RU2591920C1 - Solder paste - Google Patents
Solder paste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2591920C1 RU2591920C1 RU2015113654/02A RU2015113654A RU2591920C1 RU 2591920 C1 RU2591920 C1 RU 2591920C1 RU 2015113654/02 A RU2015113654/02 A RU 2015113654/02A RU 2015113654 A RU2015113654 A RU 2015113654A RU 2591920 C1 RU2591920 C1 RU 2591920C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solder
- solder paste
- paste
- flux
- tin
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пайке, в частности к материалам, применяемым при пайке, а именно к паяльным пастам для поверхностного монтажа.The invention relates to soldering, in particular to materials used in soldering, namely, solder pastes for surface mounting.
Известна из заявки JP №2002336993 паяльная паста, содержащая порошок припоя, смолу на основе канифоли, активатор и растворитель, в которую добавлен блок-полимер из полиэтиленгликоля-полипропиленгликоля-полиэтиленгликоля для улучшения растекания пленки паяльной пасты при нагреве и предотвращения образования перемычек и шариков припоя.Known from JP application No. 2002336993 is a solder paste containing solder powder, rosin-based resin, an activator and a solvent, in which a block polymer of polyethylene glycol-polypropylene glycol-polyethylene glycol is added to improve the spreading of the film of solder paste when heated and to prevent the formation of jumpers and solder balls.
Известна также из заявки CN №101780606 паяльная паста, состоящая из 10-2,5% флюса и 88-89,5% порошка припоя. В данной композиции порошок припоя состоит из 0-3,5% серебра, 0,3-0,9% меди и олова - остальное. Флюс состоит из 2-15% органического кислотного активатора, 20-25% органического растворителя, 3-5% полиэтиленгликоля (ПЭГ) с молекулярной массой 2000, 0-3% парафина, 3-5% гидрогенизированного касторового масла, 2-4% поверхностно-активных веществ (ПАВ), 3-6% ингибитора, канифоли - остальное.Also known from CN application No. 101780606 is a solder paste consisting of 10-2.5% flux and 88-89.5% solder powder. In this composition, the solder powder consists of 0-3.5% silver, 0.3-0.9% copper and tin - the rest. The flux consists of 2-15% organic acid activator, 20-25% organic solvent, 3-5% polyethylene glycol (PEG) with a molecular weight of 2000, 0-3% paraffin, 3-5% hydrogenated castor oil, 2-4% surface -active substances (surfactants), 3-6% inhibitor, rosin - the rest.
Однако в данной паяльной пасте органический кислотный активатор при соединении с органическим растворителем образует ионное соединение, которое в последствие при попадании влаги проводит электрический ток, что снижает надежность печатной платы.However, in this solder paste, the organic acid activator, when combined with an organic solvent, forms an ionic compound, which conducts an electric current when moisture gets in, which reduces the reliability of the printed circuit board.
Известна также из патента CN №102166689 паяльная паста, содержащая 2,8-3,2% серебра, 0,48-0,52% меди, 11-12% флюса и олово - остальное. При этом флюс состоит из 1-2% органического кислотного активатора, 10-15% композиции гидразин (диамид) карбоновой кислоты, 23-42% органического растворителя, 3-8% загустителя, 0,5-2% ПАВ, водорастворимого полимера - остальное. В качестве органического растворителя могут быть использованы глицерин или этиленгликоль. В качестве загустителя могут быть использованы гидрогенизированное касторовое масло или этилен-бис-стеарамид. В качестве ПАВ могут быть использованы оксиэтилированные алкилфенолы или октилфенолы. В качестве водорастворимого полимера может быть использован ПЭГ с молекулярной массой 200-2000.Also known from CN patent No. 102166689 solder paste containing 2.8-3.2% silver, 0.48-0.52% copper, 11-12% flux and tin - the rest. The flux consists of 1-2% organic acid activator, 10-15% hydrazine (diamide) carboxylic acid composition, 23-42% organic solvent, 3-8% thickener, 0.5-2% surfactant, water-soluble polymer - the rest . As an organic solvent, glycerin or ethylene glycol can be used. As a thickener, hydrogenated castor oil or ethylene bis stearamide can be used. Oxyethylated alkyl phenols or octyl phenols can be used as surfactants. As a water-soluble polymer, PEG with a molecular weight of 200-2000 can be used.
