DE3908514C2

DE3908514C2 - Verfahren zum Entfernen organischer und anorganischer Reste bei einem Lötprozeß

Info

Publication number: DE3908514C2
Application number: DE19893908514
Authority: DE
Inventors: Bengt Arne Tolvgaard
Original assignee: ICL System AB
Current assignee: ICL System AB
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: FI89685C; FI891127A0; SE8800928D0; FI89685B; DE3908514A1; SE458837B; FI891127A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zum Entfernen von organischen und anorgani schen Restprodukten vor einen Lötprozeß. Das Verfah ren läßt sich beispielsweise beim maschinellen Löten von gedruckten Schaltungen einsetzen.

Stand der Technik

Ein aus der Literatur (R.J. Klein Wassink, "Machine Soldering of Printed Boards" in: Soldering in Electronics, 1984, Kap. 9, S. 313-351) vorbekanntes Verfahren beim maschinellen Lö ten von gedruckten Schaltungen in großen Serien zur Entfernung von Resten geht aus Fig. 1 der Zeichnung hervor. Zunächst erfolgt im Schritt a) eine Flußmittelbe handlung der Lötseite der gedruckten Schaltung 1, um Verunreinigungen wie zum Beispiel Zinnoxide, Säurere ste und Fett zu entfernen. Diese Behandlung erfolgt mit einer sog. Flußwelle durch eine Düse 2. Das Flußmittel besteht gewöhnlich aus einem Säurespalter, organische Säure, Träger, Lösungsmittel und ein oberflächenakti ves Mittel enthaltenden Lösung.

Nach Behandlungsstufe a) erfolgt ein Aufheizen in Stufe b) zum Trocknen der gedruckten Schaltung 1. Das Aufheizen erfolgt gewöhnlich auf bis zu ca. 100°C.

Nach Stufe b) erfolgt das eigentliche Löten c) der gedruckten Schaltung 1 mit Hilfe einer legierten Schmelze aus Blei und Zinn bei ca. 250°, und nach die sem Lötprozeß erfolgt in Stufe d) das Waschen, um Flußmittelreste und deren Zerfallsprodukte zu entfer nen. Das Waschen geschieht gewöhnlich mit einer Lö sung, die Freon (95%) enthält, das die Flußmittelreste weglöst. Im Hinblick auf Umweltfaktoren, die in letzter Zeit Aufmerksamkeit weckten, ist dieses Verfahren nicht zufriedenstellend. Verwendet man wasserlösliche Flußmittel, kann man beim Waschen Wasser verwen den, um die Flußmittelreste zu entfernen. Es herrscht große Unsicherheit, inwieweit korrosive Flußmittelre ste sich völlig (aus den Kapillaren) entfernen lassen.

Aufgabe der Erfindung und Lösung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zu schaffen, das organische und anorganische Restprodukte vor einem Lötprozeß nachhaltig entfernt, ohne umweltschädliche Restprodukte zu bilden, sowie mit einer gleichmäßigeren Temperaturverteilung.

Nach dem vorgeschlagenen Verfahren erfolgt also das Waschen vor anstatt nach dem abschließenden Lö ten. Dabei kann man dann die Verwendung von Freon vermeiden und erreicht außerdem eine gleichmäßigere Temperaturerhöhung während der Arbeitsschritte Flußmittelbehandlung und Waschen. Weiter vermeidet man Zerfallsprodukte des Flußmittels beim Löten mit hoher Temperatur.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemä ßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Figurenbeschreibung

Das vorgeschlagene Verfahren wird nachstehend nä her anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 schematisch ein bekanntes Verfahren wie be reits oben beschrieben,

Fig. 2 schematisch das erfindungsgemäße Verfahren und

Fig. 3 ein Temperaturdiagramm.

Ausführungsformen der Erfindung

Das vorgeschlagene Verfahren geht schematisch aus Fig. 2 hervor. Die Flußmittelbehandlung a) erfolgt nach dem bekannten Verfahren gemäß Fig. 1; d. h. die Lötsei te der gedruckten Schaltung 1 wird mit einem geeigne ten Flußmittel von beschriebener Zusammensetzung bespritzt. Eventuell kann die Behandlung auch mit schaumförmigem Flußmittel erfolgen. Mit 2 ist eine Dü se bezeichnet, durch die das Flußmittel in Schaumform auf die Lötseite der gedruckten Schaltung 1 gesprüht wird.

