DE2238874B2 - PROCEDURE FOR SOLDERING AND FLUX TO PERFORM THIS PROCEDURE - Google Patents
PROCEDURE FOR SOLDERING AND FLUX TO PERFORM THIS PROCEDUREInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten, insbesondere von gedruckten Schaltungen, bei dem vor dem Löten ein Flußmittel — bestehend aus einer Trägersubstanz und mindestens einem Reduktionsmittel — auf die zu lötenden Stellen aufgetragen wird, bei dem durch die Erwärmung beim Löten die Trägersubstanz verdampft wird und bei dem Metalloxide und Metallhydroxide teilweise reduziert und teilweise abgeschwemmt werden sowie Flußmittel zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer organischen halogenfreien Trägersubtanz.The invention relates to a method for soldering, in particular printed circuits, in which before after soldering a flux - consisting of a carrier substance and at least one reducing agent - is applied to the areas to be soldered, in which the carrier substance due to the heating during soldering is evaporated and in which metal oxides and metal hydroxides are partially reduced and partially washed off as well as flux to carry out this process with an organic halogen-free Carrier substance.
Gedruckte Schaltungen bestehen aus Isolierstoffplatten, die Leiterzüge zum Aufbau elektronischer Schaltkreise tragen. Sie sind mit elektronischen Bauelementen bestückt und besitzen im allgemeinen äußere Anschlüsse. Die Verbindungen zwischen den äußeren Anschlüssen, den Leiterzügen und den Bauelementen werden in den weitaus häufigsten Fällen durch Löten geschaffen. Zur Herstellung der Lötverbindungen ist im allgemeinen der Einsatz eines Flußmittels erforderlich.Printed circuits consist of sheets of insulating material, the conductors for building electronic circuits wear. They are equipped with electronic components and generally have external connections. The connections between the external connections, the conductor tracks and the components are shown in by far the most common cases created by soldering. To make the soldered connections is generally the use of a flux is required.
Das Flußmittel wird durch Erhitzen im Lötbad thermisch aktiviert und reagiert mit metallischen Oxidbzw. Hydroxidschichten. Durch deren Reduktion und zum Teil deren Abschwemmung von der Oberfläche entstehen metallisch blanke Oberflächen, die Voraussetzung zu einer guten Benetzung des Lotes sind. Gleichzeitig wird die Oberflächenspannung des Lotes zu den Leiterzügen wesentlich beeinflußt.The flux is thermally activated by heating in the soldering bath and reacts with metallic oxide or metal. Hydroxide layers. Through their reduction and, in part, their washing away from the surface bare metallic surfaces are created, which are a prerequisite for good wetting of the solder. At the same time, the surface tension of the solder to the conductor runs is significantly influenced.
Es ist bekannt, daß Flußmittel nach zwei verschiedenen Prinzipien nergestellt werden. Einmal werden Flußmittel auf der Basis von Natur- oder Kunstharzen aufgebaut, die normalerweise mit organischen Säuren als Aktivatoren versetzt und nicht wasserlöslich sind. Diese Flußmittel sind in der Norm DIN 8511, Blatt 2 im Detail beschrieben.It is known that flux according to two different Principles are established. On the one hand, fluxes are made on the basis of natural or synthetic resins built up, which are normally mixed with organic acids as activators and are not water-soluble. These fluxes are in the standard DIN 8511, sheet 2 im Described in detail.
Zum anderen werden Flußmittel beispielsweise aus Gemischen von Alkoholen, 2-Butoxyäthanol, ungesättigter Bicarbonsäure, Hydrochlorid, niedriger Aminoalkohole etc. hergestellt, die als wasserlöslich bezeichnet werden bzw. mit Wasser eine Emulsion bilden.On the other hand, fluxes made from mixtures of alcohols, 2-butoxyethanol, for example, are unsaturated Bicarboxylic acid, hydrochloride, lower amino alcohols etc. are produced which are referred to as water soluble or form an emulsion with water.