Однако в составе данной паяльной пасты содержатся кислоты, которые образуют ионные соединения, крайне нежелательные при пайке плат с высокой плотностью монтажа. Кроме того, данная композиция требует очистки в активных растворах.However, the composition of this solder paste contains acids that form ionic compounds, which are extremely undesirable when soldering boards with a high density of installation. In addition, this composition requires purification in active solutions.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является паяльная паста из патента SU №1365537, содержащая порошок припоя, канифоль, оксипроизводное соединение ряда алкиламинов, ПЭГ с молекулярной массой 1500-20000 при следующем соотношении компонентов, масс.%:The closest analogue to the claimed invention is the solder paste from patent SU No. 1365537 containing solder powder, rosin, an oxy derivative of a series of alkyl amines, PEG with a molecular weight of 1500-20000 in the following ratio, wt.%:
Данный состав паяльной пасты позволяет хранить ее в течение трех месяцев без расслоения, обеспечивая высокое количество печатных циклов при трафаретной печати.This composition of the solder paste allows you to store it for three months without delamination, providing a high number of printing cycles for screen printing.
Однако в процессе оплавления в зоне паяных соединений образуется полимеризационная пленка, которая частично ухудшает слияние порошка припоя в единую каплю, что приводит к образованию шариков припоя в зоне пайки. Кроме того, после пайки образуются смолообразные остатки, которые требуют при отмывке предварительной длительной замочки в спирте или в специальных азеотропных очищающих растворителях с последующей ультразвуковой очисткой. Шарики припоя и неотмытые остатки, находящиеся под элементами и ножками безвыводных микросхем, в процессе эксплуатации РЭА вызывают утечки, что может привести к сбоям и отказам аппаратуры.However, during the reflow process, a polymerization film forms in the zone of the soldered joints, which partially impairs the merging of the solder powder into a single drop, which leads to the formation of solder balls in the solder zone. In addition, after soldering, resinous residues are formed which, when washing, pre-wash for a long time in alcohol or in special azeotropic cleaning solvents, followed by ultrasonic cleaning. Solder balls and unwashed residues located under the elements and legs of non-lead microcircuits cause leakage during the operation of the REA, which can lead to malfunctions and equipment failures.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение полной отмывки флюса водой.The task of the invention is to ensure complete washing of the flux with water.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в паяльную пасту, содержащую порошок припоя, канифоль, оксипроизводное соединение ряда алкиламинов, полиэтиленгликоль с молекулярной массой 1500-20000, дополнительно введены этиленгликоль и гидроксид натрия в следующих соотношениях, мас.%:The essence of the claimed invention lies in the fact that in a solder paste containing solder powder, rosin, an oxy derivative of a series of alkyl amines, polyethylene glycol with a molecular weight of 1500-20000, ethylene glycol and sodium hydroxide are additionally introduced in the following proportions, wt.%:
Кроме того, заявляется паяльная паста, в которой наряду с вышеназванными признаками порошок припоя состоит из олова и свинца в следующих соотношениях, мас.%:In addition, a solder paste is claimed in which, along with the above features, the solder powder consists of tin and lead in the following proportions, wt.%:
Кроме того, заявляется также паяльная паста, в которой наряду с вышеназванными признаками порошок припоя состоит из олова, кадмия и свинца в следующих соотношениях, мас.%:In addition, a solder paste is also claimed, in which, along with the above features, the solder powder consists of tin, cadmium and lead in the following proportions, wt.%:
Кроме того, заявляется также паяльная паста, в которой наряду с вышеназванными признаками в качестве оксипроизводного соединения ряда алкиламинов выбран триэтаноламин.In addition, a solder paste is also claimed in which, along with the above features, triethanolamine is selected as the hydroxy derivative of a series of alkyl amines.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в отсутствии полимеризационной пленки и высокой точности дозирования паяльной пасты, что способствует повышению качества паяных соединений. При этом флюс готовится из доступных компонентов, и в нем отсутствуют токсичные и канцерогенные вещества.The technical result of the claimed invention lies in the absence of a polymerization film and high precision dosing of solder paste, which helps to improve the quality of soldered joints. In this case, the flux is prepared from the available components, and there are no toxic and carcinogenic substances in it.
