免清洗助焊剂在电子类产品中的应用

免清洗助焊剂在电子类产品中的应用李海霞Ξ1　李大光1,2　管海凤1(1.广东工业大学轻工化工学院,广东广州510090;2.西北工业大学材料科学与工程系,陕西西安710072)摘　要:本文综述了适用于电子类产品的两种类型的免清洗助焊剂,即低松香型和无松香型免清洗助焊剂,分别介绍了两种免清洗助焊剂在工业上的原料配比情况与相关生产工艺要求,并给出了免清洗助焊剂的质量指标和相关检测方法,在此基础上分析了其市场信息,得出导致目前市场竞争激烈的原因。

关键词:免清洗助焊剂;电子类产品;松香型Application of Non 2cleaning Flux in Electronic ProductsL I Hai 2xia 1,L I Da 2guang1,2,GUA N Hai 2f eng1(1.Faculty of Chemical Engineering and Light Industry ,G DU T.,Guangzhou 510090,China ;2.Department of Material Science and Engineering ,Northwestern Polytechnical University ,Xi ’an 710072,China )Abstract :In this paper ,the application of two kinds of non 2cleaning flux i.e.low 2rosin type and rosin free type suit 2able for electronic products is reviewed.Raw material com positions and relative production techniques of two kinds of non 2cleaning flux in industry are summarized.Quality norm and concerned detection methods for non 2cleaning flux are intro 2duced.On the basis of that ,the cause of the present market competition is found by analyzing marketing information.K ey w ords :non 2cleaning flux ;electronic product ;rosin 近年来,我国电子工业发展很快,在我国电子工业中,随着电子工业的发展和禁止使用氟利昂政策的实施,今后电子清洗的方向是免清洗。

免清洗助焊剂〔1〕是一种不含卤化物活性剂的新型助焊剂产品,焊接后无须清洗,免去了氟利昂的清洗,可节约清洗设备和溶剂,减少了环境污染,因而免清洗型助焊剂具有重要的经济效益和社会效益。

目前用于电子类产品的免清洗助焊剂主要有两种:低松香型免清洗助焊剂和无松香型免清洗助焊剂。

国外一些大公司也已经开始用免洗助焊剂代替了传统松香型助焊剂,如美国的IBM 公司、摩托罗拉公司、加拿大的北方电讯公司等。

我国现在许多科研机构已经研制出了一些高效的免清洗助焊剂,清华大学于1993年成功研制的N9310型免洗助焊剂,价格低廉,约为进口价格的1/3。

同时免清洗助焊剂生产工艺简单,设备投资较少,因此固定资产投资额也较少。

1　低松香型免清洗助焊剂1.1　性能及其作用机理低松香型免清洗助焊剂是一种专为用于机器焊接高级多层电路板的助焊剂,由高品质、透明精炼、含超低固态含量的松香,经过精心调配之后所制成的有机性活化助焊剂。

此类助焊剂助焊能力强,发泡性能好,不含卤素,在焊接时产生的烟雾和其残余物对焊料和裸铜是无腐蚀性的,在较高的预热温度100～130℃时得到最佳状态。

因此,它是一种较理想的免清洗助焊剂,在板子上具有极高的表面绝缘阻抗以及快干的效果,板子的粘腻感亦可以减少到最低的程度,能够轻易地通过测试程序,适用于任何高档线路板的波峰焊、喷焊及手工焊工艺。

原料松香是一种树脂酸混合物(主要为C 19H 29・3・Ξ收稿日期:2003212215　作者简介:李海霞(19792),女,广东工业大学轻工化工学院应用化学专业2002级硕士研究生。

　第12卷第7期精细与专用化学品Vol.12,No.7　2004年4月6日Fine and Specialty ChemicalsCOOH),具有一个三环菲骨架且含有二个双键的一元羧酸。

