助焊劑選擇與使用

1、助焊劑 選擇與使用及檢測分析技術(shù) 助焊劑的作用v1清除焊接金屬表面的氧化膜；v2在焊接物表面形成液態(tài)的保護(hù)膜，隔絕高溫時四周的空氣，防止金屬表面再氧化；v3降低焊錫表面的張力，增加其擴(kuò)散能力；v4焊接的瞬間，可以讓熔融狀的焊錫與被焊金屬表面形成合金，順利完成焊接。 助焊劑的成份v 助焊劑種類繁多，但其成份一般可包括：成膜保護(hù)劑、活化劑、擴(kuò)散劑和溶劑，有的還可以添加緩蝕劑或消光劑。v 保護(hù)劑 保護(hù)劑覆蓋在焊接部位，在焊接過程中起到防氧化作用的物質(zhì)，焊接完成后，能形成一層保護(hù)膜。常用松香作保護(hù)劑，也可添加少量的高分子成膜物質(zhì)，如酚醛樹脂、改性丙烯樹脂等，但會造成清洗困難。 助焊劑的成份v 活化劑v

2、 焊劑去除氧化物的能力主要依靠酸對氧化物的溶解作用，這種作用由活化劑來v完成。活化劑通常選用分子量大，并具有一定熱穩(wěn)定性的有機(jī)酸?；钚詣┖吭鰒加，可以提高助焊性能，但腐蝕性能也會增強(qiáng)。因此，活化劑含量一般控制在v1%5%，最多不能超過10%。助焊劑的成份v 擴(kuò)散劑v 擴(kuò)散劑可以改善焊劑的流動性潤濕性。其作用是降低焊劑的表面張力，并引導(dǎo)焊料向四周擴(kuò)散，從而形成光滑的焊點(diǎn)。常用甘油（丙三醇）作為擴(kuò)散劑，含量控制在1%以下。v 溶劑v 溶劑是活性物質(zhì)的載體，其作用是將松香、活化劑、擴(kuò)散劑等物質(zhì)溶解，配置成液態(tài)焊劑。通常采用乙醇、異丙醇等。助焊劑的主要性能指標(biāo) v 電子焊接使用的助焊劑的主要性能指標(biāo)

3、有：外觀、物理穩(wěn)定性、密度、粘度、固體含量（不揮發(fā)物含量）、可焊性（以擴(kuò)展率或潤濕力表示）、鹵素含量、水萃取液電阻率、銅鏡腐蝕性、銅板腐蝕性、表面絕緣電阻、酸值等。 助焊劑的主要性能指標(biāo)v 外觀 ：助焊劑外觀首先必須均勻，液體焊接還需透明，任何異物或分層的存在均會造成焊接缺陷：v 物理穩(wěn)定性：通常要求在一定的溫度環(huán)境（一般545）下，產(chǎn)品能穩(wěn)定存在，否則在炎熱的夏天或嚴(yán)寒天氣就不能正常使用：v 密度與粘度：這是工藝選擇與控制參數(shù)，必須有參考的數(shù)據(jù)，太高粘度將使該產(chǎn)品使用帶來困難：v 固體含量（不揮發(fā)物含量）：表示的是焊劑中非溶劑部分，實(shí)際上它與不揮發(fā)物含量意義不同，數(shù)值也有差異，后者是從測試的

4、角度講的，它與焊接后殘留量有一定的對應(yīng)關(guān)系，但并非唯一。助焊劑的主要性能指標(biāo)v 可焊性：指標(biāo)也非常關(guān)健，它表示的是助焊效果，如果以擴(kuò)展率來表示，孤立的講它是越大越好，但腐蝕性也會越來越大，因此為了保證焊后良好的可靠性，擴(kuò)展率一般在8092%間。v 鹵素含量：將含鹵素（F、CL、Br、I）的活性劑加入助焊劑可以顯著的提高其可焊性，改善焊接效果，但如果含量過多則會帶來一系列的腐蝕問題，例如焊接后鹵素殘留多時會造成焊點(diǎn)發(fā)黑、并循環(huán)腐蝕焊點(diǎn)中的鉛產(chǎn)生白色粉末，因此其含量也是一個非常主要的技術(shù)指標(biāo)，它是以離子氯的含量來表示的離性的氯、溴、碘的總合，由于檢測標(biāo)準(zhǔn)不同可能有不同的表示含義，比如現(xiàn)行的IPC標(biāo)

