在焊接过程中,能净化焊接金属和焊接表面、帮助焊接的物质称为助焊剂,简称焊剂。助焊剂是软钎焊接过程中不可缺少的工艺材料,在波峰焊和手工焊工艺中采用液态助焊剂,助焊剂和焊料是分开使用的。在smt回流焊工艺中,助焊剂则作为焊锡膏的重要组成部分,焊接质量的好坏,除了与焊料合金、元器件、PCB的质量、焊接工艺有关外,还与助焊剂的性能、助焊剂的选择有十分重要的关系。在本文中,众焱电子小编将详细解析smt贴片加工中所使用的助焊剂。
一、对助焊剂物理/化学特性的要求
助焊剂的物理特性主要是指与焊接性能相关的熔点、表面张力、粘度、混合性等。要求助焊剂具有一定的化学活性、良好的热稳定性、良好的湿润性,对焊料的扩展具有促进作用,留存于基板的焊剂残渣对基板无腐蚀性,具有良好的清洗性,氯的含量在规定的范围以内。基本要求如下:
1、焊剂的外观应均匀一致,透明,无沉淀或分层现象,无异物。焊剂不应散发有毒、有害或有强刺激性气味的气体和较浓的烟雾,以利于保护环境。
2、粘度和密度比溶融焊料小,容易被置换。助焊剂的密度可以用溶剂来稀释,在23℃时应为0.80~0.95g/cm³。
3、表面张力比焊料小,浸润扩展速度比熔融焊料快,扩展率>85%.
4、熔点比焊料低,在焊料融化钱,焊剂可充分发挥助焊作用。
5、不挥发物含量应不大于15%,焊接时不产生焊珠飞溅,不产生毒气和强烈的刺激性臭味。
6、焊后残留物表面应无黏性,不沾手,表面的白垩粉应容易被除去。
7、水清洗、半水清洗和溶剂清洗型助焊剂要求焊后易清洗。
8、常温下储存稳定。
二、助焊剂的组成
助焊剂通常是以松香或非松香型合成树脂为主要成分的混合物,主要由松香或非松香型合成树脂、活性剂、成膜剂、添加剂和溶剂等组成。
1、松香型或非松香型合成树脂。松香型或非松香型合成树脂是助焊剂的主要成分。松香是将松树分泌出来的粘稠液体加以蒸馏而得到的一种天然树脂,是透明、脆性的固体物质,颜色由微黄至浅棕色,表面稍有光泽,带松脂香气味,溶于酒精、丙酮、甘油、笨等邮寄溶剂,不溶于水。
合成树脂的熔点(分解)温度较高一些,因此合成树脂助焊剂可以用于比松香助焊剂更高的温度。
2、活性化剂
活性化剂也称活化剂,是一种强还原剂,活性化剂的主要作用是净化焊料和被焊件表面。
3、成膜剂
成膜剂能在焊接后形成一层紧密的有机膜,保护焊点和基板,使其具有防腐蚀性和优良的电绝缘性。
4、添加剂
添加剂主要有缓蚀剂、表面活性剂、触变剂、消光剂等,其主要作用是使助焊剂获得一些特殊的物理、化学性能,以适应不同产品、不同工艺场合的需求。
5、溶剂
溶剂主要有乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇等,均属于有机醇类溶剂。
三、助焊剂的作用
无论是手工焊、浸焊、波峰焊还是再流焊,其焊接过程中都要经过对焊件(被焊金属或称母料)界面的表面清洁、加热、湿润、扩散和溶解、冷却凝固、形成焊点几个阶段。助焊剂在smt贴片打样焊接过程中能够起到如下作用:
1、去除被焊金属表面的氧化物
自然界中除纯金和铂外,放置在空气中的所有金属在室温下都会发生氧化,表面形成氧化层,妨碍焊接的发生。
2、防止焊接时金属表面的再氧化
焊接时助焊剂涂覆在金属表面,使金属表面与空气隔离,能够有效防止焊接时金属表面在高温下再次被氧化。
3、降低焊料的表面张力、增强湿润性、提高可焊性
助焊剂中的松香酸和活性剂的活化反应就是分解、还原和置换反应。在化学反应时会发出热量和激活能,有助于降低熔融焊料的表面张力和粘度,同时使金属表面获得激活能,可以促进液态焊料在被焊接金属表面漫流,增加表面活性,从而提高液态焊料的浸润性。
4、促使热量传递到焊接区
由于助焊剂降低了熔融焊料的表面张力和粘度,这样就增加了液态焊料的流动性,因此有利于将热量迅速、有效地传递到焊接区,加速扩张速度。
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