Введение в пасту гидроксида натрия и этиленгликоля при заявляемом соотношении компонентов обеспечивает высокое качество паяных соединений, так как при оплавлении пасты не образуется полимеризационной пленки, и порошок припоя сливается в единую каплю, исключая попадания под микросхему. Кроме того, данное соотношение компонентов обеспечивает высокую точность дозирования при трафаретной печати и улучшенную реологию, являясь тиксотропной добавкой, которая предотвращает текучесть флюса припойной пасты. Остатки флюса некоррозийны по отношению к паяемым материалам компонентов, контактным площадкам плат, так как при нагревании взаимодействуют между собой без образования смолообразных продуктов, что позволяет очистить их в воде.The introduction of sodium hydroxide and ethylene glycol into the paste at the claimed ratio of components ensures high quality of the brazed joints, since during the reflow of the paste a polymerization film is not formed, and the solder powder is poured into a single drop, eliminating the chip. In addition, this ratio of components provides high dosing accuracy for screen printing and improved rheology, being a thixotropic additive that prevents the flux of solder paste from flowing. Flux residues are noncorrosive with respect to the soldered materials of the components, the contact pads of the boards, since when heated they interact with each other without the formation of tarry products, which allows them to be cleaned in water.
Верхние и нижние границы содержания компонентов флюса в заявляемых соотношениях характеризуют не известную из уровня техники паяльную пасту, обладающую вязкостью, способностью формировать четкий отпечаток при трафаретной печати, высоким качеством паяных соединений, отсутствием шариков припоя после оплавления, возможностью полного удаления остатков флюса водой.The upper and lower boundaries of the content of flux components in the claimed ratios characterize a solder paste not known from the prior art, which has viscosity, the ability to form a clear print on screen printing, high quality solder joints, the absence of solder balls after reflow, the ability to completely remove flux residues with water.
Паяльную пасту готовят следующим образом. Гидроксид натрия перемешивают с оксипроизводным соединением ряда алкиламинов, например триэтаноламином, при Т=70-90°С, затем добавляют измельченную канифоль и заранее смешанные ПЭГ с молекулярной массой 1500-20000 и этиленгликоль в заявляемых соотношениях. Перемешивание проводят с помощью электрической мешалки. Затем полученный таким образом флюс охлаждают до комнатной температуры и добавляют порошок припоя, тщательно перемешивая. При этом массовое соотношение порошка припоя к общей массе паяльной пасты составляет 88,6-90,8%, дисперсность порошка припоя - 20-45 мкм.Solder paste is prepared as follows. Sodium hydroxide is mixed with the hydroxy derivative of a series of alkyl amines, for example triethanolamine, at T = 70-90 ° C, then ground rosin and pre-mixed PEG with a molecular weight of 1500-20000 and ethylene glycol are added in the claimed proportions. Mixing is carried out using an electric stirrer. Then, the flux thus obtained is cooled to room temperature and solder powder is added, mixing thoroughly. The mass ratio of solder powder to the total mass of solder paste is 88.6-90.8%, the dispersion of the solder powder is 20-45 microns.
В качестве порошка припоя могут быть использованы, например, ПОС 61 или ПОСК 50-18 (ГОСТ 21930-76).As solder powder, for example, PIC 61 or POSC 50-18 (GOST 21930-76) can be used.