5、準(zhǔn)v則是以焊劑中的固體部分作分母，由于固體部分（即不揮發(fā)物含量）通常只占液體焊劑的10%以下，因此它的表示值看起來通常較大，而GB或舊的JIS（日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)則以整個焊劑的質(zhì)量做分母，其值就相對較小。助焊劑的主要性能指標(biāo)v 水卒取液電阻率：該指標(biāo)反映的是焊劑中的導(dǎo)電離子的含量水平，阻值越小離子含量越多，焊后對電性能的影響越大，目前按照樹脂型焊劑的標(biāo)準(zhǔn)要求，低固態(tài)或有機(jī)酸型焊劑大多達(dá)不到A類產(chǎn)品（JIS Z 328386）和GB949188規(guī)定的RMA類型產(chǎn)品的要求。隨著助焊劑向低固態(tài)免清洗方向發(fā)展，因此最新的ANSI/J-STD-004標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)放棄該指標(biāo)，但在表面絕緣電阻一項(xiàng)指標(biāo)里加嚴(yán)了要

6、求。v 腐蝕性：助焊劑由于其可焊性的要求，必然會給PCB或焊點(diǎn)帶來一定的腐蝕性。為了衡量腐蝕性的大小，各種標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定了腐蝕性的測量方法，其中銅鏡腐蝕是測試使用時當(dāng)時的腐蝕性大小，銅板腐蝕測試反映的是焊后殘留物的腐蝕性大小，指示的是可靠性指標(biāo)，因此各有側(cè)重，對有高質(zhì)量和可靠性要求的電子產(chǎn)品，必須進(jìn)行該項(xiàng)測試，并且其環(huán)境試驗(yàn)時間需10天（一般710天）。助焊劑的主要性能指標(biāo)v 表面絕緣電阻：一個最重要的指標(biāo)就是表面絕緣電阻（SIR），各標(biāo)準(zhǔn)對助焊劑的焊前焊后的SIR均有嚴(yán)格的要求，因?yàn)閷τ闷浣M裝的電子產(chǎn)品的電性能影響極大，嚴(yán)重的可造成信號紊亂，不能正常工作，按GB或JIS標(biāo)準(zhǔn)的要求SIR最低不能小

7、于1010 ，而J-STD-004則要求SIR最低不能小于108，由于試驗(yàn)方法不同，這兩個要求的數(shù)值間沒有可比性，對于某些產(chǎn)品而然，其要求會更高。JSTD004中規(guī)定的焊劑的技術(shù)要求 焊劑類型 銅鏡試驗(yàn) 鹵素含量（定性） 鹵素含量（定量） 腐蝕試驗(yàn) SIR必須大于100M的條件 鉻酸銀試驗(yàn)(CL,Br) 含氟點(diǎn)測試(F) （CL,Br,F） L0 銅鏡無穿透現(xiàn)象 通過 通過 0.0% 無腐蝕 清洗與未清洗 L1 通過 通過 0.5% M0 銅鏡穿透性腐蝕面積50% 通過 通過 0.0% 輕微腐蝕 清洗或未清洗 M1 不通過 不通過 0.52.0% H0 銅鏡穿透性腐蝕面積50% 通過 通過 0

8、.0% 較重腐蝕 清洗 H1 不通過 不通過 2.0% 可 焊 性 擴(kuò)展面積：L1類型90.00mm2；1類型100.00 mm2 備 注 其它項(xiàng)目無詳細(xì)要求，僅需提供檢測數(shù)據(jù) JIS Z3283-86中規(guī)定的助焊劑的技術(shù)要求 序號 項(xiàng)目 技術(shù)要求 1 水萃取液電阻率（cm） AA：1105 A：5104 ；B：/ 2 鹵素含量（以Cl計，wt%） AA：0.1；A:0.10.50, B: 05.1.0 3 助焊劑（擴(kuò)展率，%） AA：75 A：80 ；B：85 4 干燥度 焊渣表面應(yīng)無粘性，表面的白堊粉（或白粉筆）應(yīng)能容易除去 5 銅鏡腐蝕性 AA：應(yīng)基本無變化 A：不應(yīng)使銅膜有穿透腐蝕；B

