RU2755185C1 - Флюс для низкотемпературной пайки - Google Patents
Флюс для низкотемпературной пайки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755185C1 RU2755185C1 RU2020131156A RU2020131156A RU2755185C1 RU 2755185 C1 RU2755185 C1 RU 2755185C1 RU 2020131156 A RU2020131156 A RU 2020131156A RU 2020131156 A RU2020131156 A RU 2020131156A RU 2755185 C1 RU2755185 C1 RU 2755185C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux
- saccharides
- activator
- soldering
- low
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
Изобретение относится к составам флюсов с повышенной термостойкостью, не содержащих в составе щелочей и кислот, предназначенных для низкотемпературной пайки в интервале температур 150-350°С на воздухе. Флюс для пайки содержит активатор, сахариды, растворитель и тиксотропный агент. В качестве активатора флюс содержит карбонаты натрия или калия, а сахариды дополнительно содержат ребаудиозид А, при следующем соотношении компонентов, мас. %: активатор 1,6-3,1, сахариды 9-14, тиксотропный агент до 0,01, растворитель остальное. Флюс позволяет паять низкотеплопроводные материалы, такие как низкотемпературная вжигаемая керамика, металлизированная серебросодержащая паста (далее - LTCC), с сохранением флюсующих свойств на протяжении всего процесса и удалением остатков флюса деионизованной водой. 2 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области пайки, а более конкретно, к составам флюсов с повышенной термостойкостью для низкотемпературной пайки в широком интервале температур 150-350°С на воздухе, не содержащих в составе щелочей и кислот.
В настоящее время для обеспечения пайки различных металлов и сплавов в интервале температур 250-350°С предложено много флюсов различных составов, например: флюсов, в основе которых лежит канифоль как в чистом виде, так и в разных ее модификациях с добавками хлоридов и кислот, флюсов, в составы которых входят комбинации различных галогенидов легких и тяжелых металлов, а также флюсов, включающих разнообразные полярные растворители и органические соединения с добавками хлоридов и фторидов [Справочник по пайке./ Под ред. И.Е. Петрунина. - 2-ое изд. перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1984. Стр. 119-12, Справочник по пайке. Под ред. С.Н. Лоцманова, И.Е. Петрунина, В.П. Фролова. М.: Машиностроение, 1975. Стр. 112-114, Припои и флюсы для пайки. Марки, состав, свойства и области применения ОСТ4ГО.033.200. Стр. 44, 45].
Однако подавляющее большинство этих флюсов при использовании имеет ряд недостатков, например, сильное газо- и дымовыделение, осмоление с образованием плохо удаляемых остатков, краткое время флюсующего воздействия, что требует постоянной подпитки свежего флюса. В результате не до конца смытые остатки флюса могут стать концентраторами нежелательных электрохимических процессов во время работы изделий электронной техники. Также наличие этих компонентов в составе вносит негативный вклад в окружающую среду.
Еще одним недостатком является наличие узкого интервала температур активности флюса.
Известен флюс [JPH05185277A], представляющий собой смесь спиртов, высшую карбоновую кислоту и тиксотропную добавку. Он не содержит токсичных компонентов, за исключением органических кислот, но применим для пайки в интервале температур до 250°С.
Известен также флюс [JP2007216296], который работает в более широком интервале температур (250-350°С), сохраняющий свои флюсующие свойства в процессе пайки. Флюс содержит сахариды, часть которых является активатором, многоатомные спирты, содержащие от 4-х до 6-ти гидроксильных групп в качестве растворителя и тиксотропный агент.
Недостатком данного флюса является то, что пайка с его участием возможна только в инертной среде (в атмосфере аргона или азота). В противном случае в атмосфере воздуха при высокой температуре (350°С) флюс претерпевает термоокисление, что затрудняет его удаление после пайки.
Техническим результатом изобретения является обеспечение пайки на воздухе при температуре до 350°С, улучшение растекаемости припоя и легкое удаление остатков флюса деионизованной водой. Кроме этого, данный флюс позволяет паять низкотеплопроводные материалы, такие как низкотемпературная вжигаемая керамика, металлизированная серебросодержащей пастой, с сохранением флюсующих свойств на протяжении всего процесса, то есть обеспечение необходимой растекаемости припоя, удаление оксидной пленки с припоя и паяемых поверхностей и дальнейшая защита припоя от окисления в процессе спаивания.
