines maleinierten Harzes (Kolophoniums) !Toluol Aceton

Beispiel 9

Pentaerythrittetrabenzoat Adipinsäure Pentaerythritester eines maleinierten Harzes (Kolophoniums) Toluol Aceton

Dia folgenden Beispiele erläutern die Verwendung der erfindungsgemäßen flüssigen Flußmittel-Zubereitungen bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen.

10	Gew.-%
1	Il
10	Il
58	Il
21	Il

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Beispiel 10

Die in dem obigen Beispiel 6 beschriebene Flußmittel-Zubereitung wurde mittels einer Bürste auf eine saubere, mit Kupfer beschichtete Kunststofflaminat-Tafel aufgebracht, um darauf ein Muster zu erzeugen, in dem Kupferschaltungsleiter (-leitungen) geformt werden mußten. Die dabei erhaltene Tafel wurde bei Raumtemperatur etwa 15 Minuten lang trocknen gelassen und dann in eine Eisen(III)chloridätzlösung eingetaucht, aus der sie nach etwa 15 Minuten v/ieder herausgenommen wurde. Die Ätzlösung hatte den gesamten freiliegenden Kupferüberzug entfernt, wobei nur das erforderliche Kupfermuster zurückblieb, das von der Flußmittel-Zubereitung überzogen war, die als Itzresistmaterial gewirkt hatte. Die Tafel wurde dann bei Raumtemperatur in fließendem Wasser gewaschen und getrocknet. Nach dem künstlichen Altern unter feuchten Bedingungen wurde die Tafel getrocknet und betrachtet, wobei festgestellt wurde, daß sie noch einen klaren Flußmittel-Zubereitungsüberzug auf dem Kupferleitungsniuster aufwies. Die Tafel wurde dann auf konventionelle Weise über eine stehende Welle von geschmolzenem Lötmittel hinweggeführt, ohne daß weiter ein vorhergehender Auftrag von flüssigem Flußmittel oder Lösungsmittel erfolgte. Dieser Arbeitsgang wurde in einer konventionellen Wellen-Lötvorrichtung durchgeführt, in welcher die Vorerwärmungsstufe vor der Lötstufe auf 90°C eingestellt wurde, in der jedoch die flüssige Flußmittel-Auftragsstufe abgeschaltet war. Das in der Lotstufe verwendete Lötmittel stellte eine 60/40 Zinn/Blei-Legierung dar, die bei einer Temperatur von 2.50⁰C: verwendet wurde. Nachdem die Tafel über die Lötmittelwelle hinweggeführt worden war, wurde sie betrachtet und es wurde gefunden, daß das Kupferleitungsmuster vollständig verlötet war mit einem ebenen, gleichmäßig geschmolzenen Lötmittelüberzug.

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Beispiel 11

Der Lösungsmittelgehalt in der in dem obigen Beispiel 6 beschriebenen flüssigen Flußmittel-Zubereitung wurde so eingestellt, daß die Zubereitung unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens auf eine Kupfer-Kunststofflaminattafel aufgedruckt werden konnte. Die Zubereitung wurde dann durch Siebdrucken auf eine saubere, mit Kupfer beschichtete Kunststofflaminattafel aufgebracht unter Bildung eines Musters, in dem die Kupferschaltungsleitungen geformt werden mußten. Die Tafel wurde dann geätzt, gewaschen und getrocknet wie in Beispiel 10 angegeben, danach wurden an den Stellen, an denen später die Komponentenleitungen durch die Tafel hindurchgeführt wurden, Löcher in die Tafel eingestanzt. Anschließend wurden elektronische Komponenten mit Leitungen, die mit der gleichen Flußmittel-Zubereitung beschichtet waren, auf der unbeschichteten Seite der Tafel befestigt, indem man die Leitungen durch die jeweils ausgestanzten Löcher zu der Seite der Tafol mit dem Kupfer-Leitungsmuster hindurchführte, und die dabei erhaltene Anordnung passierte dann die Vorerwärmungsstufe und danach die Lötstufe einer konventionellen Wellenlötvorrichtung auf die in Beispiel 10 beschriebene Weise. Die dabei erhaltene fertige gedruckte Schaltungsanordnung wies perfekt verlötete Verbindungsstellen (Lötstellen) auf.

Wie weiter oben in Verbindung mit den konventionellen Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungsanordnungen ang-sgebe/i, '.verden die Komponenten-Leitungsdrähte im allgemeinen vor dem Befestigen der Komponenten auf der gedruckten Schaltungstafel mit einem Lötmittel beschichtet. Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen flüssigen Flußmittel-Zubereitungen ebenfalls als Schutzüberzug für Leitungsdrähte für elektronische Komponenten verwendet und als solche als

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Alternative zum Löten angesehen werden können.