In der deutschen Patentanmeldung G 11 948 VI/49h sind Flußmittel beschrieben, bei denen Alkohole, Zucker, Alkoholate und andere beim Zerfall reduzierende Komponenten entwickelnde organische Substanzen verwendet werden. Der Einfluß der Anwesenheit von Katalysatoren, wie z. B. Alkalien, wird dabei als Voraussetzung für das Entstehen der gewünschten Zerfallsprodukte angesehen. Die beim Lötprozeß resultierenden Rückstände des Flußmittels können flüssig, zäh, fest bzw. wachsähnlich sein. Sie können wasserlöslich sein bzw. mit organischen Lösungsmitteln entfernt werden. Nicht entfernte Rückstände des Flußmittels sollen keine schädlichen Folgen haben, da sie in den meisten Fällen elektrisch isolierend wirken und gleichzeitig Korrosion verhindern sollen. Da die angegebenen Vorteile in bezug auf das Weichlöten von Kupfer, deren Legierungen usw. dargelegt werden, bleibt zumindest offen, ob sie auch für das Löten von elektronischen Komponenten gelten.In the German patent application G 11 948 VI / 49h fluxes are described in which alcohols, sugars, alcoholates and others reduce the disintegration Organic substances that develop components are used. The influence of the presence of Catalysts such as B. alkalis, is a prerequisite for the emergence of the desired Viewed products of decay. The flux residues resulting from the soldering process can be liquid, tough, solid or wax-like. They can be soluble in water or with organic solvents removed. Residues of the flux that are not removed should not have any harmful consequences, since in most cases they have an electrically insulating effect and at the same time are intended to prevent corrosion. Since the stated advantages in relation to the soft soldering of copper, its alloys etc. are presented, At least it remains to be seen whether they also apply to the soldering of electronic components.
In der deutschen Offenlegungsschrift 2114 927 ist ein Flußmittel beschrieben, das aus Adipinsäure und einem oder mehreren Alkoholen aufgebaut ist. Beim Lötvorgang reagiert die Adipinsäure mit den Alkoholkomponenten, wodurch die verbleibenden Rückstände nicht mehr schädlich wirken. Der Umfang der Rückstände hängt von der Menge der Adipinsäure ab.In the German Offenlegungsschrift 2114 927 is a Flux described which is composed of adipic acid and one or more alcohols. During the soldering process the adipic acid reacts with the alcohol components, which prevents the remaining residues act more harmful. The amount of residue depends on the amount of adipic acid.
Die Nachteile der vorstehend angegebenen Flußmittel sind durch die nach dem Löten auf den gedruckten Schaltungen verbleibenden Rückstände gegeben. Nachteilig wirken sich die Rückstände in jedem Fall dadurch aus, daß die optische Revision der Lötstellen zumindest erschwert ist. Außerdem können in den Rückständen Lot-Perlen, -Spritzer und -Filigrane eingebettet sein. Ferner sind zumindest in vielen Fällen die Rückstände mehr oder weniger aggressiv und können als Langzeiteffekt zu Korrosion führen.The disadvantages of the above mentioned fluxes are due to the after soldering on the printed Circuits left behind given. In any case, the residues have a disadvantageous effect from the fact that the visual revision of the solder joints is at least made more difficult. It can also be in the residue Solder beads, splashes and filigree be embedded. Further, at least in many cases, are the residues more or less aggressive and can lead to corrosion as a long-term effect.
Um diese Nachteile zu eliminieren, werden die Flußmittelrückstände abgewaschen (DT-AS 19 58 875). Hier gibt es die verschiedensten Methoden, die eines gemeinsam haben: sie stellen einen besonderen Arbeitsgang dar, der entsprechende Kosten verursacht. Außerdem besteht die Gefahr, die elektronischen Bauelemente zu beschädigen.In order to eliminate these disadvantages, the flux residues are washed off (DT-AS 19 58 875). There are many different methods here that have one thing in common: they represent a special one Represents an operation that causes corresponding costs. There is also a risk of the electronic Damage components.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Löten sowie Flußmittel zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln, bei dem nach dem Löten keine Rückstände verbleiben.The invention is based on the object of a method for soldering and flux for implementation to develop this process that leaves no residue after soldering.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs angegebenen Verfahren dadurch gelöst, daß in der Trägersubstanz als Reduktionsmittel ein Gas gelöst wird und daß mit der Verdampfung der Trägersubstanz das Reduktionsmittel als Gas wieder freigesetzt wird.This object is achieved in the above-mentioned method in that in the carrier substance as Reducing agent a gas is dissolved and that with the evaporation of the carrier substance, the reducing agent as gas is released again.
