Паяльная паста для низкотемпературной пайки

 

Изобретение относится к лужению и пайке, в частности к паяльным пастам для навесного монтажа элементов гибридных интегральных схем. Целью изобретения является исключение расслоения пасты при хранении, повышение ее работоспособности, точности дозирования и надежности паяных соединений. Паста содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: канифоль 7,0-9,5, оксипроизводное соединение из ряда алкиламинов (дибутаноламин, триэтаноламин, бутилэтаноламин) 7,0- 9,5, гидроксиполиоксизтилен с мол.мас. 1500-20000 0,75-1,5, порошок припоя остальное. Срок хранения паяльной пасты без расслоения составляет 3 мес, она обеспечивает высокое качество паяных соединений за счет высокой степени удержания припоя в паяном шве. Коэффициент удержания составляет 95%. 2 табл.

Изобретение относитcя к лужению и пайке, в частности к паяльным пастам, используемым в радиоэлектронной, приборостроительной промышленности для осуществления навесного монтажа элементов гибридных интегральных схем (ГИС), а также лужения контактных площадок плат и выводов навесных элементов. Целью изобретения является исключение расслоения пасты при хранении, повышение ее работоспособности, точности дозирования и надежности паяных соединений. Паяльная паста содержит компоненты в следующем соотношении, мас. Канифоль 7,0-9,5 Оксипроизводное соединение ряда алкиламинов (дибутаноламин, триэтаноламин, бутилэтаноламин) 7,0-9,5 Гидроксиполиоксиэтилен с мол.мас. 1500-20000 0,75-1,50 Порошок припоя Остальное Введение в пасту гидроксиполиоксиэтилена с мол.мас. 1500-20000 при определенном соотношении компонентов обеспечивает высокую надежность и качество паяных соединений, долговременное хранение паяльной пасты без расслоения и замедление процесса твердения, а также повышения работоспособности паяльной пасты при трафаретной печати и точности ее дозирования. Составы пасты представлены в табл. 1, а ее свойства в табл. 2. Пасты составов 2, 3, 4, 8, 9, 16 обладают хорошими технологическими свойствами. В процессе хранения паяльные пасты этих составов не расслаиваются, они обладают хорошей работоспособностью, а именно количество печатных циклов для них колеблется от 340 до 420, точность дозировки по массе составляет в среднем ±8% Эти пасты легко дозируются как методом трафаретной печати, так и пневмодозатором, дают четкий отпечаток и не растекаются по подложке. Коэффициент удержания припоя в паяном шве колеблется от 87 до 96% прочность паяного соединения составляет 70-85 кг/см². Количество шариков припоя после оплавления отпечатка пасты составляет 1-5 шт, что допускается для паст, предназначенных для пайки навесных элементов на платы ГИС при высокой плотности монтажа. Уменьшение количества порошка в пастах 1, 7, 13 и увеличение соответственно канифоли и оксипроизводного соединения из ряда алкиламинов до 12,5 мас. приводит к ухудшению дозируемости паяльных паст, количество печатных циклов падает до 180. Кроме того, паста состава 1 склонна к расслоению, через 1 ч после приготовления над пастой выступает слой флюса толщиной 0,5 мм, что по-видимому связано с введением в пасту гидроксиполиоксиэтилена с мол. мас. 4ОО-700 (ПЭГ 4ОО-700), который по своему агрегатному состоянию является жидкостью при комнатной температуре. Можно было бы предположить, что расслоение связано с уменьшением в составе количества порошка припоя до 75 мас. однако паяльные пасты 7 и 13 с таким же содержанием порошка припоя, но с гидроксиполиоксиэтиленом с мол.мас. 1500 и 25000 соответственно расслоению не подвергаются. Увеличение содержания порошка припоя до 90 мас. (составы 6 и 11) также не исключает расслоения этих паст. Следовательно, гидроксиполиоксиэтилен с мол.мас. 400-700 не устраняет расслоения пасты. Введение в состав паяльных паст 5, 10, 15 18 гидроксиполиоксиэтилена с мол.