DE2828197A1 - Halogenfreies flussmittel fuer die weichloetung auf kolophoniumbasis - Google Patents

Description

• B e s c r e#i b u n g
• Halogenfreies Flußmittel für die Weichlötung auf Kolophoniumbasis Die Erfindung betrifft ein halogenfreies Flußmittel für die Weichlötung auf Kolophoniumbasis, insbesondere für die Weichlötung in der Elektronikproduktion.
• Flußmittel auf Kolophoniumbasis für die Weichlötung sind bekannt.
• Diese Flußmittel enthalten im allgemeinen Halogenaktivatoren, die während des Lötvorgangs Halogen oder Halogenwasserstoff abspalten.
• Auch Hydrazin- und Anilinaktivatoren sind bekannt.
• Da einerseits bestimmte Aktivatoren unter arbeitsphysiologischem Gesichtspunkt bedenklich sind und andererseits bestimmte Aktivatoren eine Korrosion des behandelten Werkstücks verursachen, hat man danach getrachtet, weniger agressive Aktivatoren einzusetzen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß hiermit Einbußen in der Qualität der Lötstellen einhergehen.
• Die Entwicklung der Elektronik zu immer kleineren Bauelementabmessungen, Leiterbahnabständen, höheren Frequenzen und Isolationswerten hat in der Weichlöttechnik zu erhöhten Anforderungen geführt, die mit den bekannten halogenfreien Flußmitteln nicht in zufriedenstellender Weise gelöst werden können. Diese Anforderungen umfassen insbesondere eine ausreichende Herabsetzung der Oberflächenspannung des flüssigen Lotes, um Lotbrückenbildungen zwischen den einzelnen Lötstellen oder Leiterbahnen mit Sicherheit auszuschalten, die einwandfreie Lötung von Bauteilanschlüssen mit eingeschränkter Lötbarkeit, sowie eine Verbesserung des allgemeinen Lötbildes in der Massenproduktion.
• Gegenstand der Erfindung ist nun ein halogenfreies Flußmittel für die Weichlötung auf Kolophoniumbasis, das gekennzeichnet ist durch die Zusammensetzung in Gewichtsprozent (a) Kolophonium 8 bis 30 % (b) gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren mit 4 bis 10 C-Atomen 0,5 bis 10 8 (c) Diäthanolamin 0,1 bis 10 % (d) Wasser 1 bis 15 % (e) mit Wasser mischbare Alkanole mit 2 bis 4 C-Atomen Rest zu 100 % Das Flußmittel der Erfindung bewirkt eine stärkere Reduzierung der Oberflächenspannung des flüssigen Lotes, so daß Lotbrückenbildungen zwischen den einzelnen Lötstellen oder Leiterbahnen ausgeschaltet werden. Durch die erheblich verbesserte Lötfähigkeit können mit Hilfe des Flußmittels der Erfindung auch Bauteilanschlüsse, Leiterplatten und dergleichen mit eingeschränkter Lötbarkeit einwandfrei gelötet werden. Dies bedeutet eine Erweiterung der Anwendbarkeit halogenfreier Weichlötflußmittel auch für solche Anwendungszwecke, die bisher nur mit halogenhaltigen Weichlötflußmitteln zugänglich waren. Die hervorragenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Flußmittels zeigen sich auch in einer Verbesserung des allgemeinen Lötbildes, wobei hier die Meniskusausbildung, die Eliminierung von Entnetzungen bei schwankenden Leiterplattenqualitäten oder bei verminderter Lötbarkeit der zu verbindenden Komponenten aufgrund überlanger Lagerung genannt seien.
• In dem Flußmittel der Erfindung ist das Kolophonium (a) in einer Menge von 8 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 11 bis 15 Gewichtsprozent und insbesondere 10 bis 13 Gewichtsprozent enthalten. Unter Kolophonium sind das aus dem Rohbalsam der Koniferen (Balsamharz) oder dem Extrakt der Koniferenstubben (Wurzelharz) oder aus Tallöl (Tallharz) gewonnene Harzsäuregemisch, das hauptsächlich aus Abietinsäure und ihren Isomeren besteht, sowie die gängigen Handelsprodukte, einschließlich der durch chemische Modifizierung erhaltenen Kolophoniumsorten,zu verstehen.
• Die gesättigten aliphatischen Dicarbonsäuren mit 4 bis 10 C-Atomen (b) sind in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 8 Gewichtsprozent und insbesondere 2 bis 5 Gewichtsprozent enthalten.
• Beispiele für geeignete Dicarbonsäuren sind Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure und Sebacinsäure, die einzeln oder im Gemisch enthalten sein können. Bevorzugt werden Gemische aus Bernsteinsäure und Adipinsäure oder Azelainsäure, wobei vorzugsweise die Bernsteinsäure in größerer Menge, bezogen auf Adipinsäure oder Azelainsäure, vorliegt. Hierbei beträgt das Gewichtsverhältnis von Bernsteinsäure zu Adipinsäure oder Azelainsäure vorzugsweise 5 : 1 bis 15 : 1, zum Beispiel etwa 10 : 1.
