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軟釬焊行業配套助焊劑全分析

查看：1677 　發稿日期：2016-01-13 17:27:58

一、助焊劑的作用
    關于助焊劑的作用概括來講主要有“輔助熱傳導”、“去除氧化物”、“降低被焊接材質表面張力”、“去除被焊接材質表面油污、增大焊接面積”、“防止再氧化”等幾個方面，在這幾個方面中比較關鍵的作用有兩個就是：“去除氧化物”與“降低被焊接材質表面張力”。
  （一）、關于“輔助熱傳導”作用的理解。
    在焊接時，焊錫基本處于完全熔融的高溫狀態，在這種高溫狀態下，被焊接元器件與焊盤必然會經受一定的高溫考驗，至于最高溫度的熱沖擊，人們在實際操作中會采用各種應對措施加以防范，同時要求被焊接物之材質的耐熱性能要比較強，一般根據標準工藝之溫度要求，將其材質最終能夠承受的溫度極限（也叫耐熱溫度），設計在可能遭受的最高溫度線以上20-300C左右，應該說是這比較保險的安全范圍。所以，一旦被焊物材質確定下來后，最終會承受熱沖擊的可能性基本都在安全許可范圍內，但是，在實際的工藝操作過程中變數太多，如每臺機器之間與標準工藝的誤差，可能會造成整個焊接過程所有參數的改變，既使最高溫度是在事先設定的安全范圍內，但如果升溫速率過大，會使所有可能接觸到錫液的每一個零部件或零部件之局部驟然升溫，溫度的急驟上升或急驟下降都能夠引起材質性能的蠕變，對這種材質性能的蠕變，在短期內幾乎所有的檢測手段都無能為力，它所造成的危害是長期的、潛在的、不易被查明原因的，這種危害對一些精密電子信息產品而言，可算是致命的內傷。
    基于以上闡述，我們對助焊劑“輔助熱傳導”的作用就極易理解了，當前所有助焊劑的組份中，溶劑基本上是不可缺少的，同時溶劑中也有高沸點的添加劑，這些物質在遇熱后能吸收一部分熱量，同時在達到沸點的溫度后開始逐步揮發，同時帶走部分熱量，使被焊接材質不至于在瞬間產生急驟的溫度變化；另外，因為助焊劑在焊接材質表面的涂覆，還能使整個板面的受熱情況趨于均勻。所以，我們對種狀況理解為“輔助熱傳導”，它所輔助的整個過程可以看成是延緩熱沖擊、使焊材受熱均勻的過程，而不是在破壞熱傳導或幫助熱能迅速傳導的這樣一個過程或作用。
    （二）、關于“去除氧化物”作用的理解。
    焊接的過程就是釬焊接頭或焊點成型的過程，這個過程也是合金結構發生變化及合金重組的過程。焊料合金本身的結構狀態基本都是穩定的，那么，它與其他金屬或其他合金在極短的時間內重新熔合，并形成新的合金結構就不是那么容易的事情，目前，傳統的焊料合金為Sn63/Pb37，它與其他很多金屬或合金都能夠重新熔合并形成新的合金，如銅、鋁、鎳、鋅、銀、金等，特別是金屬銅極易與錫鉛合金焊料熔合，但是當這些金屬被空氣或其他物質所氧化或反應時，在這些金屬物的表面會形成一個氧化層，雖然錫鉛焊料與這些金屬本身較易形成合金結構，但與這些物質的氧化物或化合物形成新的焊點接頭，重新熔合的機會就非常低。幾乎所有的焊接材料設計者在論證焊料的可焊性時，都是將焊接材質及工藝環境設定在理想狀態，而所有的理想狀態在實際工藝過程中幾乎是不存在的，就線路板、元器件、或其他被焊接材質的制造與儲存、運送、再生產等各個環節而言，各種焊接材質表面被氧化的可能性都是100%存在的。
    因此，焊接前對被焊接材質表面氧化層的處理就顯得格外關鍵，而助焊劑“去除氧化物”的過程，其實就是一個氧化還原的過程，助焊劑中的活性劑通常是各種有機酸或有機酸鹽類物質，至少有一、兩種酸或酸鹽，通常由多種酸及酸鹽復配來用。在氧化還原反應的過程中，反應進行的“速度”及反應“能力”是人們比較關注的問題，這兩個是內在的問題，其外部表現就是通常人們所講的“焊接速度”與“焊接能力”，在材質、工藝等情況既定的情況下，對不同活性助焊劑的選擇就顯得很重要：活性較弱或活性太弱的焊劑焊接速度或焊接能力相對較差，活性較強的助焊劑去除氧化膜的能力較強、上錫速度較快，但如果焊劑中活性劑太多、太強或整體結構配伍不好時，很可能會導致焊后有活性物質殘留，這時就存在焊后繼續腐蝕的可能性，對產品的安全性能造成了相當隱患。
    （三）、關于“降低被焊接材質表面張力”作用的理解。
    在焊接過程中，焊料基本處于液體狀態，而元件管腳或焊盤則為固體狀態，當兩種物質接觸時，因液態物質表面張力的作用，會直接造成兩種物質接觸界面的減小，我們對這種現象的表面概括是“錫液流動性差”或“擴展率小”，這種現象的存在影響合金形成的面積、體積或形狀。這時需要的是助焊劑中“表面活性劑”的作用，“表面活性劑”通常指在極低的濃度下，就能夠顯著降低其他物質表面張力的一種物質，它的分子兩端有兩個集團結構，一端親水憎油另一端親油憎水，通過其外部表現可以看到，它由溶劑可溶性和溶劑不溶性兩部分組成，這兩個部分正處于分子的兩端，形成一種并不對稱的結構，它只所以能夠顯著降低表面張力的作用正是由這種特殊結構所決定的。
