SU1745477A1

SU1745477A1 - Flux for tinning copper contact surfaces of printed circuit boards

Info

Publication number: SU1745477A1
Application number: SU904792186A
Authority: SU
Inventors: Борис Гаврилович Ударов; Эдуард Николаевич Мануков; Виталий Иванович Талапин; Вера Андреевна Чуйко; Олег Геннадиевич Выглазов; Аркадий Литвинович Перцовский
Original assignee: Б.Г. Ударов, Э.Н. Мануков, В.И. Тала- пин, В.А. Чуйко, О.Г. Выглазов и А.Л. Пер- цовский
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1992-07-07

Abstract

Использование: механизированное лужение медных контактных площадок печатных плат оловосвинцовыми припо ми или сплавом Розе. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: мочевина 0,5-1; сол на кислота 0,4-0,7; этиловый или изопропиловый спирт 1-5, ПАВ 0.05- 0,2; вода 1,5-4,5; п-толуолсульфокислота 0,1-0,3; простой олигоэфир остальное. 2 табл.Usage: mechanized tinning of copper contact pads of printed circuit boards with tin-lead solders or Rosa alloy. Flux contains components in the following ratio, wt.%: Urea 0.5-1; hydrochloric acid 0.4-0.7; ethyl or isopropyl alcohol 1-5, surfactant 0.05-0.2; water 1.5-4.5; p-toluenesulfonic acid 0.1-0.3; simple oligoether rest. 2 tab.

Description

Изобретение относитс к пайке, в частности к слабокоррозионным активированным водосмываемым флюсам, и может быть использовано дл механизированного лужени медных контактных площадок печатных плат оловосвинцовыми припо ми или сплавом Розе.The invention relates to soldering, in particular, to slightly corrosive, activated, water-removable fluxes, and can be used for the mechanized tinning of copper contact pads of printed circuit boards with tin-lead solders or Rosa alloy.

Известен флюс дл лужени меди и других покрытий, содержащий, мас.%: ТетраэтиламмонийKnown flux for copper and other coatings containing, in wt.%: Tetraethylammonium

уксуснокислый0,2-0,5acetic acid 0.2-0.5

Мочевина0,4-0,8Urea0.4-0.8

Цинк хлористый5,0-10,0Zinc chloride5.0-10.0

Аммоний хлористый0,4-0,8Ammonium chloride0,4-0,8

Спирт этиловый5,0-15,0Ethyl Alcohol5.0-15.0

Глицерин5,0-15,0Glycerin 5,0-15,0

Вода84,0-47,0Voda84,0-47,0

К недостаткам флюса следует отнести наличие в его составе коррозионного компонента - хлористого цинка. Флюс содержит 47 и более мас.% воды, что вызывает разбрызгивание припо в процессе лужени .The disadvantages of the flux include the presence of a corrosive component in its composition - zinc chloride. The flux contains 47% or more wt.% Of water, which causes the solder to splash during the tinning process.

Известен флюс дл пайки легкоплавкими припо ми, содержащий, мас.%:Known flux for soldering low-melting solder, containing, wt.%:

Природна смола12,0-60,0Natural resin12.0-60.0

Тетрабромид дипентена 0,67-1,25 Неионогенное ПАВ3,20-12,45Tetrabromide dipentene 0.67-1.25 Non-ionic PAV3.20-12.45

Простой олигоэфирОстальноеSimple oligoetherErest

Указанный флюс не содержит коррозион- но-активных компонентов, однако требует использовани при отмывке остатков флюса с печатных плат органических растворителей и сравнительно большого количества гор чей воды вследствие присутстви в рецептуре флюса значительных количеств природной смолы и ПАВ.This flux does not contain corrosive-active components, however, it requires the use of organic solvents and a relatively large amount of hot water when washing flux residues from printed circuit boards due to the presence of significant amounts of natural resin and surfactants in the flux formulation.