мас. 25000 приводит к ухудшению работоспособности паяльных паст: количество печатных циклов, которые выдерживает паста при продавливании, сокращается до170-180, точность дозировки по массе уменьшается и составляет ±20-25% Паяльные пасты этих составов получаются очень вязкими, они с трудом продавливаются через трафарет и дозатор, хотя в пастах 10 и 15 количество жидкой составляющей флюса увеличено до 8-9,5 мас. а количество порошка припоя снижено до 80 и 82,5 мас. Коэффициент удержания припоя в паяном шве у этих паст колеблется от 70 до 80% следствием чего является завышенное по сравнению с нормой количество шариков припоя, остающихся после пайки (5-6 шт), прочность паяных соединений уменьшается до 60-65 кг/см². Паяльные пасты составов 12 и 17 содержат гидроксиполиоксиэтилен с мол. мас. 20000 и 1500 соответственно в количестве, превышающем 1,5 мас. Эти пасты не расслаиваются, количество печатных циклов у них составляет 270 и 420, точность дозировки составляет ±8% но из-за высокого содержания гидроксиполиоксиэтилена в составе этих паст они отличаются низким значением коэффициента удержания припоя в паяном шве, что и делает их непригодными к использованию для пайки навесных элементов ГИС при плотном монтаже, так как шарики припоя, забиваясь под выводы навесных элементов, вызывают их замыкание. Такой низкий коэффициент удержания припоя в паяном шве может быть связан с тем, что гидроксиполиоксиэтиленовое соединение пленкообразующее вещество и избыток его обволакивают частицы порошка припоя пленкой инертного вещества, которая препятствует слиянию капель припоя в единое целое при расплавлении. В результате получается некачественный шов. Прочность соединений, выполненных этими пастами, составляет 45 и 49 кг/см². Пасты 5, 11, 17 имеют низкий коэффициент удержания припоя в паяном шве из-за недостаточной активности флюса-связки, содержащего всего 2 мас. т.е. менее нормы, канифоли. Паста не дает качественного отпечатка за счет завышения количества припойного порошка и занижения количества канифоли. Таким образом, паяльные пасты составов 2, 3, 4, 8, 9, 16 обладают хорошими технологическими свойствами. В процессе хранения паяльные пасты этих составов не расслаиваются, пасты легко дозируются как методом трафаретной печати, так и пневмодозатором, дают четкий отпечаток и не растекаются по подложке, обладают высоким коэффициентом удержания припоя в паяном шве. Введя ограничения по содержанию порошка припоя, канифоли и оксипроизводного соединения из ряда алкиламинов, выбрав минимально возможную дозу гидроксиполиоксиэтилена (0,75-1,5 мас.) с мол.мас. 1500- 20000, получают паяльную пасту, для которой полностью исключено расслоение при хранении, повышена ее работоспособность и точность дозирования, повышена надежность паяных соединений. Паяльную пасту готовят следующим образом. Канифоль, измельченную в порошок до размера зерна не более 100 мкм, перемешивают с оксипроизводным из ряда акиламинов и мелкими стружками гидроксиполиоксиэтилена с мол.мас. 1500-20000 при 70-100^oС с помощью электрической мешалки (60 об/мин) в течение 4-6 ч. Затем флюс охлаждают до комнатной температуры, добавляют в него порошок припоя с размером зерна 40-100 мкм и тщательно перемешивают в течение 2 ч с помощью электрической мешалки шнекового типа. Положительный эффект данной пасты заключается в следующем. Во-первых, срок хранения паяльной пасты без расслоения составляет 3 месяца, в то время как у известной пасты срок хранения без расслоения не превышает 1 ч, во-вторых, работоспособность пасты, а именно количество печатных циклов, которое она может выдержать не потеряв тиксотропности, в 2,5 раза больше, чем у прототипа, в-третьих, точность дозировки данной пасты в 2,5-3 раза больше, чем у прототипа, в-четвертых, паяльная паста обеспечивает более высокое качество паяных соединений за счет более высокой степени удержания припоя в паяном шве. Коэффициент удержания припоя К_у.п. составляет 95% у известной пасты он составляет всего 50-80% Такая высокая степень удержания припоя в паяном шве положительным образом сказывается на качестве ГИС. ТТТ1

Формула изобретения

Паяльная паста для низкотемпературной пайки, преимущественно для пайки навесных элементов гибридных интегральных схем, содержащая порошок припоя, канифоль, оксипроизводное соединение ряда алкиламинов, гидроксиполиоксиэтиленовое соединение, отличающаяся тем, что, с целью исключения расслоения пасты при хранении, повышения ее работоспособности, точности дозирования и надежности паяных соединений, она содержит в качестве гидроксиполиоксиэтиленового соединения гидроксиполиоксиэтилен с мол. м. 1500-20000 при следующем соотношении компонентов, мас. Канифоль 7,0-9,5 Оксипроизводное соединение ряда алкиламинов (дибутаноламин, триэтаноламин, бутилэтаноламин) 7,0-9,5 Гидроксиполиоксиэтилен с мол.м. 1500-20000 0,75-1,5 Порошок припоя Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3