助焊劑中表面活性劑的添加量很小，但作用卻很關鍵，降低“被焊接材質表面張力”，所表現出來的就是一種強效的潤濕作用，它能夠確保錫液在被焊接物表面順利擴展、流動、浸潤等。通常焊點成球、假焊、拉尖等類似不良狀況均與表面活性不夠有一定關系，而這種原因不一定是焊劑“表面活性劑”添加量太少，也有可能是在生產工藝過程中造成了其成分解、失效等，從而大大減弱表面活性作用。
    （四）、關于其他方面作用的理解。
    上文已有提到，在助焊劑的幾種作用中，最重要的是“去除氧化物”與“降低被焊接材質表面張力”，通過上文的分析，助焊劑其他方面的作用其實更容易理解。“去除被焊接材質表面油污、增大焊接面積”是比較容易被人們接受的。通常情況下，我們用肉眼觀察到的焊盤或其他焊接材質的表面都是光潔或平整的，其實用高倍放大鏡觀察時，我們可以發現，其實這些材質表面并不光潔也不平整，而是有很多的凸凹，而在這些凸凹點中會有油污或其他灰塵分布，助焊劑中的有機溶劑及表面活性劑能夠很容易地去除這些油污或污垢，使被焊接物表面仍表現出凸凹不平的狀況，這樣在焊接時，焊接面將增大，焊接強度也會增強。
    關于“防止再氧化”這個作用，在早期的松香型焊劑時表現的尤其明顯，當前免清洗助焊劑已被廣大使用者接受，免清洗助焊劑固含量及樹脂含量的降低，在這個方面的作用已大不如前，但是，仍有部分焊劑中添加少量高效成膜物質，這種物質能夠代替早期松香或樹脂的保護作用，使焊后新焊點合金受氧化的程度降低、機率減小。
    二、助焊劑的工作原理：
    通過以上對助焊劑相關作用的分析，助焊劑的工作原理就很容易理解了，概括來講：就是在整個焊接過程中，助焊劑通過自身的活性物質作用，去除焊接材質表面的氧化層，同時使錫液及被焊材質之間的表面張力減小，增強錫液流動、浸潤的性能，幫助焊接完成，所以它的名字叫“助焊劑”。
    如果要對助焊劑工作原理進行一個全分析，那就是通過助焊劑中活化物質對焊接材質表面的氧化物進行清理，使焊料合金能夠很好地與被焊接材質結合并形成焊點，在這個過程中，起到主要作用的是助焊劑中的活化劑等物質，這些物質能夠迅速地去除焊盤及元件管腳的氧化物，并且有時還能保護被焊材質在焊接完成之前不再氧化。
    另外，在去除氧化膜的同時，助焊劑中的表面活性劑也開始工作，它能夠顯著降低液態焊料在被焊材質表面所體現出來的表面張力，使液態焊料的流動性及鋪展能力加強，并保證錫焊料能滲透至每一個細微的釬焊縫隙；在錫爐焊接工藝中，當被焊接體離開錫液表面的一瞬間，因為助焊劑的潤濕作用，多余的錫焊料會順著管腳流下，從而避免了拉尖、連焊等不良現象。
    三、常用助焊劑的一些基本要求
    通過對助焊劑作用與工作原理的分析，概括來講，常用助焊劑應滿足以下幾點基本要求：
  1、具一定的化學活性（保證去除氧化層的能力）；
  2、具有良好的熱穩定性（保證在較高的焊錫溫度下不分解、失效。）；
  3、具有良好的潤濕性、對焊料的擴展具有促進作用（保證較好的焊接效果）；
  4、留存于基板的焊劑殘渣，對焊后材質無腐蝕性（基于安全性能考慮，水清洗類或明示為清洗型焊劑應考慮在延緩清洗的過程中有較低的腐蝕性，或保證較長延緩期內的腐蝕性是較弱的。）；
  5、需具備良好的清洗性（不論是何類焊劑，不論是否是清洗型焊劑，都應具有良好的清洗性，如果在切實需要清洗的時候，都能夠保證有適當的溶劑或清洗劑進行徹底的清洗；因為助焊劑的根本目的只是幫助焊接完成，而不是要在被焊接材質表面做一個不可去除的涂層。）；
  6、各類型焊劑應基本達到或超過相關國標、行標或其他標準對相關焊劑一些基本參數的規范要求；（達不到相關標準要求的焊劑，嚴格意義上講是不合格的焊劑。）；
  7、焊劑的基本組份應對人體或環境無明顯公害，或已知的潛在危害；（環保是當前一個世界性的課題，它關系到人體、環境的健康、安全，也關系到行業持續性發展的可能性。）。
    四、常用助焊劑的組份
    通過對助焊劑作用及其工作原理等情況的分析，常用助焊劑的組份可以基本概括為以下幾個方面：
  1、溶劑：它能夠使助焊劑中的各種組份均勻有效的混合在一起；目前常用溶劑主要以醇類為主，如乙醇、異丙醇等，甲醇雖然價格成本較低，但因其對人體具有較強的毒害作用，所以目前甲醇已很少有正規的助焊劑生產企業使用。
  2、活化劑：以有機酸或有機酸鹽類為主，無機酸或無機酸鹽類在電子裝聯焊劑中基本不用，在其它特殊焊劑中有時會使用。
  3、表面活性劑：以烷烴類或氟碳類等高效表面活性劑為主。
