什麽(me)是助焊劑(jì)？

    助焊(hàn)劑是一種促進焊接的化學物(wù)質。在(zài)錫焊中，它是一種不可缺少的輔(fǔ)助(zhù)材料，其作用極爲重(zhòng)要。
　　１．助焊劑的作用
　　（1）溶解被焊母材表面的氧化(huà)膜
　　在大氣中，被(bèi)焊母材(cái)表面總是被氧化膜覆蓋着，其厚度大約(yuē)爲2×10-9～2×10-8m。在焊接時，氧化膜必然會阻止焊料對母材的潤(rùn)濕，焊接就不能正常進(jìn)行，因此必須在母材表(biǎo)面塗敷助焊劑，使母材表面的氧化物還原，從而達到(dào)消除氧化膜的目的。
　　（2）防止(zhǐ)被焊母材的(de)再氧化
　　母材在焊接過程中需要加熱，高溫時(shí)金屬表面會加速氧化(huà)，因此液态助焊(hàn)劑覆蓋在母材和焊料的表面可防止它們氧(yǎng)化。
　　（3）降低熔融焊料的表面張(zhāng)力(lì)
　　熔融焊料表面具有一(yī)定(dìng)的張力，就像雨水落在荷(hé)葉上，由于液體的表面張力會立即聚結成圓珠狀的水滴(dī)。熔融焊料的(de)表面(miàn)張力會阻(zǔ)止其向母(mǔ)材表(biǎo)面漫流，影響(xiǎng)潤濕的正常進行(háng)。當助焊劑覆蓋在熔融焊料的表面時，可降低(dī)液态焊料的表面張力，使潤濕性能明顯得到(dào)提(tí)高(gāo)。
　　２．助焊劑應具備的性能
　　（1）助(zhù)焊劑應有适當的活性溫度(dù)範(fàn)圍。在焊料(liào)熔化前開始起作用，在施焊過程中較好地發揮清除氧化膜(mó)、降低液态焊料表面張力的作用。焊劑(jì)的熔點應低(dī)于(yú)焊料的熔點，但不(bú)易相(xiàng)差過大。
　　（2）助焊劑應有良好的熱(rè)穩定性，一般熱穩(wěn)定溫度不小于100℃。
　　（3）助焊劑的密(mì)度應小(xiǎo)于液态焊料的密度，這樣助焊劑才能均勻(yún)地(dì)在被焊金屬表面鋪展，呈(chéng)薄(báo)膜狀覆蓋在焊料和被(bèi)焊金屬(shǔ)表面，有效地隔絕空氣，促進焊(hàn)料對母材的潤濕。
　　（4）助焊劑的殘留物不應有腐蝕性且容易清洗；不應析出(chū)有毒(dú)、有害氣體；要有符合電子工(gōng)業規定的水溶性電阻和絕緣(yuán)電阻；不吸潮，不産生黴菌；化學性能(néng)穩定，易于貯藏。
　　１．助(zhù)焊劑的種類　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　助(zhù)焊劑的(de)種類繁(fán)多，一般可分爲無(wú)機系列、有機系列和樹脂系列。
  （1）無機(jī)系列助焊劑
　　無機系列助焊劑(jì)的化學作(zuò)用強，助焊性能非常好，但腐蝕(shí)作用大，屬于酸性焊劑。因(yīn)爲它溶解(jiě)于水(shuǐ)，故又稱爲(wèi)水(shuǐ)溶性助焊劑，它包括無機酸和無機鹽２類。
　　含(hán)有無機酸的助焊劑的主要成分是鹽酸、氫氟酸等，含有無機鹽(yán)的助焊劑的主要成分是氯化鋅、氯(lǜ)化铵等，它們使用後必須立(lì)即進行非常嚴格的清洗，因爲任何殘留在被焊件上的鹵化物都會引起嚴重(zhòng)的腐蝕。這種助焊(hàn)劑通常隻用于非電子産品的焊接(jiē)，在電子設備的裝聯中嚴禁使用(yòng)這類無機系列的(de)助焊劑。
　　（2）有機系列助(zhù)焊劑(jì)（OA）
