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助焊剂

目前国内最常用的可靠性评价试验主要为:表面绝缘阻抗测试,其次铜镜腐蚀测试、离子浓度测试、软钎焊性试验等。

表面绝缘阻抗测试试验时用规定的材质的梳型电极或环型电极,均匀地涂覆定量的焊剂,在约85℃的温度下干燥30 rain作为试片。

先在常态下测定上述试片的绝缘电阻,然后将试片置于温度为(40±2)℃,湿度约90%的恒温恒湿箱中,保持96 h后取出,再放人用在(20±2)℃温度下的特级酒石酸钠的饱和溶液调节湿度(90%)的干燥器中,在1 h内取出,然后在标准状态下,使用绝缘电阻测定器测定表面绝缘电阻。

表面绝缘电阻值大于108Ω才算符合可靠性要求。

国外对于免清洗助焊剂的表面绝缘电阻要求较高,一般要求做加偏置电压、长时间潮热试验。

观察焊后焊剂残留物对表面绝缘电阻的时效影响,以此来衡量免清洗助焊剂的可靠性。

铜镜腐蚀测试将欲测试的免清洗助焊剂滴在铜板(40.0mm×40.0 mm×0.2 mm)上,使其自然漫流,然后放人80℃的烘箱中烘2 h,取出冷却后再放入潮湿箱(温度40℃,湿度93%)中72 h查看铜板的颜色变化,如颜色变为深绿,则发生了腐蚀,如颜色无变化或有残渣,则表明未发生腐蚀现象。

不粘附性试验将粉笔末撒到此种涂有免清洗助焊剂焊料的表面,然后擦去,不粘附;用纱布方法试验,纱布上看不到助焊剂残留物,试板上也无明显纱布痕迹。

说明此种免清洗助焊剂的不粘附性性能优良。

软钎焊性试验在涂有免清洗助焊剂的清洁铜板(50 mm×50mm×1 mm)中央放上HLSnPb50(D8 mm×4 mm)钎料,钎料上分别滴上两滴助焊剂,然后置于275℃的恒温箱内1 min,取出测其漫流面积,据此可判断助焊性能的强弱。

免清洗助焊剂成分及作用作用免清洗型助焊剂的成分包括溶剂、活性剂和其它添加剂。

其它添加剂又包括表面活性剂、缓蚀剂、成膜剂和防氧化剂等。

用户可根据焊料的种类、成分和焊接工艺条件等选择合适的助焊剂,所以助焊剂的配方灵活,种类非常多。

3.3.1溶剂:是溶解焊剂中的所含成分,作为各成分的载体,使之成为均匀的粘稠液体。

目前常用溶剂主要以醇类为主,如乙醇、异丙醇等,甲醇虽然价格成本较低,但因其对人体具有较强的毒害作用,所以目前甲醇已很少有正规的助焊剂生产企业使用。

有酮类,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、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污和金属表面的油污。

一般为高沸点和低沸点醇的混合物,有的使用水溶性的醇和不溶于水的醚作溶剂.3.3.2活化剂:以有机酸或有机酸盐类为主,无机酸或无机酸盐类在电子装联焊剂中基本不用,在其它特殊焊剂中有时会使用。

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。

A活化剂的作用机理活化剂主要作用是在焊接温度下去除焊盘和焊料表面的氧化物,并形成保护层,防止基体的再次氧化,从而提高焊料和焊盘之间的润湿性。

助焊剂活化剂的成分一般为氢气、无机盐、酸类和胺类,以及它们的复配组合物。

扩展力、电解活性、环境稳定性、化学官能团及其反应特性、流变特性、对通用清洗溶液和设备的适应性等。

助焊剂的上述作用都是通过其中的活化剂、溶剂、表面活性剂等成分的作用来实现的。

1)氢气、无机盐氢气和无机盐如氯化亚锡、氯化锌…、氯化铵等是利用其还原性与氧化物反应,如:气体助焊剂中的氢气,在焊接之后水是其唯一的残留物;而且氢的还原作用能有效地清除金属表面的氧化物,把氧化物转化为水。

