李鎮(zhèn)康環(huán)保型免清洗助焊劑

環(huán)保型免清洗助焊劑的發(fā)展現(xiàn)狀及展望匯報人：李鎮(zhèn)康指導老師：杜長華電子微連接技術與材料Materialscience環(huán)保型免清洗助焊劑設計原理2環(huán)保型免清洗助焊劑的作用機理3環(huán)保型免清洗助焊劑的理化指標4匯報提綱環(huán)保型免清洗助焊劑的分類及發(fā)展現(xiàn)狀

5環(huán)保型免清洗助焊劑的展望6背景4電子微連接技術與材料Materialscience重慶理工大學一、背景

隨著現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，助焊劑的用量越來越大，而且質(zhì)量要求也越來越高。傳統(tǒng)的松香基型助焊劑，其焊后殘留多、腐蝕性大、外觀欠佳，必須用氟里昂或氯化烴清洗印制板，而氟氯化烴對人體有極大損害，并且導致大氣中臭氧層的損耗，致使全球氣候變暖。所以，為了保護臭氧層和滿足SMT高密度組裝的要求，環(huán)保型免清洗助焊劑不可避免的成為了這一研究領域的熱點。近幾年的低固免清洗助焊劑大多采用有機溶劑，所以含有揮發(fā)性有機化合物（VOC）；盡管他們不會對大氣臭氧層產(chǎn)生破壞作用，但他們散發(fā)在低層大氣中時，會形成光化學煙霧，對人類健康是有危害的。因此環(huán)保型無VOC的免清洗助焊劑應運而生。Materialscience二、環(huán)保型免洗助焊劑設計原理環(huán)保型免清洗助焊劑是在低固免清洗助焊劑的基礎上發(fā)展起來的，所以它必須滿足以下要求：(1)焊后殘留物極少；(2)焊后板面干燥，不粘板面；(3)有足夠高的表面絕緣電阻；(4)焊后無腐蝕；(5)離子殘留應滿足免清洗要求；(6)具有在線測試能力；(7)不形成焊球，不橋連；(8)無毒、無嚴重氣味、無環(huán)境污染、操作安全；(9)可焊性好；(10)能夠用發(fā)泡和噴霧方式均勻涂覆。重慶理工大學電子微連接技術與材料Materialscience重慶理工大學電子微連接技術與材料環(huán)保型免洗助焊劑由溶劑、活性劑及其他助劑組成，正因為它具有低固含量，活性物質(zhì)含量必然少，要達到同樣焊接效果，助焊劑的活性部分必具有以下特點。

1.組分活性的持續(xù)性一般有機物分解溫度低，需尋找焊接初期有活性，焊接后期仍顯示活性的物質(zhì)，通常采用復合活性劑。2.活性組分的多功能性免洗助焊劑既然固含量低，其活性物質(zhì)必然顯示多功能，才能滿足焊接需要。例如某種活性物質(zhì)既具有還原性，又具有優(yōu)良的潤濕性，以降低表面張力，提高擴展率。

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3.活性組分多樣性助焊劑活性成分往往是一種復雜的體系，依據(jù)助焊機理，它需要有還原劑，潤濕劑、表面活性劑、抗氧化荊緩蝕劑、發(fā)泡劑等，除了具有種類繁多的特點以外，它在組分上也是相互依賴相互搭配的。4.助焊劑指標相互矛盾性擴展率與銅板腐蝕是助焊劑的技術指標，從焊接效果看，希望擴展率高，但往往腐蝕性相應就大一些，所以這兩個指標是相互矛盾的。例如銅片蝕劑常具有P電子；它能與銅生成絡合物．因而抑制助焊劑對銅板的腐蝕，但絡合物的形成又使擴展率大大降低，要使這兩者矛盾得到解決，必須合理選擇緩蝕劑種類及其含量。5.高溫下的環(huán)保性環(huán)保型免清洗助焊劑必須在高溫下產(chǎn)生的煙霧小，不產(chǎn)生有毒氣體和強烈的刺激氣味，有利于環(huán)境保護和生產(chǎn)人員的身心健康。同時，焊后殘留物少，易去除，腐蝕性小，不吸濕，不導電，不沾手。此外，免洗助焊劑含大量溶劑，要求溶劑汽化溫度與活性物質(zhì)活化溫度相匹配。Materialscience重慶理工大學電子微連接技術與材料三、環(huán)保型免清洗助焊劑的作用機理圖一：不涂覆和涂覆免清洗助焊劑情況下的鋪展情況對比當沒有使用免清洗釬劑時，在母材和釬料液體表面均包裹著一層氧化膜，阻礙了固－液界面原子間的相互接近，使液態(tài)釬料與母材不潤濕，如圖一所示。使用釬劑后，清除了在母材和液體釬料表面的氧化膜，使固/液界面之間金屬原子相互接近到能產(chǎn)生鍵合的距離，同時降低固/液和液/氣相之間的界面張力，故液態(tài)釬料能潤濕母材。Materialscience重慶理工大學電子微連接技術與材料環(huán)保型免清洗助焊劑的作用