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist ein Flußmittel mit einer organischen, halogenfreien Trägersubstanz vorgesehen, bei dem Formaldehyd in Wasser gelöst ist (Formalin) und bei dem das Formalin in der Trägersubstanz gelöst, ist.To carry out this process, a flux with an organic, halogen-free carrier substance is required provided in which formaldehyde is dissolved in water (formalin) and in which the formalin is in the carrier substance solved, is.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt somit die Erkenntnis zugrunde ein gasförmiges Reduktionsmittel zu verwenden. Die Verwendung gasförmiger Reduktionsmittel zum Löten ist an sich bekannt Bei den bekannten Verwendungen gasförmiger Reduktionsmittel, z. B. Wasserstoff, bilden diese jedoch eine Schutzgasatmosphäre (E. L ü d e r, Handbuch der Löttechnik, Verlag Technik, Berlin, 1952, Seiten 285 bis 290). Dies erfordert eine besondere Konstruktion der Löteinrichtung. Demgegenüber ist bei dem Verfahren nach der Erfindung das gasförmige Reduktionsmittel in dem Flußmittel gelöstThe method according to the invention is thus based on the knowledge of a gaseous reducing agent to use. The use of gaseous reducing agents for soldering is known per se in the known uses of gaseous reducing agents, e.g. B. hydrogen, however, these form a protective gas atmosphere (E. Lüder, manual of soldering technology, Verlag Technik, Berlin, 1952, pages 285 to 290). this requires a special construction of the soldering device. In contrast, in the method according to Invention, the gaseous reducing agent dissolved in the flux
Durch die Erhitzung der gedruckten Schaltung im Lötbad verdampft die Trägersubstanz und das gasförmige Reduktionsmittel wird in Freiheit gesetzt. Außerdem wird durch die Temperaturerhöhung das Reduktionsmittel zusätzlich thermisch aktiviert. Es reduziert bestimmte Metall-Oxide und -Hydroxide. Die dabei entstehenden gasförmigen Reaktionsprodukte entweichen. Ebenso entweicht der Gasüberschuß. Nicht reduzierbare Oxide und Hydroxide werden unterwandert abgesprengt und durch die Bewegung des Lotes abgeschwemmt. Beim Austritt der gedruckten Schaltung aus dem Lötbad sind dadurch keinerlei Flußmittelrückstände vorhanden.When the printed circuit is heated in the solder bath, the carrier substance and the gaseous substance evaporate Reducing agent is set free. In addition, the temperature increase causes the reducing agent additionally thermally activated. It reduces certain metal oxides and hydroxides. The one with it evolving gaseous reaction products escape. The excess gas also escapes. not Reducible oxides and hydroxides are undermined and blown off by the movement of the solder washed away. When the printed circuit emerges from the solder bath, there are no flux residues whatsoever available.
Die beschriebenen Nachteile von Flußmittelrückständen entfallen dementsprechend. Außerdem erübrigt sich ein Waschen der gedruckten Schaltungen. Die Zuverlässigkeit von elektronischen Anlagen wird vorteilhafterweise wesentlich erhöht.The described disadvantages of flux residues are accordingly eliminated. In addition, it is unnecessary washing the printed circuit boards. The reliability of electronic equipment becomes beneficial significantly increased.
Zur Ausführung des Lötverhaltens nach der Erfindung hat sich Formaldehyd bewahrt. Verwendet wurde Formalin (eine Lösung von Formaldehyd in Wasser). Das Formalin wiederum wurde in der Trägersubstanz des Flußmittels gelöst.Formaldehyde has proven itself to perform the soldering behavior according to the invention. Was used Formalin (a solution of formaldehyde in water). The formalin in turn was in the vehicle of the flux dissolved.
Als Trägersubstanz wird Äthylalkohol bevorzugt. Äthylalkohol verhindert nichi nur eine Polymerisation des Formaldehyds, sondern macht sogar eine bereits eingetretene Polymerisation rückgängig. Die Verwendung anderer Trägersubstanzen, wie z. B. lsopropanol, ist möglich, jedoch kann dann eine unerwünschte Polymerisation des Formaldehyds auftreten.Ethyl alcohol is preferred as the carrier substance. Ethyl alcohol doesn't just prevent polymerization of formaldehyde, but even reverses polymerization that has already occurred. The usage other carrier substances, such as. B. isopropanol, is possible, but then an undesirable one Polymerization of the formaldehyde occur.
