助焊劑相關知識

1、助焊劑相關知識一、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”。1、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(tài)，在這種高溫狀態(tài)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(jù)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）

2、，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(shù)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(shù)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

3、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(fā)，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。2、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

4、成型的過程，這個過程也是合金結構發(fā)生變化及合金重組的過程。焊料合金本身的結構狀態(tài)基本都是穩(wěn)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(tǒng)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

5、將焊接材質及工藝環(huán)境設定在理想狀態(tài)，而所有的理想狀態(tài)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(huán)節(jié)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(xiàn)就 是通常人們所講的“焊接速度”與“焊接能力”，在材質、工藝

6、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(xù)腐蝕的可能性，對產品的安全性能造成了相當隱患。3、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(tài)，而元件管腳或焊盤則為固體狀態(tài)，當兩種物質接觸時，因液態(tài)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(xiàn)象的表面概括是“錫液流動性差”或“擴展率小”，這種現(xiàn)象的存在影響合金形成的面積、體

7、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(xiàn)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(xiàn)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，

8、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。4、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?！叭?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(fā)現(xiàn)，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

9、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(xiàn)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(xiàn)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

10、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(tài)焊料在被焊材質表面所體現(xiàn)出來的表面張力，使液態(tài)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

11、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(xiàn)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(wěn)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

12、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?shù)娜軇┗蚯逑磩┻M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(shù)的規(guī)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(huán)境無明顯公害，或已知的潛在危害；（環(huán)保是當前一個世界性的課題，它關系到人體、環(huán)境的健康、安全，也關系到行業(yè)持續(xù)性發(fā)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(guī)的助焊劑生產企業(yè)