Наиболее близким по составу к предлагаемому флюсу вл етс флюс, содержащий , мас.%:The closest in composition to the proposed flux is a flux containing, in wt.%:

Хлористый цинк5-15 Zinc chloride5-15

Хлористый аммоний3-15Ammonium Chloride 3-15

Мочевина5-18Urea5-18

Сол на кислота35-45Sol at acid35-45

Этиловый спирт10-30Ethyl alcohol 10-30

ПАВ0.05-0,02PAV0.05-0.02

(Л(L

22

елate

4 1 х|4 1 x |

Вода15-20Water15-20

Недостатком указанного флюса вл етс его коррозионное воздействие на медный рисунок плат и оборудование из-за наличи в его составе хлористого цинка и сол ной кислоты, суммарное содержание которых во флюсе составл ет не менее 40 мае. %. Кроме того, содержащийс во флюсе хлорис гый цинк оказывает сильное токсическое воздействие на кожу, слизистые и органы дыхани . Применение этого флюса св зано с необходимостью использовани сложной и длительной отмывки остатков флюса после пайки. Вода, мочевина, хлористый аммоний и сол на кислота, суммарное содержание которых в указанном флюсе достигает 68 и более мае.%, обусловливают образование большого количества газообразных продуктов в процессе лужени , что сопровождаетс разбрызгиванием припо .The disadvantage of this flux is its corrosive effect on the copper pattern of the boards and equipment due to the presence in its composition of zinc chloride and hydrochloric acid, the total content of which in the flux is at least 40 May. % In addition, chlorine zinc contained in the flux has a strong toxic effect on the skin, mucous membranes and respiratory organs. The use of this flux is associated with the need to use complex and long-term washing of flux residues after soldering. Water, urea, ammonium chloride and hydrochloric acid, the total content of which in the specified flux reaches 68 and more May.%, Cause the formation of a large amount of gaseous products during the tinning process, which is accompanied by the splashing of solder.

Цель изобретени - снижение коррозионного воздействи флюса, облегчение удалени остатков флюса после пайки водой и улучшение санитарно-гигиенических условий труда за счет снижени количества газообразных продуктов в процессе лужени при сохранении его флюсующей активности .The purpose of the invention is to reduce the corrosive effects of the flux, facilitate removal of residual flux after soldering with water, and improving sanitary and hygienic working conditions by reducing the amount of gaseous products during the tinning process while maintaining its fluxing activity.

Поставленна цель достигаетс тем, что флюс дл лужени медных контактных площадок печатных плат, содержащий мочевину , сол ную кислоту, спирт ПАВ и воду, дополнительно содержит п-толуолсульфо- кислоту и простой олигоэфир, а в качестве спирта - этиловый или изопропиловый спирт при следуюа(ем соотношении компонентов , мас.%:This goal is achieved by the fact that the flux for the tinning of copper contact pads of printed circuit boards, containing urea, hydrochloric acid, alcohol surfactant and water, additionally contains p-toluenesulfonic acid and oligoether, and as alcohol - ethyl or isopropyl alcohol next ( I eat the ratio of components, wt.%:

Мочевина0,5-1,0Urea 0.5-1.0

Сол на кислота0,4-0,7Sol at acid0.4-0.7

Этиловый или изопропиловый спирт1,0-5,0 ПАВ 0,05-0,2 Вода1,5-2,5 п-Толуолсульфокислота 0,1-0,3 Простой олигоэфир Остальное Дл получени предлагаемого флюса ПАВ и мочевину раствор ют в дистиллированной воде. К полученному раствору добавл ют этиловый или изопропиловый спирт, n-толуолсульфокислоту 1-водную и перемешивают. Полученный раствор добавл ют к расчетному количеству простого оли- гоэфира, затем добавл ют сол ную кислоту и перемешивают.Ethyl or isopropyl alcohol1.0-5.0 surfactant 0.05-0.2 Water1.5-2.5 p-Toluenesulfonic acid 0.1-0.3 Simple oligoether Else To obtain the proposed flux, the surfactant and urea are dissolved in distilled water . Ethyl or isopropyl alcohol, 1-water p-toluenesulfonic acid is added to the resulting solution and mixed. The resulting solution is added to the calculated amount of oligoether, then hydrochloric acid is added and mixed.