Nach der Flußmittel-Behandlungsstufe a) folgt die Aufheizstufe b), in der die gedruckte Schaltung 1 auf ca. 1000 z. B. durch Heizstrahler erhitzt wird. Die Erhitzung hat im wesentlichen drei Ziele, und zwar teils das Fluß mittel zu konzentrieren, teils Zinnoxide zu lösen und teils die gedruckte Schaltung vor dem anschließenden Lötprozeß vorzuwärmen.

Nach dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ver fahren folgt der Lötprozeß nicht direkt nach dem Erhit zen, sondern statt dessen erfolgt das Waschen in Stufe c). Das Waschen entfernt dabei alle Verunreinigungen vor dem Lötprozeß und kann daher mit Wasser erfol gen, eventuell mit Wasser mit einem Zusatz eines Trä gers und/oder oberflächenaktiven Mittels. Um zu ver meiden, daß die Temperatur nach der Flußmittelbe handlung stark sinkt muß das Wasser eine geeignete Temperatur haben, z. B. 70-80°C. Das Waschen kann gegebenenfalls in zwei getrennten Schritten erfolgen, jedoch unter Beibehaltung einer Temperatur nahe 100°C. Beim Waschen erfolgt ein starkes Verdünnen der korrosiven Flußmittelreste und anderer Verunreini gungen, und an der Lötseite der gedruckten Schaltung erhält man von Fett und Oxiden freie metallische Ober flächen. Um die Metallflächen vor Oxidation zu schüt zen, kann man diese in der zweiten Waschstufe mit ei nem Träger/Lösungsmittel oder einem Inhibitor - sog. Oberflächenschutz - belegen.

Unmittelbar hinter der Waschstufe c) erfolgt das Lö ten bei einer Temperatur von ca. 250° auf an sich be kannte Weise mit einer Schmelze aus Blei/Zinn-Legie rung. Die eventuell nach dem Lötvorgang noch vorhan denen Reste sind unschädlich.

Die Flußwelle, das Waschen und das Schützen der Oberfläche können mit einer sog. Spaltwelle ausgeführt werden. Fig. 3 zeigt ein Temperaturdiagramm, das die Temperaturänderung in den verschiedenen Stufen a)-d) veranschaulicht. Wie ersichtlich, kann man eine gleichmäßigere und längere Vorheizung der Lötflächen der gedruckten Schaltung durch das vorliegende Ver fahren (durch gezogene Kurve II) als mit dem vorbe kannten Verfahren (gestrichelte Kurve I) erzielen. Das bekannte Verfahren führt zu einem "Temperaturhöc ker" durch das Löten und Waschen im letzten Schritt, was eine plötzlichere Temperaturveränderung ergibt als gemäß vorliegendem Verfahren. Natürlich ist dies ein Nachteil wegen der Gefahr von mechanischen Brü chen (Rißbildung, Kaltlöten). Dank des vorliegenden Verfahrens erhält man ein langsameres Aufheizen und Abkühlen des Lötmaterials. In der Waschstufe nach Fig. 2c) ist es somit notwendig, eine ausreichend hohe Temperatur einzuhalten, um die gleichmäßige Aufhei zung beizubehalten.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen von organischen und anorganischen Resten von einem Gegenstand, bei spielsweise einer gedruckten Schaltung (1), der bzw. die einem Lötprozeß unterworfen werden soll, wobei das Verfahren Flußmittelbehandlung, Erhit zen und Waschen umfaßt, dadurch gekennzeich net, daß das Verfahren in folgenden, nacheinander ablaufenden Schritten durchgeführt wird:

a) Flußmittelbehandlung mit an sich bekann ten chemischen Mitteln zum Binden von Ver unreinigungen an der Oberfläche des Gegen standes,
b) Aufheizen auf eine gewisse Temperatur über die bei der Flußmittelbehandlung vor handene, um die Oberfläche zu aktivieren,
c) Waschen der Oberfläche mit Wasser, dessen Temperatur in etwa dieselbe wie die Aufheiz temperatur ist, wonach
d) der Lötprozeß unmittelbar nach dem Wa schen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lötflächen in der Waschstufe c) mit einem Oberflächenschutz beschichtet werden, um einer Oxidation der Oberflächen vorzubeugen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß falls der Lötprozeß bei einer Temperatur von ca. 250°C erfolgt, das Aufheizen in der genannten Heizstufe auf ca. 100°C und dann das Waschen mit Wasser von einer Temperatur von zwischen 70 und 80° erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Waschen in zwei Stufen mit etwa ein und derselben Wassertemperatur erfolgt, wobei die Beschichtung mit Oberflächenschutzmit tel in der letzten Waschstufe erfolgt.