Eine weitere Verwendung, welcher die erfindungsgemäße Flußmittel-Zubereitung zugeführt werden kann, ist die einer Abdeckung für ein Lötmittelbad. Lötmittelbäder, die in der Regel bei Temperaturen um etv/a 260°C betrieben werden, z.B. solche, wie sie beim Auflöten von elektronischen Komponenten auf eine gedruckte Schalttafel verwendet werden, wie weiter oben beschrieben, sind normalerweise mit einer Antioxydationsmittel-Abdeckung versehen, bei der es sich im allgemeinen um ein Kohlenwasserstofföl handelt. Diese öle haben jedoch den Nachteil, daß sie einer zunehmenden und schnellen Oxydation unterliegen, so daß der Schutz, den sie bieten, nur kurszeitig ist. Erfindungsgemäße Flußmittel-Zubereitungen können jedoch als Antioxydationsmittel-Überzug für einen verhältnismäßig langen Zeitraum verwendet werden und sie haben den weiteren Vorteil, daß sie während des Tauchlötens der Komponente in einem Lötmittelbad mit einem solchen Schutzüberzug als Flußmittel fungieren können und daß sie die vorher mit dem Flußmittel beschichteten Komponenten nicht verunreinigen, insbesondere wenn eine ähnliche Flußmittel-Zubereitung für den Flußmittel-Überzug der Komponenten verwendet wird.

Die folgenden Beispiele erläutern erfindungsgemäße Flußmittel-Zubereitungen für die Verwendung als kombinierte Antioxydationsmittel-Abdeckung und Flußmittel für Lösungsmittelbäder, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel Λ2

Aus den nachfolgend angegebenen Bestandteilen wurde eine Flußmitte!Zubereitung hergestellt:

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Pentaerythrit etrabenzoat 95 Gew.-%

dimerisierte Linolsäure 5 "

Beispiel 13

Unter Verwendung der nachfolgend angegebenen Bestandteile wurde eine Flußmittel-Zubereitung hergestellt:

Trimethyloläthantribenzoat 90 Gew.-%

dimerisiertes Harz (Kolophonium) 10 "

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Claims

MÜLLER-BORE · DEUFEf · SCHÖN · HMRl EL· PATENTANWÄLTE DR. WOLFGANG MUULER-BORg (PATENTANWAL.TVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEU. DIPL.-CHEM. DR. AUFRED SCHÖN, DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPU.-PHYS. Patentansprüche

1. Flußmittel-Zubereitung, dadurch gekennzeich net , daß sie als wesentliche Bestandteile enthält:

1.) mindestens einen Ester eines Polyhydroxyalkohols und 2.) mindestens einen zusätzlichen Bestandteil, der ausgewählt wird aus der Gruppe:

a) der organischen Säuren, die im geschmolzenen Zustand in dem Ester eines Polyhydroxyalkohols im wesentlichen löslich sind,

b) der Flußmittel-Aktivatoren und

c) der Flußmittelrückstand-Härter,

wobei der Ester in einer Menge von mindestens 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bestandteile (1) und (2), vorliegt.

2. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form eines Feststoffes vorliegt und daß sie mindestens 80 Gew.-% des Esters, bezogen auf die gesamte Zubereitung, enthält.

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3. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer Flüssigkeit vorliegt, bei der die Bestandteile (1) und (2) in einem organischen Lösungsmittel gelöst sind und die mindestens 4-0 Gew.-% des Esters (1), bezogen auf das Gesamtgewicht der Bestandteile (1) und (2), enthält.

4. Zubereitung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Bestandteil (1) einen Ester mit einem Molekulargewicht innerhalb des Bereiches von 300 bis 3000 enthält, der bei Baumtemperatur fest ist.

5. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Bestandteil (1) einen von einem Polyhydroxyalkohol mit 2 bis 8 Hydroxylgruppen abgeleiteten Ester enthält.

6. Zubereitung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie als Ester Pentaerythrittetrabenzoat enthält.

7. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie"~die organische Säure (a) in einer Menge enthält, die 20 Gew.-% der gesamten Zubereitung nicht übersteigt.

8. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Flußmittel-Aktivator (b) in einer Menge enthält, die 20 Gew.-% der gesamten Zubereitung nicht übersteigt.

9. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Flußmittelrückstand-Härter in einer Menge enthält, die 20 Gew.-% der gesamten Zubereitung nicht übersteigt.

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10. Löt-Zubereitung mit einem Flußmittel für die Verwendung beim Weichlöten, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine weiche Lötlegierung in Kombination mit einer Flußmittelzubereitung nach den Ansprüchen 1 bis 9 enthält.

11. Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schalttafel, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) auf eine mit Kupfer beschichtete Kunststofflaminattafel eine Flußmittelzubereitung nach Anspruch 3 aufbringt zur Erzeugung eines Musters darauf, in dem Kupfer-Schaltungsleiter hergestellt werden müssen,

b) auf die dabei erhaltene Platte eine Ätzlösung einwirken läßt, um den gesamten Kupferüberzug in den Bereichen außerhalb der Musterflächen zu entfernen, und

c) die dabei erhaltene geätzte Platte, welche die erforderlichen Kupfer-Schaltungsleiter trägt, die noch einen Überzug aus der Flußmittelzubereitung aufweisen, wäscht und danach trocknet.

12. Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einer nach dem Verfahren gemäß Anspruch 11 hergestellten gedruckten Schalttafel eine Vielzahl von elektronischen Komponenten befestigt, indem man die Komponentenanschlußdrähte durch in der Tafel erzeugte Löcher hindurchführt und anschließend die Anschlußdrähte durch Verlöten mit einer Weichlotlegierung ohne getrennte Aufbringung eines Flußmittels mit den geeigneten Kupferschaltungsleitern verbindet.

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