MxOy+yH2=xM+yH2O同时,氢还为金属表面提供保护气体,防止金属表面在焊接完成之前再氧化。

2)有机酸酸类活性剂(如卤酸、羧酸、磺酸)主要是因为H+和氧化物反应,例如:有机酸的羧基和金属离子以金属皂的形式除去焊盘和焊料的氧化膜:CuO+2RCOOH---Cu(RCOO)2+H2O随后有机酸铜发生分解,吸收氢气,并生成有机酸与金属铜:Cu(RCOO)2+H2+M一2RCOOH+M—Cu松香(Colophony)用分子式表示为C9H29COOH,由于它含有羧基,使得它在一定的温度下,有一定的助焊作用;同时松香是一种大分子多环化合物,因此它具有一定的成膜性,在焊接过程中传递热量和起覆盖作用,能保护去除氧化膜后的金属不再重新被氧化。

现在有单一有机酸作活化剂,也有混酸用作活化剂。

这些酸的沸点和分解温度有一定的差异,这样组合,可以使助焊剂的沸点和活化剂分解温度呈一个较大的区间分布.3)有机卤化物如羧酸卤化物、有机胺的氢卤酸盐。

张银雪以溴化水杨酸为活化剂,它在钎焊温度时,可热分解出溴化氢和水杨酸溶解基体金属表面的氧化物;并且水杨酸的羟基、羧基在钎焊时可与Ⅲ树脂反应交联成高分子树脂膜,覆盖在焊点表面。

有机胺的氢卤酸盐如盐酸苯胺,在焊接时,熔融的助焊剂与基板的铜进行反应,并产生CuC1 和铜络合物。

结果生成的铜化合物主要与熔融的焊料中的锡产生反应生成了金属铜,这些铜立即熔解到焊料之中,通过这些反应和铜在焊料中的熔解,使焊料在铜板上流布。

反应如下:Cu+2C6H5NH2.HCl----CuC12+2C6H5NH2+H2CuCl2+2C6H5NH2.HCl----Cu[C6H5NH3]2Cl44)有机胺与酸复配使用有机胺本身含有氨基.NH:具有活性,加入有机胺可促进焊接效果。

为了减小助焊剂对铜板的腐蚀作用,可在配制的助焊剂中加入一定量的缓蚀剂,缓蚀剂通常选择有机胺。

有机酸和有机胺混合会发生中和反应,生成中和产物。

这种中和产物是不稳定的,在焊接温度下会迅速分解,重新生成有机酸和有机胺,这样就能保证有机酸原有的活性,焊接结束后,剩余的有机酸又会被有机胺中和,使残留物的酸性下降,减少腐蚀。

因此加入了有机胺类以后,不仅可以调节助焊剂的酸度,可以使焊点光亮,在不降低焊剂活性的情况下,焊后腐蚀性降至最低.目前,这方面最适宜的是将润湿能力较强的有机胺和有机酸结合起来使用。

如薛树满等人在专利中介绍了以脂肪族二元酸、芳香酸或氨基酸为活性成分复配的助焊剂。

此外,在焊剂中加入少量的甘油,不仅有助于焊剂的存储稳定性,也有助于活化剂的活性发挥。

张鸣玲在助焊剂中加入二溴丁二酸、二溴丁烯二醇、二溴苯乙烯等来增强助焊剂的活性嘲。

低温时活性缓和的是羧酸(包括二羧酸),它们的高温活性明显提高:活性较高的是有机磷酸酯、磺酸、有机胺(包括肼)的氢卤酸盐或者有机酸盐;卤代物和其取代酸的活性大小取决于它们的具体结构。