In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung wird dem Flußmittel eine höhermolekulare organische halogenfreie Verbindung beigefügt, die zur Beeinflussung der Oberflächenspannung des Lotes dient und eine Oxidation während des Lötprozesses verhindert. Als derartige Verbindung eignen sich Naturharze, wie zum Beispiel Bernsteinsäure. Auch die Verwendung von höherwertigen Alkoholen, wie beispielsweise Glyzerin ist möglich. Die Konzentration der dem Flußmittel beigefügten Verbindung wird in Abhängigkeit von der Konzentration des Formaldehyds, der Stärke des Flußmittelauftrages, der Löttemperatur und der Lötzeit gewählt.In an expedient further development of the invention, the flux is an organic one with a higher molecular weight halogen-free compound added, which serves to influence the surface tension of the solder and a Prevents oxidation during the soldering process. Natural resins such as Example succinic acid. Also the use of higher alcohols such as glycerine is possible. The concentration of the compound added to the flux will depend on the Concentration of formaldehyde, the strength of the flux application, the soldering temperature and the soldering time chosen.
Weiter ist es günstig bei dem Flußmittel nach der Erfindung den Anteil des Wassers möglichst gering zu halten. Die Konzentration des Reduktionsmittels wird außerdem dahingehend optimiert, daß einerseits das Löten zuverlässig erfolgt jedoch andererseits keine nennenswerte Geruchsbelästigung am Arbeitsplatz auftrittIt is also advantageous to keep the proportion of water as low as possible in the flux according to the invention keep. The concentration of the reducing agent is also optimized so that on the one hand the On the other hand, soldering reliably does not produce any noteworthy odor nuisance at the workplace occurs
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werdenThe invention is to be explained in more detail below with the aid of an example
Als Trägersubstanz für das Flußmittel wird von handelsüblichem 96%igem vergälltem Äthylalkohol ausgegangen. Es ist jedoch darauf zu achten, welches Vergällungsmittel verwendet wurde. Es ist beispielsweise nicht zulässig, Äthylalkohol zu verwenden, der mit einer oxidierend wirkenden Substanz, wie z. B. Piridin, vergällt ist Bewährt hat sich mit Toluol vergällter Äthylalkohol. 100 cm3 des Äthylalkohols werden dann etwa 0,1 bis 1 cm3 Formalin zugesetzt. Verwendet wurde eine wässerige Lösung mit 35% Formaldehyd. In das Gemisch aus Äthylalkohol und Formalin wird dann unter Anwärmen etwa 1,5 g Bernsteinsäure gegeben. Das so erhaltene Flußmittel wird kurzfristig, höchstens eine halbe Stunde vor dem Löten auf die Lötseite einer Leiterplatte aufgetragen.Commercially available 96% denatured ethyl alcohol is used as the carrier substance for the flux. However, it is important to note which denaturant was used. For example, it is not permitted to use ethyl alcohol that has an oxidizing substance, such as. B. Piridin, denatured is ethyl alcohol denatured with toluene. About 0.1 to 1 cm 3 of formalin are then added to 100 cm 3 of the ethyl alcohol. An aqueous solution with 35% formaldehyde was used. About 1.5 g of succinic acid are then added to the mixture of ethyl alcohol and formalin while warming. The flux obtained in this way is applied to the soldering side of a circuit board for a short time, at most half an hour before soldering.
Sobald die Leiterplatte in die Vorheizzone der Lötmaschine gelangt, verdampft der Alkohol und zurück bleibt eine dünne Haut bestehend aus in Wasser gelöstem Formaldehyd und Bernsteinsäure. Gelangt danach die Leiterplatte in das Lötbad zersetzt sich die Formalinlösung in gasförmiges Formaldehyd und Wasserdampf und die Bernsteinsäure wird in Bernsteinsäurehydrid umgewandelt. Während der Reaktionszeit liegt aomit ein Gaspolster vor. Es hat sich gezeigt, daß das Verfahren nach Erfindung bevorzugt mit Schlepplöteinrichtungen ausführbar ist.As soon as the circuit board gets into the preheating zone of the soldering machine, the alcohol evaporates and What remains is a thin skin consisting of formaldehyde and succinic acid dissolved in water. Got there then the circuit board in the solder bath decomposes the formalin solution into gaseous formaldehyde and Water vapor and the succinic acid is converted into succinic acid hydride. During the response time there is thus a gas cushion. It has been shown that the method according to the invention can preferably be carried out with drag soldering devices.