• Das Diäthanolamin (c) ist in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,2 bis 5 Gewichtsprozent und insbesondere 0,5 bis 1 Gewichtsprozent enthalten.
• Das Wasser (d) ist in einer-Menge von 1 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 10 Gewichtsprozent und insbesondere 6 bis 8 Gewichtsprozent enthalten.
• Die mit Wasser mischbaren Alkanole mit 2 bis 4 C-Atomen (e) bilden jeweils den Rest zu 100 Gewichtsprozent. Als Alkanole kommen Äthanol, Propanol und Butanol, einschließlich der verschiedenen Isomeren, in Frage. Bei den Butanolen besteht wegen der begrenzten Mischbarkeit mit Wasser eine gewisse Beschränkung. Bevorzugt werden Propanol und Isopropanol, wobei letzteres besonders bevorzugt ist.
• Eine wichtige anwendungstechnische Kenngröße für Flußmittel, die in Form eines Schaums auf das Werkstück aufgebracht werden sollen, stellt der Festkörpergehalt dar. Zum Festkörpergehalt zählen die Komponenten (a>, (b) und (c). Für die Anwendung durch Schäumen beträgt bei dem Flußmittel der Erfindung der Festkörpergehalt 10 bis 35 Gewichtsprozent, vorzugsweise 12 bis 20 Gewichtsprozent und insbesondere 15 bis 18 Gewichtsprozent, wobei mit Festkörpern von 16 oder 17 Gewichtsprozent in der Praxis besonders gute Ergebnisse erreicht werden.
• Die Anwendung des Flußmittels der Erfindung erfolgt zum Beispiel in Form eines Schaums oder durch Aufsprühen oder -sprayen bei den oben angegebenen Festkörpergekalten. Ehn kann das Flußmittel jedoch auch als Lotträger anwenden, indem man feinteiliges Lot in dem Flußmittel dispergiert und hierdurch eine Lötpaste erhält. Weiterhin kann man das weitgehend oder vollständig lösungsmittelfreie (das heißt ohne Wasser und Alkanol) Flußmittel auch für die Ummantelung von Lötdrähten oder zur Herstellung lötmittelhaltiger Lötdrähte verwenden.
• Die Beispiel erläutern die Erfindung. Alle Teile- und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.
• Beispiel 1 Es wird ein Flußmittel aus 11,9 Teilen Kolophonium, 7 Teilen Wasser, 77 Teilen Isopropanol, 3,1 Teilen Bernsteinsäure, 0,3 Teilen Adipinsäure und 0,7 Teilen Diäthanolamin hergestellt. Der berechnete Festkörpergehalt beträgt 16,0 Prozent.
• Das erhaltene Flußmittel wird für die Weichlötung von Leiterplatten (Anwendung als Schaum) verwendet, bei denen die handelsüblichen Flußmittel keine zufriedenstellenden Ergebnisse bezüglich der Lötqualität (Benetzung, Eliminieruna von Lötbrücken und -zapfen, verbesserte Meniskusausbildung) ergeben. In beiden Fällen wird ein handelsübliches Weichlot verwendet.
• Die Untersuchung im Prüffeld zeigt, daß man bei Verwendung des erfindungsgemäßen Flußmittels eine erheblich verbesserte Lötqualität erreicht, und zwar ohne Verschlechterung oder sogar bei Verbesserung des Isolationswiderstands nach dem Lötvorgang.
• Dies ist deshalb überraschend, weil erfahrungsgemäß eine Verbesserung der Lötqualität in aller Regel mit einer Verminderung des Isolationswiderstands einhergeht.
• Beispiel 2 Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch ein Flußmittel aus 11,9 Teilen Kolophonium, 2 Teilen Wasser, 83 Teilen Isopropanol, 3,1 Teilen Bernsteinsäure, 0,3 Teilen Azelainsäure und 0,7 Teilen Diäthanolamin verwendet wird.
• Man beobachtet hierbei das gleiche Ergebnis wie in Beispiel 1, d.h. eine Verbesserung der Lötqualität bei unveränderten oder erhöhten Isolationswerten, im Vergleich zu den handelsüblichen Flußmitteln.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Halogenfreies FluBmittel auf Kolophoniumbasis, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h die Zusammensetzung in Gewichtsprozent (a) Kolophonium 8 bis 30 % (b) gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren mit 4 bis 10 C-Atomen 0,5 bis 10 % (c) Diäthanolamin 0,1 bis 10 % (d) Wasser 1 bis 15 % (e) mit Wasser mischbare Alkanole mit 2 bis 4 C-Atomen Rest zu 100 % 2. Flußmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (b) ein Gemisch aus Bernsteinsäure und Adipinsäure oder Azelainsäure im Gewichtsverhältnis von 15 : 1 bis 5 : 1 ist.

   3. Flußmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (e) Isopropanol ist.

   4. Flußmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Festkörpergehalt von 15 bis 18 Gewichtsprozent.

   5. Flußmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Gehalt an feinteiligem Lot.

   6. Flußmittel, bestehend aus den Komponenten (a), (b) und (c) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Verwendung bei Lötdrähten.