  4、松香（樹脂）：松香本身具有一定的活化性，但在助焊劑中添加時一般作為載體使有，它能夠幫助其他組份有效發揮其應有作用。
  5、其他添加劑：除以上組份外，助焊劑往往根據具體的要求而添加不同的添加劑，如光亮劑、消光劑、阻燃劑等。
    五、助焊劑的分類

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    （二）、目前國內對焊劑的幾種分類：
    1、參照中華人民共和國國家標準《軟釬焊用釬劑Soldering fluxes》（GB/T15829.1~15829.4-1995）之相關規定中“GB/T15829.1-1995”對軟釬焊用釬劑的分類及代碼規定如下：

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    在“GB/T15829.2-1995”中參照了QQ-S-571E的相關標準，對樹脂類釬劑的型號表示方法進行了以下規定：“根據需要，可以在釬劑型號后面用間隔符號‘—’隔開，將表示釬劑活性度的符號R（純樹脂基釬劑）、RMA（中等活性的脂基釬劑）、RA（活性樹脂釬劑）標注于后”。
    2、本人根據助焊劑的發展歷程，結合目前市場上客戶的使用習慣以及助焊劑的用途等，對助焊劑進行了以下分類：
    （1）、松香型助焊劑
    此類助焊劑為傳統型助焊劑，相對來講含有較多的松香或樹脂，因此固含量較高，多在15~20%或以上，一般松香型焊劑含有少量鹵素，所以可焊性較強，能夠適用于多種板材，焊完后的焊接面會有一層極薄的保護膜，從而保護焊點不被氧化，不被潮汽侵蝕。
    松香型焊劑發展到上世紀90年代中期，有許多使用松香型助焊劑的客戶，開始注意到焊后殘留的問題，為了達到較好的光潔效果，不少客戶采取了焊后清洗的辦法，對此不少專家認為這種“用松香型焊劑焊接，焊后再進行清洗的工藝”是目前最為可靠的一種焊接方式。但是，焊后清洗工序的增加造成了生產成本的上升，很快就成為困擾客戶的一個問題，因此，一種新型的松香型焊劑應運而生，這種焊劑同樣含有松香，但松香含量不是很多，焊后可不清洗，這就是我們在以下要談的“免清洗低固態助焊劑”。
    結合以上所述，我們可以發現其實在松香型焊劑中，大致講來也可以分為“松香不清洗型、松香清洗型和松香免清洗型”這樣三種。
    （2）、免清洗低固態助焊劑
    此類助焊劑是直接從松香型焊劑演變而來的，它充當了從“松香型助焊劑”到“免清洗無殘留助焊劑”發展過程中過渡者的角色；它們含有松香或樹脂，但含量不多，一般固含量在8~10%或以下，多數含少量鹵素也有的不含鹵素，鹵素含量基本要求控制在0.2%以下，焊接性能基本可達到普通松香型的效果，但焊后板面較為清潔，可清洗也可不清洗；相對來講此類焊劑的“可焊性能”及“可靠性”要比“免清洗無殘留助焊劑”強一些，相比松香型焊劑又稍弱一些，但焊后的可靠性一般能滿足客戶的要求。
    （3）、免清洗無殘留助焊劑
    免清洗無殘留助焊劑從上世紀90年中期開始在我國逐步推廣，在推廣初期因為技術上的各種缺陷，以及習慣了使用松香型助焊劑客戶的排斥，直到90年代未期才逐步被市場接受，同一時期我們國家制定了免清洗助焊劑相關的行業標準。
    在2000年以后越來越多的客戶使用各種免清洗助焊劑，同時客戶對免清洗助焊劑提出了更高的要求，從外觀要求“無色透明”到助焊劑本身的可焊性、以及焊后的表面殘留及離子殘留等方面都越來越嚴格。
    在目前的免清洗無殘留助焊劑中，有含松香（樹脂）及不含松香（樹脂）的這樣兩個大類，此兩類焊劑固含量均可保證在2%左右或以下，所以，焊后表面殘留均能夠達到客戶的要求；同時，因為不含松香或松香含量較少，大多數焊劑生產商為加強可焊性能，從多加活化劑與潤濕劑方面努力提高助焊劑的可焊性能，這也正是很多習慣于松香型焊劑的客戶不能很快接受的一個原因，因為他們擔心，在沒有松香的情況下，加強活化劑會造成焊接后的隱患。其實在“免清洗無殘留助焊劑”推廣初期，確實存在這樣的問題，隨著技術的不斷提升與成熟，到目前為此這種狀況已經得到了很好的解決。在外觀方面多數能夠做到無色或較淡顏色且透明、無沉淀及懸浮物，并能保持物理性能的穩定性。
    另外，此類焊劑多數不含鹵素，基本可以保證焊后無離子殘留或很少離子殘留物，參照J-STD-001B及MIL-STD-2000A等國際相關標準要求，免清洗焊劑焊后離子污染物應在1.56μgNaCl/cm 2 以下；關于助焊劑離子殘留量等級的化分一般參照：一級在200μgNaCl/cm2以下，二級在100μgNaCl/cm2以下，三級在40μgNa-Cl/cm2以下之規定；如能達到以上要求，基本可保證焊后板面無漏電或后續腐蝕的現象，確保焊后的穩定性與可靠性。