Для экспериментальной проверки заявляемой паяльной пасты были изготовлены различные составы с предельными и запредельными соотношениями компонентов (№№: 1-5) и состав, соответствующий наиболее близкому аналогу (№6) (таблица 1).For experimental verification of the inventive solder paste, various compositions were made with the limit and prohibitive ratios of the components (No.№: 1-5) and the composition corresponding to the closest analogue (No. 6) (table 1).
Приготовленные паяльные пасты исследовали на предмет:The prepared solder pastes were examined for:
- качества очистки остатков флюса после оплавления паяльной пасты;- the quality of the cleaning of flux residues after reflowing the solder paste;
- количества шариков припоя, не слившихся после оплавления паяльной пасты;- the number of solder balls that did not merge after reflowing the solder paste;
- определения коэффициента растекания дозы паяльной пасты при комнатной температуре;- determination of the spreading coefficient of the dose of solder paste at room temperature;
- воспроизводимости отпечатка паяльной пасты по массе.- reproducibility of the print of solder paste by weight.
Результаты представлены в таблице 2.The results are presented in table 2.
При содержании канифоли менее 4%, оксипроизводного соединения ряда алкиламинов, например триэтаноламина, менее 3,7%, ПЭГ с молекулярной массой 1500-20000 менее 2,9%, этиленгликоля менее 1,2% и гидроксида натрия менее 0,5%, что соответствует составу №1, ухудшается качество паяных соединений, так как после оплавления отпечатка пасты количество шариков припоя составляет 8-10 шт., что недопустимо для пайки гибридных интегральных схем с высокой плотностью монтажа. Кроме того, паяльная паста такого состава не обеспечивает четкого отпечатка при трафаретной печати.When the rosin content is less than 4%, the hydroxy derivative of a series of alkyl amines, for example triethanolamine, less than 3.7%, PEG with a molecular weight of 1500-20000 less than 2.9%, ethylene glycol less than 1.2% and sodium hydroxide less than 0.5%, which corresponds to composition No. 1, the quality of soldered joints deteriorates, since after the fusion of the paste imprint, the number of solder balls is 8-10 pcs., which is unacceptable for soldering hybrid integrated circuits with a high density of installation. In addition, solder paste of this composition does not provide a clear print on screen printing.
При содержании канифоли более 5%, оксипроизводного соединения ряда алкиламинов, например триэтаноламина, более 4,3%, ПЭГ с молекулярной массой 1500-20000 более 3,2%, этиленгликоля более 1,5% и гидроксида натрия более 0,7%, что соответствует составу №2, в процессе оплавления происходит образование плотной полимеризационной пленки, что ухудшает качественное формирование паяных соединений. Кроме того, происходит повышенное образование твердых смолообразных продуктов, которые трудно отмыть в воде.When the rosin content is more than 5%, the hydroxy derivative of a series of alkyl amines, for example triethanolamine, more than 4.3%, PEG with a molecular weight of 1500-20000 more than 3.2%, ethylene glycol more than 1.5% and sodium hydroxide more than 0.7%, which corresponds to composition No. 2, in the process of reflow, a dense polymerization film is formed, which impairs the quality formation of soldered joints. In addition, there is an increased formation of solid, resinous products that are difficult to wash in water.