9、：/ 6 絕緣電阻（）（經(jīng)40，95%RH96h） AA：11012 ； A：11011B：11010 備注 其它項(xiàng)目的要求由供需雙方議定 助焊劑的測試方法 1.外觀v 用目測方法檢驗(yàn)焊劑是否透明,是否有沉淀、分層和異物。v 該項(xiàng)目的測試一般情況下則通過增加測試次數(shù)或在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部人員間進(jìn)行比對來對測試結(jié)果進(jìn)行核對，核對通常在對結(jié)果有疑問或異議時進(jìn)行。 助焊劑的測試方法v 2 物理穩(wěn)定性（引用GB/T15829.21995）v用振動或攪拌的方法使焊劑試樣充分混勻，各取50ml試樣分別于2支100mlv試管中，在條件蓋嚴(yán)，放入冷凍箱中冷卻到52；條件打開試管蓋，將試樣放到無空氣循環(huán)的烘箱中，在45

10、2下；各保持60+5-0min。分別在上述溫度下觀察和目測焊劑是否有結(jié)構(gòu)上的分層現(xiàn)象。 助焊劑的測試方法v 3 不揮發(fā)物含量（Solids Content, Flux）v 3.1 GB/JIS方法v將約6克焊劑（放入已恒量的直徑約為50的扁形稱量瓶中）準(zhǔn)確稱量（M1），并精確至0.002g后,放入熱水浴中加熱,使大部分溶劑揮發(fā),再將其放入1102通風(fēng)烘箱中干燥4h,然后取出,放到干燥器中冷至室溫,稱量,反復(fù)干燥和稱量,直至稱量誤差保持在0.05g之內(nèi)時為恒量,此時試樣質(zhì)量為M2。v按下面公式計算焊劑的不揮發(fā)物含量。v不揮發(fā)物含量（%）=M2M1100助焊劑的測試方法v3.2 JSTD004（I

11、PCTM650 2.3.34A）方法v將約6克焊劑（放入已恒量的直徑約為50的扁形稱量瓶中）準(zhǔn)確稱量（M1），并精確至0.001g后,放入855通風(fēng)烘干箱中干燥1h,然后取出,放到干燥器中冷至室溫,稱量,反復(fù)干燥和稱量,直至兩次稱量誤差保持在0.005g之內(nèi)時為恒量,此時試樣質(zhì)量為M2。v按下面公式計算焊劑的不揮發(fā)物含量。v不揮發(fā)物含量（%）=M2M1100/ M1v該項(xiàng)目的測試一年進(jìn)行一次（或在進(jìn)行仲裁試驗(yàn)前）實(shí)驗(yàn)室間比對試驗(yàn)，一般情況下則通過增加測試次數(shù)或重新校準(zhǔn)分析天平不來對測試結(jié)果進(jìn)行核對，核對通常在對結(jié)果有疑問或異議時進(jìn)行。 助焊劑的測試方法v 4 黏性和密度v在5條件下，將醫(yī)用滴管

12、插入焊劑中，依次將焊劑吸至滴管的不同高度，目測焊劑是否能很迅速達(dá)到這些高度?；蛴谜扯扔嬛苯訙y量其粘度（Pas）v在溫度為231下按密度計使用說明書要求測定其密度或按GB61088規(guī)定的方法進(jìn)行測試。助焊劑的測試方法v5 水萃取液電阻率v 取五個100ml燒杯,清洗干凈。再裝入50ml去離子水。選擇合適的儀器電極，在水溫為232條件下測得的電阻率應(yīng)不小于5105,并用去離子水洗過的表面皿蓋好，以免受到污染。v 分別在三個燒杯中加入0.1000.005ml焊劑試液，其余兩個燒杯作為空白，用來核對。同時加熱五個燒杯至沸點(diǎn)，并沸騰1min,冷卻。將冷卻的帶蓋燒杯放入溫度為232的恒溫水槽內(nèi)，使其達(dá)到熱