    雖然以上兩種焊劑都稱之為“免清洗型”焊劑，但我們通常需要了解的是，“免清洗型”焊劑并不是不能清洗，也不是完全不必要清洗，更不是完全沒有焊后殘留物，類似于“免清洗無殘留”型焊劑，只是相對來講殘留較少罷了。這里要搞清楚的實際上就是“免清洗”和“無殘留”這樣兩個概念，是否需要“免清洗”以及是否要清洗，都要看被焊接產品本身的要求而定，在精密電子裝聯工藝中，或要求100%的良品保證時，如軍工、航天或醫用電子產品的裝聯過程，任何極其微量的殘留都有可能導致產品的不良，因此，多數時候這些行業并不能做到真正的“免清洗”；只有在具體的個案中，特定的條件下，當充分考證焊劑的殘留物不足以造成產品的不良時，才有可能做到真正的“免清洗”。
    （4）、其他助焊劑：
    ①、搪錫用助焊劑
    此類助焊劑適用于線材、變壓器、線圈或其他元件管腳鍍錫，可分為免清洗型與松香型兩種，目前多數廠家使用免清洗型焊劑，并有以下幾點要求：焊后無殘留、對管腳無腐蝕、焊腳光亮、上錫快、易爬升、焊后管腳表面平滑無點狀凹凸不平等。
  ②、線路板預涂層助焊劑
    在印制線路板生產工序完成后，為防止線路板上焊盤的氧化，需要在其表面做一個涂層，這時所選用的助焊劑就是“線路板預涂層助焊劑”。目前，多數單面板及少數雙面板都有做這樣的一個涂層，在涂布工藝上多數為滾涂法；要求助焊劑涂布后在整個板面的分布均勻，板面光潔透明、無明顯松香樹脂涂布痕跡。
    ③、線路板熱風整平助焊劑
    此類助焊劑為雙面或多層印制線路板制造工藝專用助焊劑，適用于雙面板及多層板的整平噴錫工藝，它能夠使錫液流動性能加強，上錫迅速、均勻且鍍層極薄，不阻塞線路板貫穿孔，不易產生針孔而能夠獲得致密錫層。此類焊劑多數在焊后可適用清水洗滌。多數客戶要求焊接時煙霧要少、活性要好、上錫面具有鏡面光澤、錫潤濕性佳、上錫速度快。目前可以采用刷涂、噴涂、鼓泡、滾涂等方法對此類焊劑進行涂布。
  ④、水清洗助焊劑
    在助焊劑發展過程中，為達到板面清潔無殘留的目的，多數采用焊后清洗的方法解決，但是，長期使用有機溶劑作為清洗劑，易對環境造成污染，并對人體造成不良影響；為響應環保要求，人們開始思索用水作為清洗劑的可能性，為了配合水清洗的效果，助焊劑研發廠商開始對助焊劑進行改良，首先保證焊后板面的殘留物具有水溶性，而且要易溶于水，只有這樣，在焊后才能夠被水清洗。
通過反復的實驗，目前多數助焊劑生產廠商已能掌握相關生產技術，但是問題仍然存在，主要有兩個方面：第一，焊后在延時清洗時效果不好，有些焊劑因活性太強會腐蝕焊點與焊盤而造成氧化，有時會造成管腳發藍的現象，如果焊后即刻清洗則不會存在這樣的問題，這也是使用廠商所最為煩惱的困擾之一；第二，焊后水清洗的效果不理想，有時會有清洗不掉的殘留，有時洗后會造成泛白的現象。
    ⑤、水基助焊劑
    上文已有論述助焊劑常用的傳統溶劑以醇類為主，也有時添加少量醚類或其他物質作為助溶劑，雖然這些物質本身對人體及環境的影響不是特別大，但是經過高溫分解后的產物也可能會對環境及人體造成不利影響；近年，人們開始研發以水作為溶劑基體的助焊劑，此類助焊劑我們稱之為“水基助焊劑”。
    “水基助焊劑”的生產技術已不是很大難題，目前存在的主要問題在客戶使用工藝的配合方面，很多客戶的現有設備不能達到水基焊劑的使用要求，特別是預熱方面，預熱效果較差的波峰焊機在使用水基焊劑時，因預熱不充分，在焊接時焊接面仍有水劑殘留，從而導致錫珠的大量產生。如果在預熱區能夠使焊接面實際溫度達到1100C以上5秒，或1300C以上3秒左右，板面的水劑將能夠比較充分地揮發，此時再經過2-5秒的干燥區，焊接應該沒有問題。初次試用可通過對“走板速度”及“預熱溫度”的調整，來達到我們想要的效果，這兩個參數可先確定一個，然后再逐步調整另一個參數，并根據實驗的焊接效果進行調整。
    水基助焊劑有很大的潛在市場，以后無鉛化制程的發展使焊接更加環保，水基助焊劑也可能在無鉛化中對環保事業作進一步的推動。
    ⑥、無鉛焊料專用助焊劑
    “無鉛化焊接”在上世紀90年代歐美及Ri本等國就提出過相關的設想，2003年2月歐盟發布兩個指令，其中ROSH指令明確規定了十大類電子信息產品自2006年7月1日起實行無毒、無害管制，所涉及的有害物質包括：鉛、汞、鎘、六價鉻、聚溴聯苯（PBB）、聚溴聯苯醚（PBDE）六種，其中與焊料有關的主要是鉛。目前無鉛化的進程越來越快，力度也越來越大，而實行無鉛化焊接存在和暴露的問題也越來越多，這些問題有些已能夠妥善解決，有些正在解決當中。
    其中，無鉛化焊接過程中助焊劑的選擇成了首要問題。傳統助焊劑用在無鉛焊料的焊接時，表現出來的耐高溫性能較差，很多在經過較高的預熱及較高的爐溫時會失去部份活性，造成上錫不好的狀況；另外，傳統助焊劑在無鉛焊接中表現出來的潤濕性能不夠，造成焊接不良的狀況較多。