Das Bernsteinsäureanhydrid beeinflußt in erwünschter Weise die Oberflächenspannung des Lotes und verdampft während der Lötzeit. Während der Wasseranteil des Formalin unmittelbar verdampft, wirkt das freigesetzte Formaldehyd reduzierend auf Metalloxide und — Hydroxide. Dabei bilden sich — im Gegensatz zu der Wirkung üblicher Flußmittel — keine Metallsalze. Nichtreduzierbare Metalloxide und -hydroxide werden abgesprengt und abgeschwemmt. Die somit gereinigten Metalloberflächen werden dann vom Lot benetzt. Nach dem Löten weist die Leiterplatte keine Rückstände auf, da sämtliche Bestandteile des Flußmittels während des Lötens verdampft sind.The succinic anhydride influences the surface tension of the solder and in a desired manner evaporates during the soldering time. This works while the water content of the formalin evaporates immediately Released formaldehyde reducing to metal oxides and hydroxides. In contrast to the effect of common fluxes - no metal salts. Irreducible metal oxides and hydroxides become blasted off and washed away. The thus cleaned metal surfaces are then wetted by the solder. To after soldering, the circuit board has no residues, since all components of the flux during the Soldering are evaporated.
Als weiterer besonderer Vorteil ist bei der Anwendung des Flußmittels nach der Erfindung zu werten, daß Blaseneinschlüsse in Lötstellen - wie sie hin- und wieder bei Verwendung von Flußmitteln auf Kolophoniumbasis auftreten — nicht beobachtet worden sind. Derartige Blaseneinschlüsse entstehen, sofern unter der Kupferplattierung einer Leiterplatte etwas Elektrolylflüssigkeit eingeschlossen ist. Beim Löten wird das Wasser der Elektrolytflüssigkeit bei etwa 240° Celsius als Wasserdampf freigesetzt. Die bei Verwendung von kolophoniumhaltigen Flußmitteln in derartigen Fällen beobachteten Blaseneinschlüsse in einer Lötstelle beruhen offenbar darauf, daß Kolophonium Wasser abstößt.Another particular advantage when using the flux according to the invention is that Bubble inclusions in solder joints - as they occasionally occur when using rosin-based fluxes occur - have not been observed. Such bubble inclusions arise if under the Copper plating a circuit board some electrolyte fluid is included. When soldering that will Water from the electrolyte liquid is released as water vapor at around 240 ° Celsius. When using rosin-containing fluxes in such cases observed bubble inclusions in a solder joint are apparently based on the fact that rosin repels water.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere dadurch gegeben, daß ein Flußmittel zum Löten von gedruckten Schaltungen geschaffen wurde, von dem nach dem Löten keine Rückstände auf der gedrückten Schaltung verbleiben.The advantages achieved by the invention are given in particular that a flux for Soldering of printed circuit boards was created, from which after soldering there is no residue on the pressed circuit remain.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722238874 DE2238874C3 (en) | 1972-08-07 | Process for soldering and flux to carry out this process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722238874 DE2238874C3 (en) | 1972-08-07 | Process for soldering and flux to carry out this process |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2238874A1 DE2238874A1 (en) | 1974-02-21 |
| DE2238874B2 true DE2238874B2 (en) | 1976-11-18 |
| DE2238874C3 DE2238874C3 (en) | 1977-07-07 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3824861A1 (en) * | 1988-07-21 | 1990-01-25 | Productech Gmbh | METHOD FOR PRODUCING SOLDERED CONNECTIONS |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3824861A1 (en) * | 1988-07-21 | 1990-01-25 | Productech Gmbh | METHOD FOR PRODUCING SOLDERED CONNECTIONS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2238874A1 (en) | 1974-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E771 | Valid patent as to the heymanns-index 1977, willingness to grant licences | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |