助焊剂知识介绍

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近几十年来,在电子产品生产锡焊工艺过程中,一般多使用主要由松香、树脂、含卤化物的活性剂、添加剂和有机溶剂组成的松香树脂系助焊剂.这类助焊剂虽然可焊性好,成本低,但焊后残留物高.其残留物含有卤素离子,会逐步引起电气绝缘性能下降和短路等问题,要解决这一问题,必须对电子印制板上的松香树脂系助焊剂残留物进行清洗.这样不但会增加生产成本,而且清洗松香树脂系助焊剂残留的清洗剂主要是氟氯化合物.这种化合物是大气臭氧层的损耗物质,属于禁用和被淘汰之列.目前仍有不少公司沿用的工艺是属于前述采用松香树指系助焊剂焊锡再用清洗剂清洗的工艺,效率较低而成本偏高.

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2012-10-20 12:43 上传

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免洗助焊剂主要原料为有机溶剂,松香树脂及其衍生物、合成树脂表面活性剂、有机酸活化剂、防腐蚀剂,助溶剂、成膜剂.简单地说是各种固体成分溶解在各种液体中形成均匀透明的混合溶液,其中各种成分所占比例各不相同,所起作用不同.

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有机溶剂:酮类、醇类、酯类中的一种或几种混合物,常用的有乙醇、丙醇、丁醇;丙酮、甲苯异丁基甲酮;醋酸乙酯,醋酸丁酯等.作为液体成分,其主要作用是溶解助焊剂中的固体成分,使之形成均匀的溶液,便于待焊元件均匀涂布适量的助焊剂成分,同时它还可以清洗轻的脏物和金属表面的油污.

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表面活性剂:含卤素的表面活性剂活性强,助焊能力高,但因卤素离子很难清洗干净,离子残留度高,卤素元素(主要是氯化物)有强腐蚀性,故不适合用作免洗助焊剂的原料,不含卤素的表面活性剂,活性稍有弱,但离子残留少.表面活性剂主要是脂肪酸族或芳香族的非离子型表面活性剂,其主要功能是减小焊料与引线脚金属两者接触时产生的表面张力,增强表面润湿力,增强有机酸活化剂的渗透力,也可起发泡剂的作用

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　   有机酸活化剂:由有机酸二元酸或芳香酸中的一种或几种组成,如丁二酸,戊二酸,衣康酸,邻羟基苯甲酸,葵二酸,庚二酸、苹果酸、琥珀酸等.其主要功能是除去引线脚上的氧化物和熔融焊料表面的氧化物,是助焊剂的关键成分之一
　　防腐蚀剂:减少树脂、活化剂等固体成分在高温分解后残留的物质
　　助溶剂:阻止活化剂等固体成分从溶液中脱溶的趋势,避免活化剂不良的非均匀分布
　　成膜剂:引线脚焊锡过程中,所涂复的助焊剂沉淀、结晶,形成一层均匀的膜,其高温分解后的残余物因有成膜剂的存在,可快速固化、硬化、减小粘性.

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助焊剂的作用
　　助焊剂中的主要起作用成分是松香，松香在260摄氏度左右会被锡分解，因此锡槽温度不要太高．
　　助焊剂是一种促进焊接的化学物质。在焊锡中，它是一种不可缺少的辅助材料，其作用极为重要。
（1）溶解被焊母材表面的氧化膜
　　在大气中，被焊母材表面总是被氧化膜覆盖着，其厚度大约为2×10-9～2×10-8m。在焊接时，氧化膜必然会阻止焊料对母材的润湿，焊接就不能正常进行，因此必须在母材表面涂敷助焊剂，使母材表面的氧化物还原，从而达到消除氧化膜的目的。
（2）防止被焊母材的再氧化
　　母材在焊接过程中需要加热，高温时金属表面会加速氧化，因此液态助焊剂覆盖在母材和焊料的表面可防止它们氧化。
（3）降低熔融焊料的表面张力
　　熔融焊料表面具有一定的张力，就像雨水落在荷叶上，由于液体的表面张力会立即聚结成圆珠状的水滴。熔融焊料的表面张力会阻止其向母材表面漫流，影响润湿的正常进行。当助焊剂覆盖在熔融焊料的表面时，可降低液态焊料的表面张力，使润湿性能明显得到提高。
（4）保护焊接母材表面的作用
　　被焊材料在焊接过程中已破坏了原本的表面保护层。好的助焊剂在焊完之后，并迅速恢复到保护焊材的作用。（5）能加快热量从烙铁头向焊料和被焊物表面传递
（6) 合适的助焊剂还能使焊点美观

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助焊剂应具备的性能
　　（1）助焊剂应有适当的活性温度范围。在焊料熔化前开始起作用，在施焊过程中较好地发挥清除氧化膜、降低液态焊料表面张力的作用。焊剂的熔点应低于焊料的熔点，但不易相差过大。
　　（2）助焊剂应有良好的热稳定性，一般热稳定温度不小于100℃。
　　（3）助焊剂的密度应小于液态焊料的密度，这样助焊剂才能均匀地在被焊金属表面铺展，呈薄膜状覆盖在焊料和被焊金属表面，有效地隔绝空气，促进焊料对母材的润湿。
　　（4）助焊剂的残留物不应有腐蚀性且容易清洗；不应析出有毒、有害气体；要有符合电子工业规定的水溶性电阻和绝缘电阻；不吸潮，不产生霉菌；化学性能稳定，易于贮藏。

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助焊剂的种类
　　助焊剂的种类很多，大体上可分为有机、无机和树脂三大系列。
　　树脂焊剂通常是从树木的分泌物中提取，属于天然产物，没有什么腐蚀性，松香是这类焊剂的代表，所以也称为松香类焊剂。
　　由于焊剂通常与焊料匹配使用，与焊料相对应可分为软焊剂和硬焊剂。
　　电子产品的组装与维修中常用的有松香、松香混合焊剂、焊膏和盐酸等软焊剂，在不同的场合应根据不同的焊接工件进行选用。　
　　助焊剂的种类繁多，一般可分为无机系列、有机系列和树脂系列。
（1）无机系列助焊剂
　　无机系列助焊剂的化学作用强，助焊性能非常好，但腐蚀作用大，属于酸性焊剂。因为它溶解于水，故又称为水溶性助焊剂，它包括无机酸和无机盐２类。
　　含有无机酸的助焊剂的主要成分是盐酸、氢氟酸等，含有无机盐的助焊剂的主要成分是氯化锌、氯化铵等，它们使用后必须立即进行非常严格的清洗，因为任何残留在被焊件上的卤化物都会引起严重的腐蚀。这种助焊剂通常只用于非电子产品的焊接，在电子设备的装联中严禁使用这类无机系列的助焊剂。
（2）有机系列助焊剂（OA）
　　有机系列助焊剂的助焊作用介于无机系列助焊剂和树脂系列助焊剂之间，它也属于酸性、水溶性焊剂。含有有机酸的水溶性焊剂以乳酸、柠檬酸为基础，由于它的焊接残留物可以在被焊物上保留一段时间而无严重腐蚀，因此可以用在电子设备的装联中，但一般不用在SMT的焊膏中，因为它没有松香焊剂的粘稠性（起防止贴片元器件移动的作用）。
（3）树脂系列助焊剂
　　在电子产品的焊接中使用比例最大的是树脂型助焊剂。由于它只能溶解于有机溶剂，故又称为有机溶剂助焊剂，其主要成分是松香。松香在固态时呈非活性，只有液态时才呈活性，其熔点为127℃活性可以持续到315℃。锡焊的最佳温度为240～250℃，所以正处于松香的活性温度范围内，且它的焊接残留物不存在腐蚀问题，这些特性使松香为非腐蚀性焊剂而被广泛应用于电子设备的焊接中。
　　为了不同的应用需要，松香助焊剂有液态、糊状和固态３种形态。固态的助焊剂适用于烙铁焊，液态和糊状的助焊剂分别适用于波峰焊。
　　在实际使用中发现，松香为单体时，化学活性较弱，对促进焊料的润湿往往不够充分，因此需要添加少量的活性剂，用以提高它的活性。松香系列焊剂根据有无添加活性剂和化学活性的强弱，被分为非活性化松香、弱活性化松香、活性化松香和超活性化松香４种，美国MIL标准中分别称为R、RMA、RA、RSA，而日本JIS标准则根据助焊剂的含氯量划分为AA（0.1wt%以下）、A（0.1～0.5wt%）、B（0.5～1.0wt%）3种等级。
　　①非活性化松香（R）：它是由纯松香溶解在合适的溶剂（如异丙醇、乙醇等）中组成，其中没有活性剂，消除氧化膜的能力有限，所以要求被焊件具有非常好的可焊性。通常应用在一些使用中绝对不允许有腐蚀危险存在的电路中，如植入心脏的起搏器等。
　　②弱活性化松香（RMA）：这类助焊剂中添加的活性剂有乳酸、柠檬酸、硬脂酸等有机酸以及盐基性有机化合物。添加这些弱活性剂后，能够促进润湿的进行，但母材上的残留物仍然不具有腐蚀性，除了具有高可靠性的航空、航天产品或细间距的表面安装产品需要清洗外，一般民用消费类产品（如收录机、电视机等）均不需设立清洗工序。在采用弱活性化松香时，对被焊件的可焊性也有严格的要求。
　　③活性化松香（RA）及超活性化松香（RSA）：在活性化松香助焊剂中，添加的强活性剂有盐酸苯胺、盐酸联氨等盐基性有机化合物，这种助焊剂的活性是明显提高了，但焊接后残留物中氯离子的腐蚀变成不可忽视的问题，所以，在电子产品的装联中一般很少应用。随着活性剂的改进，已开发了在焊接温度下能将残渣分解为非腐蚀性物质的活性剂，这些大多数是有机化化合物的衍生物。

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常用助焊剂应具备的条件
　　（1)熔点应低于焊料。
　　（2)表面的张力、黏度、密度要小于焊料。
　　（3)不能腐蚀母材，在焊接温度下，应能增加焊料的流动性，去除金属表面氧化膜。
　　（4)焊剂残渣容易去除。
　　（5)不会产生有毒气体和臭味，以防对人体的危害和污染环境。

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如何选择助焊剂
　　对于使用厂商来说,,因为助焊剂的成份是没有办法做出测试的.如果要想了解助焊剂溶剂是否挥发,可以简单的从比重上测量,如果比重增大很多,就可以断定溶剂有所挥发.
　　选择助焊剂时,有以下几点建议给使用厂商:
一,闻气味
　　初步断定是用何种溶剂如甲醇味道比较小但很呛,异丙醇味道比较重一些,乙醇就有醇香味,虽然说供应商也可能用混合溶剂,但要求供应商提供成份报告,一般他们还是会提供的;但是,异丙醇的价格大概是甲醇的3-4倍,如果和供应商压价的历害,可能这里面的?骶筒缓盟盗?SPAN lang=EN-US>
二,确定样品
　　这也是很多厂商选择助焊剂的最根本的方法,在确认样品时,应要求供应商提供相关参数报告,并与样品对照,如样品确认OK,后续交货时应按原有参数对照,出现异常时应检查比重,酸度值等
　　三,目前助焊剂市场是良莠不齐,选择时对供应商的资质应该进行确切了解,如有必要可以去厂商去看厂,如果是不正规的焊剂厂商,是很怕这一套的。