    “無鉛焊料專用助焊劑”是針對無鉛焊接工藝所設計與研發的，目前所知的此類焊劑一般固態物含量為中等約10-15%左右，活化劑耐高溫性能好，潤濕性能也能夠滿足無鉛焊接的要求，經過大量的反復實驗，無鉛焊料專用助焊劑已成功上市，隨著無鉛焊料的逐步推廣，無鉛焊料專用助焊劑的市場將越來越廣闊。
    ⑦、焊錫絲用助焊劑。
    焊錫絲用助焊劑以松香（樹脂）型焊劑為主，較早些時候有些廠商推出過“水清洗焊錫絲”，目前，也有焊錫絲制造廠商推出了“免清洗型焊錫絲”；只要不是實芯焊錫絲，那么，在焊接速度或可焊性等方面，焊錫絲中的助焊劑始終都起著至關重要的作用。
    在交付客人使用時，經常反映的焊錫絲的問題有幾個方面如：上錫速度慢、焊點不光亮、腐蝕烙鐵頭、煙霧太大、氣味太刺激等；在這些問題中，“上錫速度慢”可能是烙鐵功率不夠、含錫量低等原因造成，但在錫含量一定的情況下，錫絲中助焊劑的活化性能及表面潤濕性能，也是決定上錫速度的主要原因；“焊點不光亮”和含錫量有直接關系，但在含錫量一定的情況下，較強活性的助焊劑可能會導致焊點不光亮；“腐蝕烙鐵頭”的重要原因是錫合金中砷含量過多，但助焊劑的活性較強時，或添加了無機類活化劑，也有導致烙鐵頭被腐蝕的可能；至于“煙霧太大”及“氣味太刺激”雖然是主觀不良狀況，但助焊劑中的活化劑、表面活性劑或添加物的選擇不當是造成這種狀況的主要原因。
    所以，總結上述問題，在焊錫絲用助焊劑的研發中，應該注意的問題有以下幾個方面：
  A、助焊劑的活化劑選擇適當。針對無機活化劑與有機活化劑做選擇時，盡量避免使用腐蝕性較強的無機酸或無機酸鹽類活化劑；
  B、助焊劑中活化劑的量要適中。不能一味追求上錫速度及可焊性能，而不顧焊接時的煙霧、毒害性，以及焊后殘留后續腐蝕等狀況出現的可能性。
  C、助焊劑中表面活性劑選擇要適當。好的表面活性劑可確保在焊接過程中有較好的銅錫潤濕性，但同時必須考慮到使用中的煙霧、毒害性等。
  D、助焊劑的殘留物必須易于清洗。目前大多數的電子裝聯采用波峰焊接或SMT表面貼裝焊接，焊錫絲僅做為焊接不良時的修補用品，不論何種焊錫絲焊后的殘留物必須易于清洗，以達到與整個焊接面光潔度一致的效果。
  E、在研制免清洗焊錫絲助焊劑時，不能因為沒有松香（樹脂）或松香（樹脂）很少而添加其他腐蝕性較強的活化劑，或添加較多的表面活性劑，不但要保證焊后較少的殘留物，更要注意焊后的可靠性能。
    ⑧、SMT焊錫膏用助焊劑。
    SMT焊錫膏主要由兩個部分組成即：合金粉末及助焊劑（也有人稱之為焊油），與波峰焊接用助焊劑的最大區別就是，它含有一定量的觸變劑，而普通助焊劑則沒有。SMT焊錫膏用助焊劑的主要成份大致可分為以下幾類：
    A、活化劑：該成份主要起到去除線路板銅膜焊盤表層及零件焊接部位的氧化層的作用；此類活化劑目前多用有機類活化劑，它們的活化性能一般偏弱活性，可確保焊后的電氣性能及可靠性；對于活性較強的活化劑一般添加量很少，無機類活化劑基本不予使用；
    B、表面活性劑：在SMT用焊錫膏的助焊劑中多使用高效的表面活性劑，它添加量很小，但降低焊料在焊盤或焊腳表面張力的作用卻很明顯；
    C、觸變劑：該成份主要是調節焊錫膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出現拖尾、粘連等現象的作用；在整個組分中，這一部分的作用比較關鍵，多數焊錫膏出現問題時都與此有關，焊膏生產廠家目前仍在不斷地尋求與開發更好的、更有效的觸變劑；
    D、樹脂：該成份主要起到加大錫膏粘附性，而且有保護和防止焊后PCB再度氧化的作用；該項成分對貼片時零件固定起到很重要的作用；
    E、溶劑：該成份是焊劑各種組份的溶劑，在焊劑生產過程中使各種組份均勻混合在一起。另外，在焊錫膏的攪拌過程中能調節金屬粉末與助焊劑均勻混合，溶劑選擇的優劣對焊錫膏在印刷時的使用壽命也有一定影響。
    ⑨、特種助焊劑。
    在軟釬焊行業，使用到特種助焊劑的情況，主要發生在不銹鋼器件、鐵合金、鎳合金或其他合金材料的焊接過程中；特種助焊劑中的活化劑主要是腐蝕性較強的無機酸或無機酸鹽，同時添加少量的可溶性錫鉛化合物；較強的活性能確保上錫及焊接時的可焊性，但焊后的腐蝕同樣不可避免，為確保焊后器件的可靠性，焊后必須及時清洗，目前多數此類焊劑適用于水洗工藝，避免了使用有機溶劑清洗造成的較高焊接成本。
  六、電子裝聯工藝過程中，助焊劑對焊接的影響及常見的不良狀況原因分析：
    助焊劑對焊接質量的影響很多，客戶經常反映的由助焊劑引起的不良問題，主要有以下幾個方面：
    （一）、焊后線路板板面殘留多、板子臟。