Технический результат изобретения достигается тем, что флюс для пайки, содержит активатор, сахариды, растворитель и тиксотропный агент, дополнительно содержит ребаудиозид А в составе сахаридов, в качестве активатора он содержит карбонаты натрия или калия, в качестве тиксотропного агента - гидрогенизированное касторовое масло, а в качестве растворителя - глицерин или смесь глицерина и диглицерола, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Активатор | 1,6-3,1 |
Сахариды | 9-14 |
Тиксотропный агент | до 0,1 |
Растворитель | остальное |
Сахариды следующего ряда: эритритол, ксилитол, малтитол, лактитол, рибитол, маннитол - дополнительно содержат ребаудиозид А, причем количество гидроксогрупп в составе этих веществ позволяет получить подходящую липкость флюса к паяемым поверхностям, кроме того, эти сахариды хорошо растворимы в указанных растворителях
Процентное содержание сахаридов выше верхнего предела снижает подвижность жидкой фазы флюса и выходит за пределы растворимости в указанных растворителях. Содержание сахаридов ниже указанного предела приводит к излишне быстрому испарению жидкой фазы флюса и увеличению твердых остатков флюса на паяемых поверхностях, что затрудняет последующее удаление его остатков.
Добавка ребаудиозида А к сахаридам снижает закрепление остатков флюса после пайки, что позволяет провести легкое удаление остатков флюса деионизованной водой, при этом содержание ребаудиозида А не должно превышать 2% общей массы флюса, поскольку начинает проявляться ингибирующий эффект, то есть активность флюса падает.
Процентное содержание активатора выше указанного предела затрудняет растворение карбонатов натрия или калия, что приводит к увеличению количества твердых компонентов и как следствие, затрудняет удаление остатков флюса в потолке заявленного температурного интервала.
В качестве тиксотропного агента могут применяться гидрогенизированное касторовое масло. Присутствие тиксотропного агента увеличивает смачиваемость флюса, при этом не меняется термостойкость флюса, и снижается осмоление во время пайки. Процентное содержание компонента выше указанного предела приводит к отделению его от раствора, а отсутствие тиксотропного агента приводит к снижению смачиваемости флюса.
В качестве растворителя применяется глицерин или смесь глицерина и диглицерола, которые имеют высокую точку кипения и способность растворить все компоненты флюса.
Примеры осуществления заявленного изобретения. Флюс приготавливают следующим образом. В емкость, содержащую необходимое процентное количество растворителя, вводят компоненты флюса в соответствии с их процентным содержанием, нагревают смесь на водяной бане при постоянном перемешивании, на температуре 100°С выдерживают до полного растворения компонентов. После охлаждения емкости с раствором до комнатной температуры флюс готов к применению.
Эффективность предложенного состава флюса проверялась экспериментально.
Для проверки растекаемости припоя с использованием заявленного флюса проводили лужение тремя видами (А, Б, В) припоев: SnPb63 (А); SnAg5.0 (Б); AuSn80 (В), точки плавления которых находятся в заявленном температурном диапазоне (до 350°С).
Были использованы образцы для лужения и пайки:
- образец 1 изготовлен из псевдосплава МД-50, покрытый золотом (далее -МД-50);
- образец 2 изготовлен из сплава Д16, покрытый никелем (далее - Д16);
- образец 3 изготовлен из низкотемпературной вжигаемой керамики (LTCC), покрытый серебросодержащей пастой.
Лужение производили с помощью пластинок припоев размером 1×1 мм, изготовленных из фольги толщиной 100 мкм (AuSn80 - 25 мкм).
Для каждого вида образца были использованы 3 состава заявленного флюса (представлены в таблице 1, состав I, II, III).
Капли флюса наносили на поверхность образцов перед укладкой пластинок, далее образцы нагревали до температуры лужения. Лужение проводили в 2 этапа: сначала нагревали образцы до температуры 150-160°С с выдержкой 30 секунд, затем нагревали до температуры оплавления припоя SnPb63 - 210°C; SnAg5.0 - 240°C; AuSn80 - 320-340°C. После визуального подтверждения расплавления припоя образцы охлаждали до комнатной температуры, затем окунали в деионизованную воду комнатной температуры до полного растворения остатков флюса. Продували образцы сжатым воздухом и вычисляли коэффициент растекаемости навески припоя для каждого образца.
Коэффициент растекаемости Кр припоя является показателем активности флюса. Коэффициент растекаемости Кр припоя согласно [Припои и флюсы для пайки. Марки, состав, свойства и области применения ОСТ4ГО.033.200. Стр. 51] определялся по формуле:
Кр = Sp/So, где
Sp - площадь, занятая припоем после его расплавления, мм2;
So - площадь, занятая припоем до его расплавления, мм2.
Значение коэффициента Кр ≥ 1 является показателем того, что припой имеет достаточную смачиваемость к паяемым поверхностям и позволяет создать качественное и надежное паянное соединение, следовательно, применение флюса эффективно.
В таблице 2 приведены значения коэффициентов растекаемости припоев образцов при использовании указанных составов флюса для каждого из образцов.
Как видно из данных в таблицах 1 и 2, указанные в формуле изобретения соотношения компонентов флюса обеспечивают необходимые значения коэффициента растекаемости припоев SnPb63, SnAg5.0, AuSn80, с блестящими или светло-матовыми поверхностями припоев, повторяющие формы заготовок, без раковин и необлуженных участков.