　　有機系(xì)列助焊(hàn)劑的助焊作用介于無機系列助焊劑和(hé)樹脂系列助焊劑之間，它也屬于酸性、水溶性焊劑。含有有機酸的水溶性焊劑以乳酸、檸檬酸爲基礎，由于它的焊接殘留物可以在被(bèi)焊物上保留一段(duàn)時間而無嚴(yán)重腐蝕，因此可以用在電子設備的裝聯(lián)中，但一般不用在SMT的焊膏中，因爲它沒有松香焊劑的(de)粘稠性（起防止貼(tiē)片元器件移動的(de)作用）。
　　（3）樹脂系(xì)列助焊劑
　　在電子(zǐ)産品(pǐn)的焊接中使用比(bǐ)例最大的是松香樹脂型助焊劑。由于它隻能溶(róng)解于有機溶劑，故又稱爲有機(jī)溶劑助焊劑，其主要成分是松香。松香在固态時呈非活性，隻有液态時才呈活性(xìng)，其熔點爲127℃活性可以持續到315℃。錫焊的最佳溫度爲240～250℃，所以正處于松香的活性溫度範圍内，且它的焊接殘留物(wù)不存在腐蝕問(wèn)題，這些特性使松香爲非腐蝕性焊劑而被廣泛應用于電子設備的焊接(jiē)中。
　　爲了不同的應(yīng)用需(xū)要，松香助焊劑有液态、糊狀和固态３種形态。固态的助焊(hàn)劑适用于(yú)烙鐵焊，液(yè)态和糊狀的助焊劑分别(bié)适用于波峰焊和再流焊。
在實際使用中發現，松香爲單體時，化學(xué)活性較弱，對促進焊料的潤濕往往(wǎng)不夠充分，因此需要添加少量的活性劑(jì)，用以提(tí)高(gāo)它的活(huó)性。松香系列焊劑(jì)根據有無添加活(huó)性(xìng)劑和化學活性的強弱，被分爲(wèi)非活性化松香、弱活(huó)性化松香、活(huó)性化松(sōng)香和超活性化松香４種，美國MIL标準中分别稱爲R、RMA、RA、RSA，而(ér)日(rì)本JIS标準則(zé)根據助焊劑的含氯(lǜ)量劃分爲AA（0.1wt%以下）、A（0.1～0.5wt%）、B（0.5～1.0wt%）3種等級(jí)。
　　①非活性(xìng)化松香（R）：它是由純松香溶解在合适的溶劑（如(rú)異丙醇、乙醇等）中組成，其中沒有活性劑，消除氧化膜的能力有限，所以要求被焊件具有(yǒu)非常好的可焊性。通常應用在一些使用中(zhōng)絕對(duì)不允許有腐蝕危險存在的(de)電路中，如植入心髒的起搏器(qì)等。
　　②弱活性化松香（RMA）：這類助焊劑(jì)中添(tiān)加的活性劑有乳酸、檸檬酸(suān)、硬脂(zhī)酸等有機酸以及鹽基性有機化合物。添加這些弱活性(xìng)劑後，能夠(gòu)促進潤濕的進行，但母材(cái)上的殘留物仍然不具有(yǒu)腐蝕性，除了(le)具有高可靠性的航空、航天産品或細間距(jù)的表面安裝産(chǎn)品需要清洗外，一般民用消費類産品（如收錄機、電(diàn)視(shì)機等）均不需設立清(qīng)洗工序。在采(cǎi)用弱活性化松香時，對(duì)被焊件的可焊性也有嚴格(gé)的要(yào)求。
　　③活性化(huà)松香（RA）及超(chāo)活(huó)性化松香（RSA）：在活性化松香助焊劑中，添加的強活性劑有(yǒu)鹽(yán)酸苯胺、鹽酸聯氨等(děng)鹽基性有機化合物，這種助焊劑的活性是明顯提高了，但焊接後殘留物中氯離子的(de)腐蝕變成(chéng)不可忽視的問題，所(suǒ)以，在電子(zǐ)産(chǎn)品的裝聯中(zhōng)一般很少應用(yòng)。随着(zhe)活性劑的(de)改進，已開發了在焊接溫度(dù)下能将殘渣分解爲非腐蝕(shí)性物(wù)質的活性劑(jì)，這些大多數是有(yǒu)機化化合物的衍生(shēng)物。
   〖 免 清 洗 技 術 〗