    從助焊劑本身來講，主要原因可能是助焊劑固含量高、不揮發物太多，而這些物質焊后殘留在了板面上，從而造成板面殘留多，另外從客戶工藝及其他方面來分析有以下幾個原因:
  1.走板速度太快，造成焊接面預熱不充分，助焊劑中本來可以揮發的物質未能充分揮發；
  2.錫爐溫度不夠，在經過焊接高溫的瞬間助焊劑中相關物質未能充分分解、揮發或升華；
  3.錫爐中加了防氧化劑或防氧化油，焊接過程中這些物質沾到焊接面而造成的殘留；
  4.助焊劑涂敷的量太多，從而不能完全揮發；
  5.線路板元件孔太大，在預熱和焊接過程中使助焊劑上升到零件面造成殘留；
  6.有時雖然是使用免清洗助焊劑，但焊完之后仍然會有較明顯殘留，這可能是因為線路板焊接面本身有預涂松香（樹脂）的保護層，這個保護層本來的分布是均勻的，所以在焊接前看不出來板面很臟，但經過焊接區時，這個均勻的涂層被破壞，從而造成板面很臟的狀況出現；
  7.線路板在設計時，預留過孔太少，造成助焊劑在經過預熱及錫液時，造成助焊劑中易揮發物揮發不暢；
  8．在使用過程中，較長時間未添加稀釋劑，造成助焊劑本身的固含量升高；
    （二）、上錫效果不好，有焊點吃錫不飽滿或部分焊點虛焊及連焊。出現這種狀況的原因主要有以下幾個方面：
  1、助焊劑活性不夠，不能充分去除焊盤或元件管腳的氧化物；
  2、助焊劑的潤濕性能不夠，使錫液在焊接面及元件管腳不能完全浸潤，造成上錫不好或連焊。
  3、使用的是雙波峰工藝，第一次過錫時助焊劑中的有效成分已完全分解，在過第二次波峰時助焊劑已起不到去除氧化及浸潤的作用；
  4、預熱溫度過高，使活化劑提前激發活性，待過錫波時已沒活性，或活性已很弱，因此造成上錫不良；
  5、發泡或噴霧不恰當，造成助焊劑的涂布量太少或涂布不均勻，使焊接面不能完全被活化或潤濕；
  6、焊接面部分位置未沾到助焊劑，造成不能上錫；
  7、波峰不平或其他原因造成焊接面區域性沒有沾錫。
  8、部分焊盤或焊腳氧化特別嚴重，助焊劑本身的活性不足以去除其氧化膜。
  9、線路板在波峰爐中走板方向不對，有較密的成排焊點與錫波方向垂直過錫，造成了連焊。（如圖所示）

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  10、錫含量不夠，或銅等雜質元素超標，造成錫液熔點（液相線）升高，在同樣的溫度下流動性變差。
  11、手浸錫時操作方法不當，如浸錫時間、浸錫方向把握不當等。
    （三）、焊后有腐蝕現象造成元器件、焊盤發綠或焊點發黑。主要原因有以下幾個方面：
  1、助焊劑中活化物質的活性太強，在焊后未能充分分解，從而造成繼續腐蝕。
  2、預熱不充分（預熱溫度低，或走板速度快）造成助焊劑殘留多，活化物質殘留太多。
  3、助焊劑殘留物或離子態殘留本身不易腐蝕，而這些物質發生吸水現象以后所形成的物質會造成腐蝕現象。
  4、用了需要清洗的活性極強的助焊劑，但是焊完后未清洗或未及時清洗。
    （四）、焊后板面漏電（絕緣性能不好），主要原因有以下幾個方面：
  1、焊后助焊劑殘留太多，而助焊劑本身的絕緣阻抗不夠。
  2、助焊劑焊后在板面上呈離子狀殘留，而這些離子殘留吸水造成導電。
  3、線路板設計不合理，布線太近，經過高溫焊接或高壓沖擊后造成漏電現象。
  4、線路板阻焊膜本身質量不好，經過高溫焊接后絕緣阻抗能力下降，造成漏電現象。
    （五）、焊接時飛濺，焊后板面有錫珠。造成這種狀況的原因有以下幾個方面：
  1、助焊劑中的水份含量較大或超標，在經過預熱時未能充分揮發；
  2、助焊劑中有高沸點物質或不易揮發物，經預熱時不能充分揮發；
  3、預熱溫度偏低，助焊劑中溶劑部分未完全揮發；
  4、走板速度太快未達到預熱效果；
  5、鏈條傾角過小，錫液與焊接面接觸時中間有氣泡，氣泡爆裂后產生錫珠；
  6、助焊劑涂布的量太大，多余助焊劑未能完全流走或未能完全揮發；
  7、手浸錫時操作方法不當，線路板焊接面垂直浸入錫液，造成錫暴現象，有大量飛濺同時產生錫珠。（如下示意圖所示）

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  8、工作環境潮濕線路板過完預熱區后，即刻吸濕造成板面濕度過大，以致過錫時產生飛濺及錫珠；
  9、線路板焊接面的零件腳太密集，而過孔或貫穿孔設計不合理，造成焊接面與錫液間的排氣不暢，從而引起飛濺及錫珠。
    （六）、焊后線路板板面綠油（阻焊膜）起泡
  1、線路板本身綠油質量不好，所能承受的溫度極限值偏低，經過焊接高溫時出現起泡等現象；
  2、助焊劑中添加了能夠破壞阻焊膜的一些添加劑；