13、平衡。v 用去離子水徹底清洗測試電極，然后浸入只裝有焊劑試液的燒杯內(nèi)，測試電阻率，記錄讀數(shù)。v 用去離子水徹底清洗測試電極，然后浸入只裝有核對用去離子水的燒杯內(nèi)，測試電阻率，記錄讀數(shù)。v 用上述相同方法依次對剩下的焊劑試液和核對用去離子水進(jìn)行測試，并記錄讀數(shù)。當(dāng)核對用去離子水的電阻率小于5105時，說明去離子水已被污染，試驗(yàn)應(yīng)全部重做。助焊劑的測試方法v6 鹵化物含量v6.1 鉻酸銀試紙法v6.1.1 鉻酸銀試紙的設(shè)備v 將25寬的濾紙帶浸入0.01鉻酸鉀溶液，然后取出自然干燥，再浸入0.01vN硝酸銀溶液中,最后用去離子水清洗.此時紙帶出現(xiàn)均勻登陸桔紅一咖啡色.將紙帶放在黑暗處干燥,再切成長

14、2020,放于棕色瓶中避光保存?zhèn)溆?。v6.1.2 試驗(yàn)步驟v 將一滴(約0.05ml)焊劑滴在一塊干燥的鉻酸銀紙上保持15s,將試紙浸入清潔的異丙醇中15s,以除去焊劑殘留物,試紙干燥10min后,用弱眼檢查試紙顏色的變化。v注：鉻酸銀試紙受游離胺基、硫氫化物、氰化物的干擾。 助焊劑的測試方法v6.2 容量滴定法v6.2.1 試驗(yàn)步驟v將相當(dāng)于lg不含揮發(fā)物的焊劑精確快速稱量(M)于50ml燒杯中,加入10ml甲醇,移入分液漏斗中,用25ml乙醚或苯分幾次清洗燒杯,將清洗倒入分液漏斗中,搖勻。用75ml去離子水萃取三次（每次25ml），將該萃液取置于250ml錐形瓶中，用移液管準(zhǔn)確注入25ml

15、0.02N硝酸銀基準(zhǔn)溶液,再加入硝酸(1：1)10mL。硝酸苯或甲苯5ml，充分搖勻，使其生成的氯化銀沉淀凝聚。加鐵銨釩飽和溶液2ml,用0.02N硫氰酸鉀溶液滴定,直到溶液出現(xiàn)橙色為止，按公式(3)計算焊劑中鹵素的百分含量（均按C1計算）。vC1（%）=0.0355N（V1-V2K）/M100v式中：M焊劑質(zhì)量，g；v V10.02N硝酸銀基準(zhǔn)溶液用量，ml；v V20.02N硫氰酸基準(zhǔn)溶液用量，ml；v N硝酸銀基準(zhǔn)溶液當(dāng)量濃度；v K換算系數(shù)。助焊劑的測試方法v 6.2.2 求換算系數(shù)Kv用移液管準(zhǔn)確吸取20ml硝酸銀溶液于250ml錐形瓶中,加去離子水60ml、硝酸（1：1）10ml、

16、硝基苯或甲苯5ml、鐵銨礬飽和溶液2ml，用0.02N硫氰酸鉀溶液（V）滴定之溶液出現(xiàn)橙色為終點(diǎn)。v按公式計算K值： K =20/V助焊劑的測試方法v7 擴(kuò)展率v7. 1 GB/JIS 方法v7. 1.1 試片的準(zhǔn)備v 從GB2040規(guī)定的二號銅板(牌號為T2)上切取0.3mm50mm50mm平整試片五塊,去油后用500#細(xì)砂紙去氧化膜并用拋光膏拋光,再用無水乙醇清洗干凈并充分干燥。為便于用鑷夾子持試片紙,將試片的一角向上折彎,操作中應(yīng)帶手套接觸試片。v 將試片放在溫度為1502的烘箱中氧化1h,所有試片應(yīng)放在烘箱的同一高度上。試片從烘箱中取出后,放在密封的干燥器中備用。v7.1.2 焊環(huán)的準(zhǔn)