Пример 1. 0,75 г (0,75 мас.%) мочевины , 0,125 г (0,125 мас.%) препарата ОС-20 помещают в стекл нный стакан емкостью 150 мл и раствор ют в 2,5 г (2,5 мас.%) дистиллированной воды. К полученномуExample 1. 0.75 g (0.75% by weight) of urea, 0.125 g (0.125% by weight) of the preparation OS-20 are placed in a 150 ml glass beaker and dissolved in 2.5 g (2.5% by weight). .%) distilled water. To received

раствору добавл ют 3,0г (3,0 мае %) этилового3.0 g (3.0 May%) of ethyl is added to the solution.

спирта и 0,3 г (0,3 мас.%) п-толуолсульфокислоты и перемешивают стекл нной палоч кой до полного растворени кислоты. Кalcohol and 0.3 g (0.3 wt.%) p-toluenesulfonic acid and stirred with a glass rod until the acid is completely dissolved. TO

полученному раствору добавл ют 92,775 г (92,775 мас.%) лапрола 402-2-100, затем прибавл ют 0,55 г (0,55 мас.%) сол ной кислоты и перемешивают 3 мин. Получают 89 мл флюса (d 1,1186).92.775 g (92.775 wt.%) of Laprol 402-2-100 are added to the resulting solution, then 0.55 g (0.55 wt.%) hydrochloric acid is added and stirred for 3 minutes. Get 89 ml of flux (d 1,1186).

П ример 2.0,5г(0,5мас.%)мочевины, 0,2 г(0,2 мас.%) препарата ОС-20 раствор ют в 1,5 г (1,5 мае. %) дистиллированной воды . К полученному раствору добавл ют 1,0 г (1,0 мас.%) изопропилового спирта и 0,1 гExample 2.0.5 g (0.5 wt.%) Of urea, 0.2 g (0.2 wt.%) Of the preparation OC-20 is dissolved in 1.5 g (1.5 may.%) Of distilled water. To the resulting solution was added 1.0 g (1.0 wt.%) Isopropyl alcohol and 0.1 g

(0,1 мас.%) n-толуолсульфокислоты и перемешивают . К полученному раствору добавл ют 96,3 г (96,3 мас.%) лапрола 402-2-100, затем приливают 0,4 г (0,4 мас.%) сол ной кислоты и перемешивают 3 мин. Получают(0.1 wt.%) P-toluenesulfonic acid and mix. 96.3 g (96.3 wt.%) Of laprol 402-2-100 are added to the resulting solution, then 0.4 g (0.4 wt.%) Of hydrochloric acid is added and stirred for 3 minutes. Get

88,6 мл флюса (d 1,1257).88.6 ml of flux (d 1,1257).

Известный флюс готов т смешиванием 10 г (10 мас.%) хлористого цинка и 3 г (3 мае. %) хлористого аммони в 22 г (22 мае. %) дистиллированной воды, после чего добавл ют38 ,9 г(38,9мас.%)сол нойкислоты,6,0 г (6,0 мас.%) мочевины и перемешивают. Затем 0,1 г (0,1 мас,%) препарата ОС-20 раствор ют в 20 г (20 мае. %) этилового спирта и приливают к полученному ранее раствору . Получают 78,8 мл флюса (d 1,2613).The known flux is prepared by mixing 10 g (10 wt.%) Of zinc chloride and 3 g (3 may.%) Of ammonium chloride in 22 g (22 May.%) Of distilled water, after which 38.9 9 g (38.9 mas.) Are added. %) hydrochloric acid, 6.0 g (6.0 wt.%) urea and mix. Then, 0.1 g (0.1 wt.%) Of the preparation OS-20 is dissolved in 20 g (20 May.%) Of ethanol and added to the previously obtained solution. 78.8 ml of flux (d 1.2613) are obtained.

Составы флюсов по примерам 1-22 приведены в табл.1.The compositions of the fluxes in examples 1-22 are given in table.1.