  3、在焊接時錫液溫度或預熱溫度過高，超出了線路板阻焊膜所能承受的溫度范圍，造成綠油起泡。
  4、在焊接過程中出現不良后，又重復進行焊接，焊接次數過多同樣會造成線路板板面綠油起泡等不良狀況的產生。
  5、手浸錫操作時，線路板焊接面在錫液表面停留時間過長，一般時間在2-3秒左右，如果時間太長，同樣會造成這種不良狀況的出現。
  七、如何選擇適當的助焊劑：
    這一部分主要寫給軟釬焊料的使用者，但作用軟釬焊料生產廠家，如果我們能夠了解客人的選擇要求，那么在產品的推廣過程中就會少走一些彎路，同時可以幫助客戶做好助焊劑的選擇工作。
針對使用者來講，選擇助焊劑并不是越貴越好，更不是知名廠家生產的就一定好，關鍵問題是“要選擇適合自身產品特性及工藝特點的助焊劑”，根據多年推廣助焊劑的經驗，針對助焊劑的選擇問題，總結了以下幾點經驗供業內外人仕參考：
    1、結合產品選擇助焊劑。
    自身產品的檔次及產品本身的特點，是選擇助焊劑時首先考慮的條件，高檔次的產品如電腦主板、板卡等電腦周邊產品及其他主機板或高精度產品，一般選擇高檔次免清洗助焊劑，也有少數客戶用清洗型助焊劑焊后再進行清洗，有用溶劑清洗型也有用水清洗型助焊劑。
    此類高檔次產品，無論是選擇免清洗助焊劑還是清洗型助焊劑，首先都要保證焊后的可靠性，因為在板材狀況比較好時，一般助焊劑的上錫是沒有太大問題的，而殘留物或殘留離子的存在，則是產品內在的最大隱患。我們建議此類產品選擇高檔免清洗助焊劑，此類焊劑活性適中，焊后殘留極少，離子狀況殘留能控制在1.5μgNacl/cm2左右，大大加強了焊后產品的可靠性。
    如果對免清洗焊劑不是很放心，也可以選擇清洗型焊劑，焊后進行清洗這是目前在電子裝聯中最可靠的一種；如果需要選擇清洗型焊劑，為推動環保事業，我們建議客戶選擇水清洗焊劑，此類焊劑焊接效果好，焊后易清洗，清洗后的高可靠性讓客人更加放心。
    中檔次產品最好能夠選擇不含鹵素的或含鹵素很少的低固含量免清洗助焊劑，如高檔電話機、CD機的主板等，選擇此類焊劑，焊后板面光潔、殘留較少，不含鹵素或很少的鹵素基本可保證焊后的電氣性能，一般不會造成漏電或電信號干擾等問題。
    較低檔次的電子產品，一般來講板材較差，多為單面裸銅板或預涂層板，如果選擇高檔免清洗無殘留助焊劑，焊接效果可能較差，另外，可能會因為破壞了板面原有的涂層而造成泛白的現象產生。這種情況下我們建議選擇活性較強的松香型助焊劑，雖然焊后板面殘留較多，但是上錫效果及可靠性都能得到保證。
    目前，在線材、變壓器、線圈及小型片式（SMD）變壓器等元件管腳鍍錫時，多數客戶選用免清洗助焊劑，在客戶提出免清洗的要求后，我們多推薦免清洗無殘留含松香型助焊劑，此類焊劑活性適中，上錫效果好，焊后無殘留，不會對元件管腳造成再腐蝕，另外焊點光亮平滑，且有良好的潤濕性，能達到大多數客戶所希望的焊錫“爬升”的效果。
    總而言之，結合產品選擇助焊劑，就是要充分了解自身產品特點，包括產品的檔次、線路板的情況、元件管腳的情況等幾個方面進行綜合考慮，然后選擇適合自身產品的助焊劑。
    2、結合自己客戶的要求選擇助焊劑。
    多數廠商在選擇焊劑時會提出客戶的要求，特別是電子產品代工廠或OEM貼牌工廠，其客戶在這方面的要求或考核更為嚴格，有些廠商自己生產起來達不到要求或有一定的難度，可是把這個產品外發至代工廠后，卻提出同樣的或更高條件的要求。常見的客戶要求有以下幾個方面：
    （1）、焊點上錫飽滿。這是90%以上的客人會提出來的要求，焊點要上錫飽滿就必須選用活性適當、潤濕性能較好的助焊劑。
    （2）、板面無殘留或泛白現象。面對客戶這樣的要求，多數廠商會選擇免清洗助焊劑，如果確因板材問題造成焊后泛白，可選用焊后清洗的辦法來解決。
    （3）、焊點光亮。63/37錫條焊出來的焊點正常情況下都是比較光亮的，如果錫的含量偏低或雜質超標，相對來講焊點就沒有那么光亮了；一般的助焊劑不會對焊點造成消光的效果，除非是消光型助焊劑；松香型助焊劑比不含松香的助焊劑焊點相對要光亮些，如果在助焊劑中添加了使焊點光亮的成份，則焊后焊點會更加光亮。
    （4）、無錫珠、連焊或虛焊、漏焊等不良狀況。這些狀況在電子焊接中是比較典型的不良，一般廠商會對此進行比較嚴格的檢測與控制，學過品質管理的人都知道這樣一句口號“好的產品是做出來的而不是檢驗出來的”，這句話告訴我們，如果能在焊接過程當中控制不良狀況的產生，將比做好之后再修復要重要的多。要在生產中保證好的品質，正確選擇助焊劑是重要的，因為我們在上面已經有過分析，這些不良的產生都有可能和助焊劑有關系。因此，選擇活性適當、潤濕性能較好的助焊劑，再加上良好的工藝做配合，是避免這些不良的基本因素。