17、備v 將符后GB3131規(guī)定的標(biāo)稱直徑為1.5mm、牌號為HLSn60Pb39錫鉛焊料的絲材繞在圓柱形芯軸上，再沿芯軸方向?qū)⒑噶锨袛?，從芯軸上取下焊料環(huán)，整平。每個焊料環(huán)的質(zhì)量應(yīng)為0.300.005g，共做10個。 助焊劑的測試方法v7.1.3 試驗(yàn)步驟v從干燥器中取出五塊銅試片,在每塊試片中部放一個焊料環(huán)(精確稱得其質(zhì)量為M)、在環(huán)中央滴0.10ml(約2滴)焊劑。再將這些試片水平地放置在23550v焊錫槽的熔融焊錫表面保持30S,取出試樣并水平放置,冷卻至室溫,用無水乙醇插去焊劑殘渣測量焊點(diǎn)高度h,精確到0.001mm。以五塊試片焊點(diǎn)高度的算術(shù)平均值作為焊點(diǎn)高度,但當(dāng)單個試片焊點(diǎn)高度hi與

18、平均高度之差ha大于每個試樣焊點(diǎn)高度與平均高度之差的平均值時 （即hiha v2.4.7.1.4 計算D=1.24073Vv v（h是焊點(diǎn)高度，V是焊環(huán)體積）其中其中V= p（m是焊環(huán)的質(zhì)量；是焊環(huán)的質(zhì)量；P是焊環(huán)的密度）是焊環(huán)的密度）助焊劑的測試方法v7.2 J-STD-004/IPC-TM-650(2.4.46)方法方法 v7.2.1試片(銅片)按2.4.7.1.1款的要求制作;v7.2.2 焊環(huán)的準(zhǔn)備v采用符合JSTD006標(biāo)準(zhǔn)要求的Sn60直徑1.5mm S級的實(shí)心焊錫絲制作焊料環(huán),截取30mm上述規(guī)格的焊錫絲,繞成內(nèi)直徑為3mm的單個焊料環(huán)v7.2.2測試方法v在每塊試片中部放一個焊

19、料環(huán),在環(huán)中央滴0.05ml(約1滴)焊劑。再將這些試片水平放26010的錫焊槽的熔焊錫表面保持15S，取出試樣并水平放置，冷卻至室溫，用無水乙醇插去焊劑殘渣，測量焊點(diǎn)直徑，精確到0.01mm，換算成焊點(diǎn)的面積并用mm2為單位。 助焊劑的測試方法v8 銅鏡腐蝕性v8.1 銅鏡的準(zhǔn)備v 將純銅真空沉積在3303600的清潔光學(xué)玻璃皿上,形成銅鏡(見圖1)。銅膜厚度應(yīng)均勻，用光電分光計測量時，允許有波長為5000A的垂直入射光透過5%15%，在良好的光線下檢查銅膜時，銅膜上不得有氧化膜和任何損傷。v注：為防止銅鏡氧化，應(yīng)將銅鏡放在真空干燥器中。500mm波長的光Cu玻璃5%15%通過銅鏡助焊劑助焊

20、劑的測試方法v8.2 試驗(yàn)步驟v 將大約0.05ml的被測焊劑和0.05ml的標(biāo)準(zhǔn)焊劑(將符合GB8145特級固體松香溶于無水乙醇或異丙醇中,并使松香的質(zhì)量百分比為25%)相鄰滴在同一塊銅鏡表面上(滴管不得接觸銅鏡,兩種焊劑不得相連),焊膏樣品則直接印刷在銅鏡上,共做三塊試樣。銅鏡表面要自始至終無污物、塵土和指印。將它們水平放置在溫度為232、相對濕度為45%55%的無塵密封閉室內(nèi)240.50h。然后將銅鏡浸入清潔的無水乙醇（或異丙醇）中除掉試驗(yàn)焊劑和標(biāo)準(zhǔn)焊劑。檢查清洗敵后銅鏡是否有腐蝕現(xiàn)象。如果標(biāo)準(zhǔn)焊劑不符合R型焊劑應(yīng)基本變化，RMA型焊劑不應(yīng)使銅膜有穿透性的腐蝕的規(guī)定，則試驗(yàn)應(yīng)重做。v 銅