　　１．免清(qīng)洗的概念
　　（1）什麽是免清(qīng)洗
　　免清洗是指在電子裝聯生産中采用(yòng)低(dī)固态含(hán)量、無腐蝕性的助(zhù)焊劑，在惰性氣體環境下焊接(jiē)，焊後電路闆上的殘(cán)留物(wù)極微、無(wú)腐蝕，且具有極高(gāo)的表面絕緣電阻（SIR），一般情況下不需要清洗既能達到離子潔淨度的标(biāo)準（美軍标MIL-P-228809離子污染等級劃分爲：一級≤1.5ugNaCl/cm2無污染；二級(jí)≤1.5～5.0ugNACl/cm2質量高；三級≤5.0～10.0ugNaCl/cm2符合要求；四級＞10.0ugNaCl/cm2不(bú)幹淨），可直接進入下道(dào)工序的工藝技術。
　　必須指出的是“免清(qīng)洗”與“不(bú)清洗(xǐ)”是絕對不同的２個(gè)概念，所謂“不清洗”是指在電子裝聯生産中采用傳統的松香助焊劑（RMA）或有機酸助焊劑，焊接後雖然闆面留有一(yī)定的殘留物，但不用清洗也能滿足某(mǒu)些産品的質量要求，如家用電子産品、專業聲視設備、低成本辦(bàn)公設備等産品，它們(men)生産時通常是“不清(qīng)洗”的，但絕對不是“免(miǎn)清洗”。
　　（2）免清洗的優越性
　　①提高經濟效益：實現免清洗(xǐ)後，最直接的就是不必進行清洗工作，因(yīn)此可以(yǐ)大量節約清洗人工、設(shè)備、場地、材料（水、溶劑）和能源的消耗，同時由于工藝流程的縮短，節約了(le)工時提高了(le)生産效率。
　　②提高産品質量：由于免清洗技術的(de)實施，要求嚴格(gé)控(kòng)制材(cái)料的質量，如助焊劑的腐蝕性能（不允許含有鹵(lǔ)化物）、元器件(jiàn)和印制電路闆的可焊性等；在(zài)裝聯(lián)過程中，需要采用(yòng)一些先進的工藝手段，如噴霧法塗(tú)敷(fū)助焊劑、在惰性氣體保護下焊(hàn)接等。實施免清洗工藝，可避免(miǎn)清洗應力對焊(hàn)接組件的損傷，因此免清(qīng)洗對提高産品質量(liàng)是極(jí)爲有利的。
　　③有利于環境保護：采用免清洗技術後(hòu)，可停止使用ODS物(wù)質(zhì)，也大幅度地減少(shǎo)了(le)揮發性有機物（VOC）的使用，從而對保(bǎo)護臭氧層具(jù)有積(jī)極作用。
　　２．免清洗材料的要求
　　（1）免清洗助焊(hàn)劑
　　要使焊接後的PCB闆(pǎn)面不用清洗就能達到規定的質量水平，助焊(hàn)劑的選擇是一個關鍵，通常對免清洗助焊劑有下列要(yào)求：
　　①低固态含量(liàng)：2%以下
　　傳統的助焊劑有較(jiào)高的固态含量（20～40%）、中等的固态含量（10～15%）和較低(dī)的固(gù)态含量（5～10%），用這些(xiē)助焊劑焊接後的PCB闆面留有或多或少(shǎo)的殘留物，而免清(qīng)洗助焊劑的固态含量要求低于2%，而(ér)且不能含有松香，因此焊後闆面基本無殘留物。
②無腐蝕性：不含鹵素、表(biǎo)面絕緣電(diàn)阻＞1.0×1011Ω
　　傳統的助焊(hàn)劑因爲有(yǒu)較高的固态含量，焊接後可将部分(fèn)有害物質“包裹起來”，隔絕與空氣的(de)接觸，形成絕緣保護層。而免清洗(xǐ)助(zhù)焊劑，由于極低的固态含量不能形(xíng)成絕緣保護層，若有少量的有害成分殘留在闆面(miàn)上，就會導緻腐蝕和漏電等嚴重不良(liáng)後果。因此，免清洗(xǐ)助焊劑中(zhōng)不允許含(hán)有鹵素成分。