    （5）、無漏電等電性能不良。如果客戶有這樣的要求，就盡量不要選擇活性很強的或鹵素含量較高的助焊劑，如果板材狀況不好必須用這樣的焊劑，我們可以通過清洗的辦法進行解決，如果因為清洗的成本或考慮到環保要求，在產品及其他條件許可的情況下，選擇水清洗助焊劑也是一個很好的辦法。
    以上主要以電子裝聯加工型企業為例進行的探討，此類廠商的成品就是加工完成的線路板，而沒有裝成成品機，所以，這時客人能夠直接對焊點進行檢驗；如果焊接完成后還要進行成品組裝的廠商，其客人很少會打開機殼去檢驗焊接情況，而這個時候，我們廠商自己內部應該自覺地加強品質管控，焊接后的組裝工序，可用客戶以上的要求，來要求自已的上制程——焊接制程，因為我們都知道“下制程是上制程的客戶”，只有時時刻刻、一點一滴不斷加強，我們的產品品質才能夠不斷進步與提升。
    3、根據設備及工藝狀況選擇助焊劑。
    設備狀況如何，決定了焊接工藝的狀況，而工藝狀況是選擇助焊劑的關鍵環節；舉個簡單的例子，如果是噴霧的波峰爐選擇松香型助焊劑，可能就是不合適的，因為較高的固態物在較短的時間內，就有可能堵塞噴霧器的噴嘴；如果是發泡的波峰焊選擇了只能適有于噴霧的助焊劑，可能發泡效果就沒有那么好了。根據設備及工藝狀況選擇助焊劑有以下幾個方面：
    （1）、手動錫爐。
    手動錫爐在焊接時，助焊劑有發泡和不發泡兩種情況，在大規模生產時很少有見到手動噴霧的情況。在不發泡時，可以選擇的助焊劑范圍較寬；有發泡工藝時，我們要選擇發泡效果較好的助焊劑，無論是手動還是自動焊接，我們對發泡較好的標準都是一樣的，第一：發出的泡要盡量細小，不要太大顆；第二：發出的泡沫要大小均勻；第三：發泡盡量要持久些。
    因為手動錫爐沒有預熱過程，有些不含松香的免清洗無殘留助焊劑，我們一般不向客戶推薦，使用這樣的助焊劑有造成錫珠及其他的不良產生可能；如果客戶一定要堅持使用此類助焊劑，我們建議還是試用后再確定。
    （2）、發泡波峰焊爐。
發泡波峰爐一定要選擇發泡型助焊劑，目前除松香型焊劑發泡效果較好外，免清洗無殘留及免清洗低殘留助焊劑的發泡問題早已解決，至于發泡好壞的標準上面已經有了論述。
    （3）、噴霧波峰焊爐。
    噴霧波峰爐除松香含量較高的助焊劑外，可供選擇的助焊劑種類較多，如果能夠選擇不含松香的免清洗助焊劑效果會更好。目前，有些免清洗助焊劑既可以發泡也可以噴霧，針對這樣的工藝選擇助焊劑將不會有太大問題。
    （4）、雙波峰焊爐。
    雙波峰焊爐主要用于生產貼片與插件混裝的線路板，此時，線路板焊接面需要經過前后兩個波峰；第一個波峰較高（也叫高波或亂流波），主要作用是焊接，使元件初步固定；第二個波峰相對較平（也叫平波或整流波），主要是對焊點進行整形。在這個過程中，經常碰到的問題是，助焊劑在經過第一個波峰時，其中的活化劑或潤濕劑等都已經充分分解，因此在過第二波峰時，其實助焊劑已經起不到作用了，此時極易出現連焊、拉尖等不良狀況。為了解決這種狀況，我們建議客戶使用固含量稍高，活化劑及潤濕劑能夠經受高溫的助焊劑；同時助焊劑生產廠家為解決這樣的問題，往往在助焊劑中添加復配的活化劑及潤濕劑，以使助焊劑能夠經受不同的溫度段，在經過第一波的焊接后仍然能發揮其助焊的作用。
    八、未來助焊劑的發展趨勢：
    未來助焊劑的發展趨勢，用兩個字來概括其中心思想就是——“環保”。免清洗助焊劑的發展其實也是環保的趨動，從焊后板面較多的松香殘留，到焊后用溶劑清洗，然后再到免清洗就是一個日益環保的發展歷程，水洗助焊劑只不過是發展到了溶劑清洗過程中的一個產物而已。
    怎樣才能更環保？怎樣才能符合更高標準的環保要求？使用無鉛焊料只是焊接過程中焊料的環保，助焊劑同樣也需要環保，助焊劑未來的發展，其環保意義的概念有以下三個方面：
  第一：助焊劑本身是環保的。包括它的溶劑及其他添加劑都不應該對人體及其使用環境造成污染與影響；
  第二：助焊劑焊后在焊接面的殘留是環保的。前文已有論述，無論任何助焊劑，完全沒有殘留是不可能的，在這種情況下，盡量把殘留量降低；同時殘留物質最好是穩定的、對板面及環境無影響的物質。
  第三：助焊劑在焊接過程中所分解出的煙霧或其他物質不能破壞大氣與水，對環境的影響盡量小，對人體不能有太大的刺激與影響。
    未來助焊劑發展的趨勢是越來越環保，這是我們每個軟釬焊料生產廠家及研發人員的心愿！也是我們每年投入大量人力、物力不斷研發“免清洗助焊劑”、“水基助焊劑”、“無鉛助焊劑”等環保新產品的始動力！！衷心期望我們的努力能得到業內外人仕的大力支持，讓我們攜手并進，共同邁向一個綠色的環保時代！！

陜公網安備 61011302000311號

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