Дл лужени с применением предлагаемого флюса и известного используют двухсторонние печатные платы с медными контактными площадками размером 30 х 30 х 2 мм. Испытываемый флюс нанос т окунанием образца в ванночку с флюсом, noc/ie чего образцы устанавливают вертикально дл стекани избытка флюса в течение 0,5 мин. Образцы плат луд т, погружа их вертикально в припой ПОС-61 при 255+ 5°С на 3 с. Отмывку плат от остатков флюса провод т встр хиванием их последовательно в двух ванкочках емкостью 0,3 л, содержащих по 200 мл воды, в течение 1 мин в каждой ванне. Затем образец платы выдерживают в дистиллированной воде при комнатной температуре в течение 1 мин в ванночке, содержащей 200 млFor tinning with the use of the proposed flux and the known, double-sided printed circuit boards are used with copper pads with dimensions of 30 x 30 x 2 mm. The flux to be tested is applied by dipping the sample in a bath of flux, noc / i, whereby the samples are set vertically to drain the excess flux for 0.5 minutes. Samples of the boards are t, plunging them vertically into the POS-61 solder at 255+ 5 ° С for 3 s The boards are washed from the flux residues by shaking them sequentially in two 0.3 liter vacuum tubes containing 200 ml of water for 1 minute in each bath. Then the sample board is kept in distilled water at room temperature for 1 min in a bath containing 200 ml

воды. Промывные воды в ванночках замен ют после отмывки трех плат. Отмытые платы сушат в шкафу при 105 ± 5°С в течение 0,5 ч.water. The washings in the baths are replaced after washing the three plates. The washed boards are dried in a cabinet at 105 ± 5 ° С for 0.5 h.

Качество лужени контактных площадок образцов печатных плат, качество отмывки диэлектрика и наличие пены в первой промывной ванночке оценивают визуально, а полноту отмывки диэлектрика оценивают по изменению сопротивлени изол ции после выдержки образцов плат в камере влагиThe quality of the tinning of the contact pads of samples of printed circuit boards, the quality of washing the dielectric and the presence of foam in the first wash bath are assessed visually, and the completeness of washing of the dielectric is evaluated by the change in insulation resistance after holding the samples of boards in the moisture chamber

втечение 1 ч при 21 °С и влажности 93+3%.within 1 h at 21 ° С and humidity of 93 + 3%.

Сопротивление измер ют терраомметром Е6-13А.Resistance is measured with an E6-13A terraomometer.

Коррозионные действи остатков флюса после пайки и отмывки определ ют после выдержки образца печатной платы в камере влажности в течение 56 суток при 40 ±2°С и влажности 98+ 2%.The corrosive effects of flux residues after soldering and washing are determined after the sample of the printed circuit board is held in a humidity chamber for 56 days at 40 ± 2 ° C and humidity 98+ 2%.

Результаты испытаний приведены в табл.2. The test results are shown in table 2.

Из данных таблиц видно, что флюсы предлагаемого состава (примеры 1-4) обеспечивают качественное лужение печатных плат и полное удаление остатков флюса после пайки.From these tables it is clear that the fluxes of the proposed composition (examples 1-4) provide quality tinning of printed circuit boards and complete removal of flux residues after soldering.

Уменьшение содержани компонентов флюса: мочевины (пример 20), сол ной кислоты (пример 6), воды (пример 21) и п-толу- олсульфокислоты (примеры 16 и 22) приводит к ухудшению качества лужени , на что указывает по вление шероховатости на участках поверхности лужени . Уменьшение-содержани препарата ОС-20 в рецептуре флюса (пример 13) сопровождаетс ухудшением отмываемое™ диэлектрика и понижением его сопротивлени в камере влажности. Уменьшение содержани этилового или изопропилового спирта (примеры 8 и 10) ухудшает смачиваемость флюсом поверхности печатных плат, что приводит к понижению качества лужени - по влению наплывов припо .A decrease in the content of the components of the flux: urea (example 20), hydrochloric acid (example 6), water (example 21) and p-toluenesulfonic acid (examples 16 and 22) leads to a deterioration in the quality of tinning, as indicated by the appearance of roughness in areas surface tinning. A decrease in the content of the OS-20 preparation in the formulation of the flux (Example 13) is accompanied by a deterioration of the washed-out dielectric ™ and a decrease in its resistance in the humidity chamber. Reducing the content of ethyl or isopropyl alcohol (examples 8 and 10) affects the wettability of the surface of the printed circuit boards with flux, which leads to a decrease in the quality of tinning - the appearance of solder fluxes.