　　對助焊劑的腐蝕性通常采(cǎi)用下(xià)列幾(jǐ)種方法進行測試：
a．銅鏡腐蝕測(cè)試：測試助焊劑（焊膏(gāo)）的(de)短期腐蝕性
　　b．鉻酸(suān)銀試紙測(cè)試：測試焊劑中鹵化物的含量
　　c．表面(miàn)絕緣電阻(zǔ)測試：測試焊後PCB的表面絕(jué)緣電阻，以确定(dìng)焊劑（焊膏）的長期電學性能的可靠性
　　d．腐蝕性測試：測試焊後在(zài)PCB表面殘留物的腐(fǔ)蝕性
　　e．電遷移測試(shì)：測(cè)試焊(hàn)後PCB表面導體間距減小的程(chéng)度
　　③可焊性：擴(kuò)展率≥80%
　　可焊(hàn)性與腐(fǔ)蝕(shí)性是相互矛盾的一(yī)對(duì)指标，爲了使助焊(hàn)劑具有一定的消除氧化(huà)物的能力，并且在預熱和(hé)焊接的(de)整個過程中(zhōng)均能保持一定(dìng)程度的活性，就必須包含某種酸。在(zài)免清洗助焊劑中用(yòng)得最多的是非水溶性醋酸系列，配方中可能還有胺、氨和合成樹(shù)脂，不同的配方(fāng)會影響其活性和可靠性。不同的企業有不同的要求和内部控制指标，但必須符合焊接質量(liàng)高和(hé)無腐蝕性的使用要求。
　　助焊劑的活性通常是用pH值(zhí)來衡量的，免(miǎn)清(qīng)洗助焊劑的pH值應控制在産品規定(dìng)的(de)技術條件範圍内（各生産廠(chǎng)家的(de)pH值略有不同）。
　　④符合(hé)環保要(yào)求(qiú)：無毒，無強烈刺(cì)激(jī)性氣味，基本不污染環境，操作安全。
　　（2）免清洗(xǐ)印(yìn)制電路闆和元器件
　　在(zài)實施免清洗焊接工藝(yì)中，制電路闆及元器件(jiàn)的可焊性和清潔度是需要重(zhòng)點控(kòng)制的方面。爲确保可焊性(xìng)，在要求供(gòng)應商保證可焊性(xìng)的前提下，生産廠(chǎng)應将(jiāng)其存放在恒溫幹燥(zào)的環境中，并嚴格控制在有效的儲存時間内(nèi)使用(yòng)。爲确保清潔度，生産過程中要(yào)嚴格地控制環境(jìng)和操作規範(fàn)，避免人爲的污染，如手迹、汗迹、油脂、灰塵等。
３．免清洗焊接工(gōng)藝
　　在采用(yòng)免清洗(xǐ)助焊劑後，雖然焊接工藝過程不變，但實施的方法和有關的工藝參(cān)數(shù)必須适應免清洗技術的特定要求，主要内容(róng)如下：
　　（1）助焊劑的塗敷
　　爲了(le)獲得良好的免清(qīng)洗效果，助焊劑塗敷過(guò)程必須嚴格控(kòng)制２個參數，即助焊劑的固态含量和塗敷量(liàng)。
　　通常，助(zhù)焊劑的塗敷方式有發泡(pào)法、波峰法和噴(pēn)霧法３種。在(zài)免清洗工藝中，不宜采用發泡法和波峰法，其原因是多方面的，第一，發泡法和波峰(fēng)法的助焊劑是放置在敞開(kāi)的容器内，由于(yú)免清洗(xǐ)助焊(hàn)劑(jì)的溶劑含量很(hěn)高，特别容易揮發，從而導(dǎo)緻固态含量的(de)升高，因此，在生産過程中用比重法(fǎ)來控制助(zhù)焊劑(jì)的成分保持不(bú)變是有困難的，且溶劑的大量(liàng)揮發也造成了污染和浪費；第二，由于免清(qīng)洗(xǐ)助焊劑的固體(tǐ)含量極低，不利于發泡；第三，塗(tú)敷時不能控制助焊(hàn)劑的塗敷量，塗敷也不均勻，往(wǎng)往有過量(liàng)的助焊劑殘留在(zài)闆的邊緣。因(yīn)此，采用這(zhè)２種方式不能得到理想的免清洗效果。