在釬焊連接過程中，免清洗助焊劑的主要作用如下：⑴清除金屬表面的氧化物

環(huán)保型免清洗助焊劑中活性物質(zhì)能與包裹在母材表面和釬料液體表面的金屬氧化物迅速發(fā)生化學反應，使新鮮的金屬裸露出來，使界面金屬原子接近到發(fā)生鍵合作用的距離，從而產(chǎn)生新的金屬鍵。Materialscience重慶理工大學電子微連接技術與材料由以上鋪展?jié)櫇穹匠炭梢钥闯?，要使液態(tài)釬料在固體母材表面上最大限度地鋪展，必須盡可能地增大σs-f，降低σl-f和σs-l。金屬表面氧化是降低表面張力的過程，清除表面氧化膜則是增大表面張力的過程；對母材表面，使σs-f增大。對液態(tài)釬料表面，由于涂敷的免清洗助焊劑是液態(tài)釬料的表面活性物質(zhì)，它能使σl-f

減小。對固-液界面，清除表面氧化膜會使原子之間的距離被拉近；由于在潔凈的金屬表面存在引力場，當釬料和母材原子達到產(chǎn)生相互吸引以致結(jié)合的距離時，兩種原子就會立即鍵合；由于發(fā)生鍵合是一個自發(fā)過程，即是一個降低界面張力的過程，因而可以大大降低σs-l

。綜上所述，免清洗助焊劑能增強潤濕鋪展能力、改善液態(tài)釬料的毛細填縫能力。⑵降低液態(tài)釬料的表面張力，改善潤濕性和填縫能力

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⑶保護焊區(qū)，避免高溫下金屬表面的再氧化利用釬劑的成膜性，使之在金屬表面形成薄薄的保護膜，這種薄膜覆蓋在金屬表面上，將空氣和金屬隔絕開來，因而能在釬焊過程中避免高溫下焊區(qū)金屬表面的再氧化。⑷改善焊接區(qū)熱量的傳遞和平衡在釬焊連接過程中，由于釬劑的熔化溫度低于釬料的熔化溫度，液體釬劑具有良好的傳熱性和揮發(fā)性。因此，借助于釬劑，可將熱能從熱源迅速傳遞到被焊區(qū)域，同時在被焊區(qū)域能加快熱量的傳遞并使溫度均衡，可以避免焊區(qū)局部過熱而造成損壞，并形成良好的連接質(zhì)量。電子微連接技術與材料Materialscience重慶理工大學電子微連接技術與材料四、環(huán)保型免清洗助焊劑的理化指標目前沒有明確的環(huán)保型免清洗助焊劑標準，我們可以參照低固免清洗助焊劑的技術指標；包括固含量、鹵素含量、焊后絕緣電阻及擴展率等指標。具體見表一：表一：低固免清洗助焊劑的技術指標Materialscience重慶理工大學電子微連接技術與材料五、環(huán)保型免清洗助焊劑的分類及發(fā)展現(xiàn)狀環(huán)保型免清洗助焊劑必須是在充分發(fā)揮助焊性能的條件下，對環(huán)境的危害盡量降到最低，所以該助焊劑配方中不能采用有機溶劑或者其他對環(huán)境有危害的成分。其主要分為低松香型免清洗助焊劑和無松香型助焊劑。1.低松香型免清洗助焊劑1.1低松香型免清洗助焊劑的組成低松香型免清洗助焊劑主要由松香、活性劑和溶劑組成的，添加的其他助劑有緩蝕劑、消光劑、發(fā)泡劑等。Materialscience重慶理工大學電子微連接技術與材料

⑴松香該助焊劑必須以合成改性樹脂為基礎，其優(yōu)點是在高溫下顯示活性，而在常溫下顯示惰性。因而它既具有助焊性能，又具有良好的電氣性能；常溫下還能對電子線路起保護作用。通常，采用烴、酯類物質(zhì)作為成膜劑。

⑵溶劑由于是環(huán)保型助焊劑，故不應選用有機溶劑，我們可以選擇水基溶劑或者其他對環(huán)境無害的溶劑；在必要的情況下，還可以添加助溶劑，如采用醚、酯或萜烯類化合物作為助溶劑。⑶活性劑

由于免清洗助焊劑的活性劑的要求比傳統(tǒng)的松香型焊劑要高，因為是低固體含量，活性物質(zhì)含量相對較少，要達到同樣的效果，活性劑的組分必須有持續(xù)性的活性。一般有機物分解溫度低，需尋找焊接初期有活性，焊接后期仍顯示活性的物質(zhì)，故采用復合活性劑。Materialscience重慶理工大學電子微連接技術與材料

⑷其他助劑包括潤濕劑、抗氧化劑、緩蝕劑和發(fā)泡劑等，功能原理與其他釬劑中的助劑相同，但配合時應注意整體的協(xié)調(diào)性和質(zhì)量分配。

目前采用較多的是弱有機酸，例如選用脂肪族二元酸、芳香酸或氨基酸等多種有機酸作為復合活性劑。在釬焊過程中，任何有機酸與金屬氧化物反應均生成有機鹽和水，反應的通式為：Materialscience重慶理工大學電子微