助焊劑各成分作用淺析

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1、助焊劑各成分作用淺析摘要：根據(jù)助焊劑的研究現(xiàn)狀，文章對助焊劑各主要成分的作用進(jìn)行了介紹，主要闡述了其中活性成分的作用及機(jī)理，并對助焊劑性能改進(jìn)提高的方法及方向進(jìn)行了歸納和展望。助焊劑在PCB行業(yè)中應(yīng)用極廣，其品質(zhì)直接影響電子工業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著RoHS和WEEE指令的實(shí)行，無鉛化對助焊劑的性能提出了更高的要求，助焊劑已由傳統(tǒng)的松香型向無鹵、無松香、免清洗、低固含量方向發(fā)展，其組成也隨之發(fā)生了相應(yīng)的變化，各組分的相互作用，使助焊劑的性能更加優(yōu)良。1助焊劑的基本組成國內(nèi)外助焊劑一般由活化劑、溶劑、表面活性劑和特殊成分組成。特殊成分包括緩蝕劑、防氧化劑、

2、成膜劑等。2助焊劑各成分的作用被焊金屬工件表面存在氧化物、灰塵等污垢，阻礙工件基體金屬和焊料之間以原子狀態(tài)相互擴(kuò)散，因此必須清除氧化物等以使表面清潔露出金屬基體，但是被清潔的金屬基體表面的原子在大氣中又立刻被氧化，在焊接溫度下，氧化速度更快。所以在焊接過程中加入助焊劑，用來協(xié)助提供沒有氧化層的金屬表面，并保持這些表面的無氧化物狀態(tài)，直到焊錫與金屬表面完成焊接過程。同時(shí)依靠焊劑的化學(xué)作用，與被焊金屬表面的氧化物化合，在焊接溫度下形成液態(tài)化臺物，使被焊金屬部位表面的金屬原子與熔融焊料的原子相互擴(kuò)散，以達(dá)到錫焊連接的目的。在焊接過程中助焊劑還能促進(jìn)焊錫的流動(dòng)和擴(kuò)散，通

3、過減小表面不平度來影響焊錫表面張力在焊錫擴(kuò)散方向上的平衡。理想的助焊劑除化學(xué)活性外，還要具有良好的熱穩(wěn)定性、粘附力、擴(kuò)展力、電解活性、環(huán)境穩(wěn)定性、化學(xué)官能團(tuán)及其反應(yīng)特性、流變特性、對通用清洗溶液和設(shè)備的適應(yīng)性等。助焊劑的上述作用都是通過其中的活化劑、溶劑、表面活性劑等成分的作用來實(shí)現(xiàn)的。2.1活化劑的作用機(jī)理活化劑主要作用是在焊接溫度下去除焊盤和焊料表面的氧化物，并形成保護(hù)層，防止基體的再次氧化，從而提高焊料和焊盤之間的潤濕性。助焊劑活化劑的成分一般為氫氣、無機(jī)鹽、酸類和胺類，以及它們的復(fù)配組合物。2.1.1氫氣、無機(jī)鹽氫氣和無機(jī)鹽如氯化亞錫、氯化鋅[1]、氯化

4、銨[2]等是利用其還原性與氧化物反應(yīng)，如：氣體助焊劑中的氫氣，在焊接之后水是其唯一的殘留物；而且氫的還原作用能有效地清除金屬表面的氧化物，把氧化物轉(zhuǎn)化為水。MxOy＋yH2＝xM＋yH2O同時(shí)，氫還為金屬表面提供保護(hù)氣體，防止金屬表面在焊接完成之前再氧化。2.1.2有機(jī)酸酸類活性劑（如鹵酸、羧酸、磺酸）主要是因?yàn)镠+和氧化物反應(yīng)，例如[3]：有機(jī)酸的羧基和金屬離子以金屬皂的形式除去焊盤和焊料的氧化膜：CuO＋2RCOOH→Cu(RCOO)2＋H2O隨后有機(jī)酸銅發(fā)生分解，吸收氫氣，并生成有機(jī)酸與金屬銅：Cu(RCOO)2＋H2＋M→2RCOOH＋M－Cu松香（Co

5、lophony）用分子式表示為C19H29COOH，由于它含有羧基，使得它在一定的溫度下，有一定的助焊作用；同時(shí)松香是一種大分子多環(huán)化合物，因此它具有一定的成膜性，在焊接過程中傳遞熱量和起覆蓋作用，能保護(hù)去除氧化膜后的金屬不再重新被氧化?，F(xiàn)在有單一有機(jī)酸作活化劑，也有混酸用作活化劑。這些酸的沸點(diǎn)和分解溫度有一定的差異，這樣組合，可以使助焊劑的沸點(diǎn)和活化劑分解溫度呈一個(gè)較大的區(qū)間分布。2.1.3有機(jī)鹵化物如羧酸鹵化物、有機(jī)胺的氫鹵酸鹽。張銀雪[4]以溴化水楊酸為活化劑，它在釬焊溫度時(shí)，可熱分解出溴化氫和水楊酸溶解基體金屬表面的氧化物；并且水楊酸的羥基、羧基在釬焊時(shí)

6、可與JH樹脂反應(yīng)交聯(lián)成高分子樹脂膜，覆蓋在焊點(diǎn)表面。有機(jī)胺的氫鹵酸鹽如鹽酸苯胺，在焊接時(shí)，熔融的助焊劑與基板的銅進(jìn)行反應(yīng)，并產(chǎn)生CuC12和銅絡(luò)合物。結(jié)果生成的銅化合物主要與熔融的焊料中的錫產(chǎn)生反應(yīng)生成了金屬銅，這些銅立即熔解到焊料之中，通過這些反應(yīng)和銅在焊料中的熔解，使焊料在銅板上流布。反應(yīng)如下[5]：Cu＋2C6H5NH2?HCl→CuCl2＋2C6H5NH2＋H2CuCl2＋2C6H5NH2?HCl→Cu[C6H5NH3]2Cl42.1.4有機(jī)胺與酸復(fù)配使用有機(jī)胺本身含有氨基-NH︰具有活性，加入有機(jī)胺可促進(jìn)焊接效果。為了減小助焊劑對銅板的腐蝕作用，可在配

7、制的助焊劑中加入一定量的緩蝕劑，緩蝕劑通常選擇有機(jī)胺。有機(jī)酸和有機(jī)胺混合會發(fā)生中和反應(yīng)，生成中和產(chǎn)物。這種中和產(chǎn)物是不穩(wěn)定的，在焊接溫度下會迅速分解，重新生成有機(jī)酸和有機(jī)胺，這樣就能保證有機(jī)酸原有的活性，焊接結(jié)束后，剩余的有機(jī)酸又會被有機(jī)胺中和，使殘留物的酸性下降，減少腐蝕。因此加入了有機(jī)胺類以后，不僅可以調(diào)節(jié)助焊劑的酸度，可以使焊點(diǎn)光亮，在不降低焊劑活性的情況下，焊后腐蝕性降至最低[6]。目前，這方面最適宜的是將潤濕能力較強(qiáng)的有機(jī)胺和有機(jī)酸結(jié)合起來使用。如薛樹滿等人在專利[7]中介紹了以脂肪族二元酸、芳香酸或氨基酸為活性成分復(fù)配的助焊劑。此外，在焊劑中加入少量

8、的甘油，不僅有助于焊劑的