Представленные результаты обосновывают правильность числовых значений соотношений компонентов, указанных в формуле изобретения.
Таким образом, предлагаемый флюс для низкотемпературной пайки обладает повышенной термостойкостью в интервале температур 150-350°С.
Несомненным достоинством заявленного флюса является то, что после пайки и лужения его остатки легко удаляются деионизованной водой, что исключает применение органических растворителей, к тому же нельзя не отметить простоту его изготовления, доступность компонентов отечественного производства и полное отсутствие токсичных веществ в его составе.
Claims (2)
- Флюс для низкотемпературной пайки, содержащий активатор, сахариды, растворитель и тиксотропный агент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ребаудиозид А в составе сахаридов, в качестве активатора он содержит карбонаты натрия или калия, в качестве тиксотропного агента - гидрогенизированное касторовое масло, а в качестве растворителя - глицерин или смесь глицерина и диглицерола, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
-
Активатор 1,6-3,1 Сахариды 9-14 Тиксотропный агент до 0,1 Растворитель остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131156A RU2755185C1 (ru) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | Флюс для низкотемпературной пайки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131156A RU2755185C1 (ru) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | Флюс для низкотемпературной пайки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2755185C1 true RU2755185C1 (ru) | 2021-09-14 |
Family
ID=77745611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020131156A RU2755185C1 (ru) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | Флюс для низкотемпературной пайки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2755185C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1214374A1 (ru) * | 1985-01-02 | 1986-02-28 | Предприятие П/Я А-7438 | Флюс дл низкотемпературной пайки |
JPH05318276A (ja) * | 1992-05-20 | 1993-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | 軸受機構冷却装置 |
US6550667B2 (en) * | 1999-12-14 | 2003-04-22 | International Business Machines Corporation | Flux composition and soldering method for high density arrays |
JP2007216296A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-30 | Mitsubishi Materials Corp | ハンダ用フラックス及び該フラックスを用いたハンダペースト並びに電子部品搭載基板の製造方法 |
RU2463145C2 (ru) * | 2010-12-15 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Флюс для низкотемпературной пайки |
-
2020
- 2020-09-21 RU RU2020131156A patent/RU2755185C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1214374A1 (ru) * | 1985-01-02 | 1986-02-28 | Предприятие П/Я А-7438 | Флюс дл низкотемпературной пайки |
JPH05318276A (ja) * | 1992-05-20 | 1993-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | 軸受機構冷却装置 |
US6550667B2 (en) * | 1999-12-14 | 2003-04-22 | International Business Machines Corporation | Flux composition and soldering method for high density arrays |
JP2007216296A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-30 | Mitsubishi Materials Corp | ハンダ用フラックス及び該フラックスを用いたハンダペースト並びに電子部品搭載基板の製造方法 |
RU2463145C2 (ru) * | 2010-12-15 | 2012-10-10 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Флюс для низкотемпературной пайки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4325746B2 (ja) | 鉛フリーはんだ用フラックスとはんだ付け方法 | |
EP0668808B1 (en) | No-clean soldering flux and method using the same | |
US4960236A (en) | Manufacture of printed circuit board assemblies | |
JP5435186B1 (ja) | フラックス組成物、液状フラックス、やに入りはんだ及びソルダペースト | |
JP6160608B2 (ja) | 急加熱工法用フラックス及び急加熱工法用ソルダペースト | |
JP6222412B1 (ja) | フラックス | |
KR101297611B1 (ko) | 솔더링 방법 | |
JP5812230B2 (ja) | フラックス及びソルダペースト | |
JP2500018B2 (ja) | 低残渣はんだペ―スト | |
RU2755185C1 (ru) | Флюс для низкотемпературной пайки | |
JPH0377793A (ja) | フラックス組成物 | |
EP0486685A4 (en) | Use of organic acids in low residue solder pastes | |
US3963529A (en) | Soldering flux | |
EP0549616B1 (en) | Method of cleaning printed circuit boards using water | |
CN114434047B (zh) | 一种铟基钎料低温焊接用助焊剂及其制备方法 | |
KR930006435B1 (ko) | 금속 표면을 보호하고 납땜성을 향상시키는 방법 및 조성물 | |
RU2705190C1 (ru) | Водорастворимый флюс для пайки | |
JP2021090999A (ja) | フラックス、はんだペーストおよびはんだ付け製品の製造方法 | |
RU2263569C1 (ru) | Флюс для низкотемпературной пайки | |
JP2004237345A (ja) | はんだ用フラックス | |
RU1779519C (ru) | Флюс дл низкотемпературной пайки и лужени | |
RU2599063C1 (ru) | Хлоридный флюс для пайки | |
Koon et al. | Study on IMC morphology and impact to solder joint performance for different halogen free (HF) flux in semiconductor application | |
SU709300A1 (ru) | Флюс дл низкотемпературной пайки | |
RU2254217C2 (ru) | Теплоноситель для низкотемпературной пайки погружением |