Увеличение содержани мочевины сверх указанного вызывает по вление беле- сости на поверхности диэлектриков и снижение его сопротивлени (пример 5 и 12), а увеличение содержани сол ной кислоты (пример 7) и n-толуолсульфокислоты (пример 17) приводит к по влению коррозии и снижению сопротивлени изол ции диэлектрика . Увеличение содержани препарата ОС-20 (примеры 14 и 15) и не улучшает качество лужени , но сопровождаетс образованием пень) в промывной воде. Повышение содержани воды во флюсе сверх оптимального ухудшает качество лужени , на что ука- An increase in the urea content above the specified level causes the appearance of shedding on the surface of dielectrics and a decrease in its resistance (example 5 and 12), and an increase in the content of hydrochloric acid (example 7) and p-toluenesulfonic acid (example 17) leads to corrosion and dielectric insulation resistance. An increase in the content of OS-20 (examples 14 and 15) and does not improve the quality of the tinning, but is accompanied by the formation of a stump in the wash water. Increasing the water content in the flux above the optimum deteriorates the quality of the tinning, which is indicated by

зывает по вление пор на поверхности лужени .The appearance of pores on the surface of tinning.

Claims

The use of the present invention will reduce the corrosive effect on copper conductive paths of printed circuit boards and equipment used by eliminating zinc chloride from the formulation and reducing the hydrochloric acid content in the flux, making it easier to wash out flux residues by reducing hydrochloric acid and excluding it from the formulation components that are difficult to remove from the surface of the dielectric — zinc chloride and ammonium chloride — improve the sanitary and hygienic properties of the flux by eliminating toxic the component is zinc chloride and the sanitary and hygienic working conditions in the process of tinning printed circuit boards by reducing the amount of toxic volatile components. Claims of the Invention: Flux for tinning copper pads of printed circuit boards containing urea, hydrochloric acid, alcohol, surfactant and water, characterized in that, in order to reduce the corrosive effects of the flux, to facilitate removal of water flux residues after soldering and to improve sanitary hygienic working conditions by reducing the amount of gaseous products in the process of tinning while maintaining its fluxing activity, it additionally contains p-toluene sulfonic acid simple oligoether, and as alcohol that is ethyl or isopropyl alcohol in the following ratio of components, wt.%:

Urea 0.5-1.0

Sol at acid0.4-0.7

Ethyl or isopropyl alcohol. 1.0-5.0

Surface active

substance0.0570.2

Water1.5-2.5

p-toluenesulfonic acid 0,1-0,3

Simple oligoetherErest

12

3

four

five

6

7

eight

9

ten

eleven

12

13 14

15 16 17 18 19 20 21 22

oh oh

2.0 5.0

3.0 0.5 5.5

3.0 3.0

1.0

3.0 W, o

0.5 5.5

3.0 3.0

zo

3.0 3.0

0.125

0.2

0.05

0.2

0.12

0.2

0.05

0.1

0.05

0.04

0.21

0.25

0.12

0.1

2.5 L5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 3 , 0 3,5 2,0

1.0 2.0

0.3

0.1

0.2

6.2

0.2

0.05

0.35

0.20

0.3

0.2

0.03

92,775

96.3

94.05

91.3

93.08

93.50

93.45

95,8

90.6

95.6

90,8

92.75

93.16

93.39

93.45

92.93

92.48

91.7

93.7

93.37

-j

.Ј

sl -u -J -J

Tablida