21、鏡腐蝕程度表示為無穿透、局部（50%穿透、嚴(yán)重（50%）穿透。助焊劑的測試方法v9 表面絕緣電阻(SIR)v9.1 GB/JIS方法v9.1.1 試件的準(zhǔn)備v選取試件至少三塊(梳形電極Typel或Type2試件(見圖2),用去污粉、自來水及去離子水清洗。然后用無水乙醇（或異丙醇）清洗。將試件在85烘箱中保持30min，取出，冷至室溫。最后測量絕緣電阻值，并選取電阻值均不小于11113的試件備用。（Type-1：導(dǎo)線寬1.27mm,間距0.635mm；Type-2：導(dǎo)線寬0.318mm,間距0.318mm） 13524助焊劑的測試方法v9.1.2 試驗(yàn)步驟v9.1.2.1 焊接前的絕緣電阻v 分

22、別將0.3ml焊劑試件均勻滴加在按2.4.9.1.1條制備的三塊試件上,在85烘箱中保持30min,取出,放入40和相對濕度為90%95%的試驗(yàn)箱中保持 96h，取出后在室溫和相對濕度為90%（有酒石酸鉀飽和溶液的器皿）的條件下恢復(fù)1h，用高阻儀【量程為106107，測試電壓分別為500VD. C(Typel)或100VD. C(Type2)】測試1-2、23、34和45點(diǎn)間的絕緣電阻（1min后讀數(shù)），取三塊試件的平均值作為焊劑焊接前的絕緣電阻。 助焊劑的測試方法v9.2 IPC-TM-650（2.6.3.3A）方法）方法v試件(標(biāo)準(zhǔn)梳型電極)的準(zhǔn)備v試件選用IPC-B-24標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的表面絕

23、緣電阻測試用梳型電極(圖3),用去污粉、自來水及去離子水清洗，然后用無水乙醇（或異丙醇）清洗。將試件熱風(fēng)吹干，冷至室溫，保存?zhèn)溆?。用試件制作測量用的試樣按表4規(guī)定。JSTD004 SIR測試用電極（導(dǎo)線寬測試用電極（導(dǎo)線寬0.40mm, 間距間距0.50mm） 12354助焊劑的測試方法v9.2.2試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟v9.2.2.1試樣制備試樣制備v焊劑樣品 按表4安排試件數(shù)量(A、B、C三組)，清潔處理后在電極表面均勻涂敷一薄層焊劑，電極面分別向上或向下接觸經(jīng)過245260錫爐表面，焊接接觸時間41S，接上測量導(dǎo)線。v焊膏樣品 用0.2mm的絲網(wǎng)模板直接將錫膏印刷在經(jīng)過處理的試件(D、E二組)

24、上,按委托單位提供的再流焊工藝曲線進(jìn)行焊接,后焊接測量導(dǎo)線。v試樣的清洗工藝、材料按典型工藝或委托單位指定并在報告中注明。 助焊劑的測試方法v9.2.2.2 濕熱加電試驗(yàn)v將9.2.2.1 制作的試樣放在85、相對濕度為85%RH的試驗(yàn)箱中,電極間加上50VDC電壓,進(jìn)行濕熱加電試驗(yàn)168h。v9.2.2.3 絕緣電阻測試v 分別在濕熱96h和168h時用高阻儀【量程為1061017】在測試電壓為100VD.C測試1-2、2-3、3-4和4-5點(diǎn)間的絕緣電阻（1min后讀數(shù)），測試時受試樣品仍處于濕熱狀態(tài)，但去掉所加偏壓。v其中，所有測試均需進(jìn)行F組樣品的測試，且該空白對照梳型電極的絕緣電阻值須大于1000M，以上試驗(yàn)方有效，否則重拳更換梳型電極后在進(jìn)行試驗(yàn)。助焊劑的測試方法v10 酸值的測定v10.1 儀器、試劑v 使用普通