Степень очистки от остатков флюса определяли по электропроводности дистиллированной воды. Сначала измеряли исходное значение электропроводности воды. Затем образцы плат с нанесенными составами паяльных паст (№№: 1-5) и навесными элементами подвергали пайке и последующей ультразвуковой очистке в течение 180 с в дистиллированной воде при Т=40-50°С. Очищенные образцы помещали в дистиллированную воду и измеряли электропроводность. В результате измерений и визуального осмотра под микроскопом остатки флюса практически на всех образцах с составами паст №№: 1-5 не обнаружены (таблица 2). Паяльная паста состава №6 отмывается только при предварительной замочке и отмывке в ультразвуковой ванне с этиловым спиртом.The degree of purification from flux residues was determined by the electrical conductivity of distilled water. Initially, the initial value of the electrical conductivity of the water was measured. Then, the samples of the boards with the applied compositions of solder pastes (No.№: 1-5) and attachments were subjected to soldering and subsequent ultrasonic cleaning for 180 s in distilled water at T = 40-50 ° C. The purified samples were placed in distilled water and the electrical conductivity was measured. As a result of measurements and visual inspection under a microscope, flux residues were practically not found on almost all samples with pastes No. 1: 1-5 (table 2). Solder paste composition No. 6 is washed only with preliminary locking and washing in an ultrasonic bath with ethyl alcohol.
Количество не слившихся шариков припоя, воспроизводимость отпечатков паяльной пасты и коэффициент растекания при комнатной температуре проверяли следующим образом. На керамические пластинки через трафарет наносили 100-150 отпечатков паяльных паст всех составов и измеряли под микроскопом исходные диаметры отпечатков паст сразу после нанесения, через час и через 2 часа. Коэффициент растекания определяли по формуле:The number of not merged balls of solder, reproducibility of the prints of solder paste and the spreading coefficient at room temperature was checked as follows. 100-150 fingerprints of solder pastes of all compositions were applied to the ceramic plates through a stencil and the initial diameters of the pasted fingerprints were measured under a microscope immediately after application, after one hour and after 2 hours. The spreading coefficient was determined by the formula:
где d1 и d2 - отпечатки пасты сразу и после выдержки.where d 1 and d 2 are the prints of the paste immediately and after exposure.
Затем оплавляли их в конвекционной печи. Припой не смачивает керамическую поверхность и после оплавления принимает сферическую форму в виде капли. Замерив под микроскопом диаметр и зная плотность припоя, рассчитывали массу припойных сфер, одновременно подсчитывали количество шариков припоя, не слившихся после оплавления. Воспроизводимость отпечатка паяльной пасты по массе определяли по формуле:Then they were melted in a convection oven. The solder does not wet the ceramic surface and after melting takes a spherical shape in the form of a drop. By measuring the diameter under a microscope and knowing the density of the solder, the mass of the solder spheres was calculated, while the number of solder balls that did not merge after reflow was counted. The reproducibility of the print of solder paste by weight was determined by the formula:
где mср - среднее значение массы,where m cf is the average value of the mass,
mmах и mmin - максимальное и минимальное значения массы.m max and m min - the maximum and minimum values of the mass.
Среднее значение массы рассчитывалось по формуле:The average mass value was calculated by the formula:
где mi - значение массы i-й припойной сферы,where m i is the mass value of the i-th solder sphere,
n - общее количество припойных сфер.n is the total number of solder spheres.
Из таблицы 2 видно, что состав №1 имеет низкую воспроизводимость отпечатков паяльной пасты и большое количество шариков после оплавления, что характерно для паст, имеющих пониженную вязкость. Паста №2, в отличие от пасты №1, имеет высокую вязкость, что затрудняет формирование через трафарет отпечатка нужной формы, и при оплавлении пасты образуется большое количество шариков припоя. Составы №№: 3-5, соответствующие указанным в формуле изобретения соотношениям компонентов, удовлетворяют заявляемым требованиям.From table 2 it can be seen that composition No. 1 has low reproducibility of solder paste prints and a large number of balls after melting, which is typical for pastes with a reduced viscosity. Paste No. 2, unlike paste No. 1, has a high viscosity, which makes it difficult to form the desired shape through a stencil, and when melting the paste, a large number of solder balls are formed. Compositions No№: 3-5, corresponding to the ratios of components specified in the claims, satisfy the claimed requirements.