我司引入免清洗低固态的波峰焊助焊剂,过完波峰后直接做48H的恒定湿热试验(温度40±2℃,湿度93±3%,实际湿度可能有达到96%)后板面出现发白现象,此白色物质应该为波峰焊后助焊剂残留物(透明)遇水份而出现的白色粉末!具体见图片,试验情况如下:1.PCB:单面浸锡板2.过板方式:直接过板(无使用pallet)3.预热:只有底部加热器3个,无顶部加热起,温度设定都为170℃,链速0.9m/min,实测板温度应该有到达120℃左右(在供应商提供的参数范围内)4.锡缸温度:265℃5.助焊剂量:因无法实际测量助焊剂量,但量大小都有试验过,都会出现发白!6.助焊剂:ROL0型,比重0.805,固态含量3.6,酸价20mg KOH/g各种预热,链速,助焊剂量,都调试过,还是会出现发白现象,怎么解决啊?疑问:1.此白色物质的成分是什么?2.此白色物质会不会腐蚀焊点及PCB板?表面绝缘电阻多少,会不会造成PCB 板线轨短路现象或其它方面的影响?我有请教过FLUX供应商,他们说可能是现使用的助焊剂跟PCB板镀层时使用的助焊剂不相容问题导致!可我咨询了PCB生产商,PCB镀层使用的镍金板生产时无使用助焊剂, 究竟问题出在哪??A.这类物质一般是助焊剂本身成分的问题,不管量调多大多小做完高温高湿后都会有不同程度的出现,一般不会影响电气性能,只是外观不良,B.这种白色粉末最好清楚。

它不单单是外观不良可能会降低绝缘阻抗,造成不良。

几乎所有FLUX在高温高湿环境下都会多少出现白色物质的(尤其所谓的免洗焊剂)...,有机酸盐和各种树脂的混合物在水的作用下通常是这种粉状物(靠近合金的比较坚硬)...温度不过促进加速了这种情况发生...。

c.一般焊接面无大碍...TOP面因温度低活性成分可能没有完全分解而具有遇湿腐蚀和漏电的可能...需要特别注意(尤其含有卤素的焊剂)...,因为焊剂残留物形成的保护膜破裂容易引起离子迁移的...。

--------这次我试验的板是单面镍金板,发白也是出现在焊接面,出现这种发白的残留物是否会降低SIR,如果含有机酸盐成分,应该是有腐蚀焊点及PCB的危险!至于卤素,好像所有的助焊剂都免不了含有Br这种卤素(我使用的助焊剂Br的含量有5000PPM左右),其它的卤素都不会超标。

Br超标对电路板有什么影响?会引起腐蚀不?(Cl超标会对焊点有湿腐蚀的危险),SIR实验我看了IPC-TM650有说到使用特做的符合一定标准的梳型板或电极来做,可我感觉几乎所有的FLUX在高温高湿环境下都会出现白色物质(透明未完全分解的助焊剂残留物遇水份显现出来的),是否有办法避免?如果产品常是使用在高温高湿环境下,为不在PCBA板上残留此物质就一定得加道清洗工艺了,那那些所谓的免清洗助焊剂就徒有虚名罢了(难道所谓的免洗助焊剂,只是说产生的白色残留物符合SIR或........),如大家使用的免洗助焊剂都有此现象,你们怎么说服客户?(是否需要做此白色残留的SIR及检测此白色物质的成分来证明此物质不会对PCBA产生腐蚀...)产生此发白物质跟PCB有无关系?FLUX供应商也说明了,我试验板的发白物质会有腐蚀电路板的危险。

D.免洗助焊剂只是指焊后板上的残留物极微,且具有较高的SIR,一般情况下不需清洗,就能达到离子洁净度标准的助焊剂.其本身与通过湿热试验后PCBA板面出现白色粉末概念上是有区别的.在高温高湿环境后通常都有或多或少地出现"白色粉末",如试验后仍满足产品电气性能要求,符合SIR要求,可"不予追究",但如果产品经常在高温高湿环境下使用,就要采取焊后洗板甚至PCBA表面防水处理...建议选用活化剂活性适中,最好焊后可形成保护膜的助焊剂;波峰焊接方面,可从加速焊料流动性,提高波峰高度和焊接时间努力,以最大限度洗刷并降低板底残留物...E. SIR测试大致有三种情况...焊前、焊后和高温高湿...,车载的环境比较恶劣要求当然会高一些...,看焊接装配后是否有涂敷或灌封树脂等防潮措施...若没有就得做高温高湿后的SIR...,发白物质可用离子污染测试方法鉴定是否满足可靠性等级...。

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