助焊剂的应用及选择注意事项

在进行焊接时,为能使被焊物与焊料焊接牢固,要求金属表面无氧化物和杂质,以保证焊锡与被焊物的金属表面固体结晶组织之间发生合金反应,即原子状态互相扩散,因此焊接开始之前,必须采取有效措施除去氧化物和杂质。除去氧化物和杂质,通常用机械方法和化学方法。机械方法是用砂纸或刀子将其清除。化学方法是用助焊剂清除。用助焊剂清除具有不损坏被焊物和效率高的特点,因此焊接时一般采用此法。

助焊剂,简称焊剂,是焊接过程中不可缺少的辅料。焊接效果的好坏,除了与焊接工艺、元器件和印制电路板的质量有关外,助焊剂的选择也是十分重要的。助焊剂除了有去氧化物的功能外,还可以防止加热时金属被氧化;帮助焊料流动,减小表面张力;将热量从烙铁头快速传递到焊料和被焊物的表面。

1.助焊剂的化学组成

传统的助焊剂通常以松香为基体。松香具有弱酸性和热熔流动性,并具有良好的绝缘性、耐湿性、无腐蚀性、无毒性和长期稳定性,是性能优良的助焊材料。

目前企业采用的大多是以松香为基体的活性助焊剂。由于松香随着品种、产地和生产工艺的不同,其化学组成和性能有较大的差异,因此,对松香优选是保证助焊剂质量的关键。通用的助焊剂还包括以下成分:活性剂、成膜物质、添加剂和溶剂等。

活性剂是为提高助焊能力而加入的活性物质,它对焊剂净化焊料和被焊件表面起主要作用。在焊剂中,活性剂的添加量较少,通常为1%～5%,但在焊接时起很大的作用。若为含氯的化合物,其氯含量应控制在0.2%以下。活性剂分为无机活性剂和有机活性剂两种:无机活性剂,如氯化锌、氯化铵等,助焊性好,但作用时间长,腐蚀性大,不宜在电子装连中使用;有机活性剂,如有机酸及有机卤化物,作用柔和,时间短,腐蚀性小,电气绝缘性好,适宜在电子产品装连中使用。

成膜物质能在焊接后形成一层紧密的有机膜,保护了焊点和基板,具有防腐蚀性和优良的电气绝缘性。常用的成膜物质有松香、酚醛树脂、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、聚氨酯等。一般加入量在10%～20%,加入过多会影响扩展率,使助焊作用下降。

添加剂是为适应工艺和工艺环境而加入的具有特殊物理和化学性能的物质。常用的添加剂有调节剂、消光剂、缓蚀剂、光亮剂等。调节剂是为调节助焊剂的酸性而加入的材料;消光剂能使焊点消光,以便在操作和检验时克服眼睛疲劳和视力衰退,一般加入量约为5%;缓蚀剂既能保护印制电路板和元器件引线,具有防潮、防霉、防腐蚀性能,又能保持优良的可焊性。如果要使焊点光亮,可加入甘油、三乙醇胺等光亮剂,一般加入量约为1%。

由于使用的助焊剂大多是液态的,为此,必须将助焊剂的固体成分溶解在一定的溶剂里,使之成为均相溶剂。一般多采用异丙醇和乙醇作为溶剂。

2.助焊剂的种类

助焊剂可按不同的方法分类,按助焊剂活性分,可分为:低活性(R)、中等活性(RMA)、高活性(RA)、特别活性(RSA)四种。低活性助焊剂用于较高级别的电子产品,可实现免清洗;中等活性助焊剂用于民用电子产品;高活性助焊剂用于可焊性差的元器件;特别活性助焊剂用于可焊性差的元器件或含有镍铁合金的元器件。

按化学成分分类,可分为:松香系列焊剂、合成焊剂、有机焊剂。松香是最普通的助焊剂,其主要成分是松香酸及其同素异形体、有机多脂酸和碳氢化萜。松香系中的RMA 型通常以液体形式用于波峰焊接,以焊剂形式用于焊锡膏。RA 型广泛用于工业和消费类电子产品的制造,如收音机、电视机和电话机等产品。合成焊剂的主要成分是合成树脂,可根据用途不同配成不同类型,主要用于波峰焊中。采用合成树脂和松香焊剂组成的合成焊剂可以解决双波峰焊工艺中的焊料擦洗问题。有机焊剂又称有机酸焊剂,类似于极活性的松香焊剂,可溶于水。这类焊剂属腐蚀性焊剂,并且焊后必须从组件上去除,广泛用于普通组件的焊接工艺中。

按残留物的溶解性能分类,可分为:有机溶剂清洗型、水清洗型、免洗型。有机溶剂清洗型根据活性又可分为无活性(R)类、中等活性(RMA)类、活性(RA)类;水清洗型作为替代清洗剂的有效途径还可分为有机盐类、无机盐类、有机酸类;免清洗助焊剂只含有极少量的固体成分,不挥发含量只有1/5～1/20,卤素含量低于0.01%～0.03%,一般是以合成树脂为基础的助焊剂。(www.xing528.com)

3.对助焊剂性能的要求

为充分发挥助焊剂的作用,助焊剂必须具备以下性能特征:

(1)具有去除焊接面氧化物等特性,这是助焊剂必须具备的基本性能。

(2)熔点比焊料低,助焊剂在焊料熔化之前先熔化以保证焊料不被再次氧化。

(3)润湿扩散好,通常要求扩展率在90%以上。

(4)黏度和密度比焊料小,以保证润湿扩散并覆盖焊料表面。

(5)焊接时不产生飞溅,也不产生毒气和强烈的刺激性臭味。

(6)焊后残渣易于去除,不腐蚀、不吸湿和不导电。

(7)在常温下储存稳定,焊接时已挥发,焊接后不沾手。

4.助焊剂的选用

助焊剂应根据焊接方式、焊接对象和清洗方式等的不同来选用。当焊接对象可焊性好时,不必采用活性强的助焊剂;当焊接对象可焊性差时,必须采用活性较强的助焊剂。当选用有机溶剂清洗时,需选用有机类或树脂类助焊剂;当选用去离子水清洗时,必须用水洗助焊剂;选用免洗方式,只能选用固体含量在0.5%～3%的免洗助焊剂。