Анализ результатов применения заявляемой паяльной пасты показал, что выбранный диапазон соотношения компонентов паяльной пасты обладает рядом преимуществ, а именно высокой точностью дозирования, высоким качеством паяных соединений за счет более высокой степени удержания припоя в паяном шве, и обеспечивает полную отмывку остатков флюса водой.Analysis of the results of applying the inventive solder paste showed that the selected range of the ratio of the components of the solder paste has several advantages, namely high metering accuracy, high quality of soldered joints due to the higher degree of solder retention in the soldered seam, and ensures complete washing of the flux residues with water.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015113654/02A RU2591920C1 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Solder paste |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015113654/02A RU2591920C1 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Solder paste |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2591920C1 true RU2591920C1 (en) | 2016-07-20 |
Family
ID=56412757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015113654/02A RU2591920C1 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Solder paste |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2591920C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767945C1 (en) * | 2020-09-25 | 2022-03-22 | Олег Арсентьевич Шапошников | Solder paste preparation method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1208145A (en) * | 1968-05-27 | 1970-10-07 | Frys Metals Ltd | Improvements in soldering fluxes |
| SU580966A1 (en) * | 1975-12-26 | 1977-11-25 | Предприятие П/Я Р-6429 | Low-temperature soldering flux |
| SU1365537A1 (en) * | 1985-10-21 | 1996-06-10 | Е.М. Григорьева | Soldering paste for low-temperature soldering |
| RU2337800C1 (en) * | 2007-02-22 | 2008-11-10 | Игорь Серафимович Диев | Solder paste |
-
2015
- 2015-04-13 RU RU2015113654/02A patent/RU2591920C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1208145A (en) * | 1968-05-27 | 1970-10-07 | Frys Metals Ltd | Improvements in soldering fluxes |
| SU580966A1 (en) * | 1975-12-26 | 1977-11-25 | Предприятие П/Я Р-6429 | Low-temperature soldering flux |
| SU1365537A1 (en) * | 1985-10-21 | 1996-06-10 | Е.М. Григорьева | Soldering paste for low-temperature soldering |
| RU2337800C1 (en) * | 2007-02-22 | 2008-11-10 | Игорь Серафимович Диев | Solder paste |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767945C1 (en) * | 2020-09-25 | 2022-03-22 | Олег Арсентьевич Шапошников | Solder paste preparation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5152816B2 (en) | Cleaning method | |
| TWI647303B (en) | Detergent composition for resin mask layer and manufacturing method of circuit board | |
| KR101133960B1 (en) | Flux for soldering and soldering paste composition | |
| JP4495084B2 (en) | Cleaning agent for removing solder flux and solder flux cleaning method | |
| ES2816001T3 (en) | Flux | |
| DE112013003124T5 (en) | Solder flux and solder composition | |
| JP6460473B2 (en) | Soldering flux and solder paste composition | |
| JP6136851B2 (en) | Solder flux and solder paste | |
| KR960004341B1 (en) | Solder pastes having an drganic acids in low residue | |
| TWI778132B (en) | Flux and Solder Paste | |
| KR20200029353A (en) | Solder composition for jet dispenser and manufacturing method for electronic substrate | |
| DE112015000621T5 (en) | Flux for soldering and brazing composition | |
| JP4186184B2 (en) | Circuit board soldering flux and solder paste | |
| KR20200035208A (en) | Flux composition and solder paste | |
| RU2591920C1 (en) | Solder paste | |
| JP7133579B2 (en) | Solder composition and electronic substrate | |
| RU2438845C1 (en) | Solder paste | |
| KR102525010B1 (en) | Flux and solder paste | |
| JP7312534B2 (en) | Solder composition for microchip parts | |
| RU2450903C2 (en) | Solder paste | |
| KR20030028803A (en) | Flux and Solder Comprising Such a Flux | |
| JP3163506B2 (en) | Cream solder | |
| CN111344107B (en) | Flux, cored solder and flux-coated granular material | |
| JP6316713B2 (en) | Circuit board manufacturing method | |
| RU2463144C2 (en) | Flux for low-temperature soldering |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210414 |