　　噴霧法是(shì)最(zuì)新的一種焊劑塗敷方式，最适用于免清洗助焊劑(jì)的塗敷。因(yīn)爲助焊劑(jì)被放置在一個密封的加(jiā)壓容器内，通過噴口噴射出霧狀助焊劑塗敷在(zài)PCB的表面，噴射(shè)器的(de)噴射量、霧化程度和噴射(shè)寬度(dù)均可調節，所以能夠精确地控制塗(tú)敷的(de)焊(hàn)劑量。由于塗敷的(de)焊劑是霧狀薄層(céng)，因此闆面(miàn)的焊劑非常(cháng)均勻(yún)，可确保焊接後的闆面符合免清洗要求。同時，由于助焊(hàn)劑完全密封在容器(qì)内，不必考慮溶劑的揮發和吸收大氣中的水分，這樣可保持焊劑(jì)比重（或有(yǒu)效成分）不變，一次加入至(zhì)用完之前無需(xū)更換(huàn)，較發泡法和(hé)波峰法可減少焊(hàn)劑的稀釋劑用量60%以上(shàng)。因此，噴霧塗敷方式是免清(qīng)洗工藝中首(shǒu)選的一種(zhǒng)塗敷工藝。
在采用噴霧塗敷工藝時必須注意(yì)一點，由于助焊劑中含(hán)有較多的易燃性溶劑，噴霧時散發的(de)溶劑蒸氣存在一定的(de)爆燃危險性(xìng)，因(yīn)此設備需要具(jù)有良好的排風設施和必要的滅火(huǒ)器具。
（2）預熱
　　塗敷助焊劑後(hòu)，焊接件進(jìn)入預熱工序，通過預熱揮發掉助焊劑中的溶劑部(bù)分，增強助焊劑的活(huó)性。在采用(yòng)免清洗(xǐ)助焊劑後，預熱溫度(dù)應控制在什麽範圍最爲(wèi)适當呢？
　　實踐證明，采用免清洗助焊劑後，若仍按傳統的預熱溫度（90±10℃）來控制，則有(yǒu)可能産(chǎn)生不良的後果。其主要原因(yīn)是：免(miǎn)清洗助焊劑是一種低固态含量、無鹵素的助焊劑，其活性一(yī)般較弱，而且它(tā)的活性劑(jì)在低溫下幾乎不能(néng)起到消除金屬(shǔ)氧化(huà)物的(de)作用，随着預熱溫度的升高，助焊劑逐漸開始(shǐ)激活，當溫度(dù)達到100℃時活性(xìng)物質才被釋放出來(lái)與金屬氧化物迅速反映。另外，免清洗(xǐ)助焊劑的溶劑含(hán)量相(xiàng)當高（約97%），若預熱溫度不足，溶劑(jì)就不能充分揮發，當焊件進入錫槽(cáo)後，由于溶劑(jì)的急劇揮發，會使得熔(róng)融焊料飛濺而形成(chéng)焊料球或焊接點實際(jì)溫度下降(jiàng)而産生不良焊點。因此，免清洗工藝(yì)中控制好預熱溫度是又一重要(yào)的環節，通常要求控制在傳統要求的上限（100℃）或更高（按供應商指導溫度曲(qǔ)線）且應(yīng)有足夠的(de)預熱時間供溶劑(jì)充分揮發。
　　（3）焊接
　　由(yóu)于(yú)嚴格限制了助焊劑的固态(tài)含量和腐蝕性，其助(zhù)焊性能(néng)必然受到限制。要獲得良好的焊(hàn)接質(zhì)量，還必須(xū)對焊接設備提出(chū)新的要求——具有惰性氣體保護功能。除了采取上述措(cuò)施外，免清洗工藝還要求更嚴格地控制焊接過程的各項工藝參數，主(zhǔ)要包(bāo)括焊接溫度、焊接時間、PCB壓錫深(shēn)度和PCB傳送角度等。應根據使用不同類型的免(miǎn)清洗助焊劑，調整好波峰(fēng)焊設備的各項工藝參數(shù)，才能獲得滿意的免清洗焊接效果。

       文章整理(lǐ)：昊瑞電子 /