按其双键位置不同,可以分为二大类:枞酸型树脂和海松酸型树脂,前者含量一般为70%～80%,后者含量为10%～20%。

枞酸型树脂具有活泼的共轭双键,容易氧化,造成松香性能的不稳定。

除树脂酸外,松香中还有二萜醇、二萜醛、二萜烯等中性物,含量在10%左右,这些中性物会影响松香的使用特性,尤其是电学特性。

因此,要制成高稳定性松香树脂首先要改变松香树脂酸的共轭双键结构,并除去中性物。

一般通过氢化、歧化、聚合等方法,消除树脂中的共轭双键,制成各种共轭产品,可不同程度提高松香的稳定性。

对于电子工业用高稳定松香树脂,由于电子性能要求较高,但靠松香自身改性还不够,所以增加复配工艺,加入少量添加剂,使最终产品质量全面达到电子工业要求。

1.2　原料组成低松香型免清洗助焊剂由溶剂、松香、活化剂等各种化工材料组成。

溶剂有乙醇、乙二醇等(作为载体),良好的溶剂既要对焊接表面具有良好的保护作用,又要有适当的粘度。

高沸点的醇保护效果较好,但粘度大、使用不便;低沸点的醇粘度低,但保护性差,因而可以考虑选择混合醇的方法。

有资料表明,乙醇、乙二醇、丙三醇和乙二醇丁醚的配比(质量比)为2∶8∶8∶1的混合溶剂效果最佳。

松香选用经改良的电子用高稳定性松香树脂,由松香自身改性,经复配工艺所得。

松香改良工艺流程为:松香→预处理→部分催化酯化→精制提纯→部分酯化→复配→后处理→电子工业用高稳定松香树脂。

松香在焊接中必须加入一些添加剂的物质,来除去金属表面变暗的氧化层,以加强焊接能力。

加入的添加剂必须溶解在松香中以改善焊接速度,然而用于电子类产品焊接的助焊剂必须无腐蚀性,而且加入量是有限的。

目前这方面最适宜的是有机胺的强酸盐,如磷酸苯胺,某些有机酸具有良好的助焊性,但腐蚀性较大。

有机胺类无腐蚀性,但活性较弱,因而考虑将两者结合起来使用,一般选择润湿力较强的有机酸和有机胺。

这种助焊剂适用于电子产品生产企业连接线和零部件的焊接,配置方便,经济实用。

2　无松香型免清洗助焊剂2.1　性能及其作用机理这种免清洗助焊剂是采用无卤素、无松香和合成树脂以及新型活性剂的体系。

针对可焊性与腐蚀性的矛盾,经过实验选取了性能优良的活性成分,并对活性成分采取了特殊的微胶囊化处理技术,较好的解决了可焊性与腐蚀性的矛盾。

通过对助焊剂、成膜剂、抗蚀剂的筛选,新型活性剂的合成,确定了免清洗助焊剂的最佳配方。

2.2　原料组成无松香、无卤素的免清洗型助焊剂主要由活化剂、溶剂、成膜物和抗氧化热稳定剂组成。

溶剂选用高沸点醇和低沸点醇的混合物;活化剂选用有机酸和有机胺的混合物;成膜物选用合成高分子树脂材料,这类物质具有良好的电气性能,常温下起保护膜作用不显活性,在200～300℃的焊接温度下显示活性。

硅改性丙烯酸树脂具有无腐蚀、防潮及三防性能优异的特点,可将其作为成膜剂。

另外选用抗氧化热稳定剂对苯二酚、保护剂苯骈三氮唑作为辅助成分。

2.3　性能测试对于此种免清洗助焊剂一般需进行如下几种试验:软钎焊性试验,腐蚀性试验,绝缘抗阻试验,不粘附性试验,测酸度试验。

软钎焊性试验方法〔2〕是在涂有此种免清洗助焊剂的清洁铜板(50×50×1mm)中央放上HL SnPb 50钎料(D8×4mm),钎料上滴上2滴助焊剂。

然后置于一定温度的恒温箱内1min,取出测其漫流面积得其平均值,比同一条件下测得的松香型免清洗型助焊剂的漫流面积要大得多,具有较强的助焊性。

铜板腐蚀试验〔2〕的测试方法是先将免清洗助焊剂滴在铜板上,使其自然漫流,然后放入80℃的烘箱中烘2h,取出冷却后再放入潮湿箱(温度40℃,湿度93%)中72h。

查看铜板的颜色变化,如颜色变为深绿,则发生了腐蚀,结果发现有此种助焊剂的铜板有残渣,但无腐蚀现象。

绝缘抗阻试验是将样板在80℃的烘箱中烘烤2h取出,在常温下测其电阻R1;再将样板放入温度为35℃,湿度90%的潮湿箱中24h,取出用滤纸吸干表面水分,测其绝缘电阻R2。

此种免清洗助焊剂有着较好的绝缘性。

・4・精细与专用化学品第12卷第7期不粘附性试验是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,p H值大约为6～7,基本呈中性。

无松香型免清洗助焊剂为无色或淡黄色透明液体,稍有异味,使用范围和活性温度较广,对锡、铝、铜、铅、银有较强的化学作用〔3,4〕,活性温度200～350℃;铺展性、软钎焊性、绝缘性优良,保存时间长、低固态含量、不含卤素、不吸潮、不发粘、无腐蚀、焊后不必清洗。

3　免清洗助焊剂的相关指标及常见的质量问题 用于电子类产品的免清洗助焊剂主要是低固态免清洗助焊剂〔5〕,典型的低固态、低残余助焊剂的固体含量为014%～015%,一般助焊剂产品以控制固含量<2%为目标,采用了无卤素的新活性体系,焊后残留物少、无腐蚀、具有良好的稳定性,不经清洗即能满足电子产品长期使用的要求。

311　主要性能指标及技术要点31111　主要性能指标在标准主管部门的指导下,专业质量检验机构和著名免清洗液态助焊剂生产单位合作于2001年底完成《免清洗液态助焊剂》行业标准的制定工作,相关标准见表1。

表1　免清洗液态助焊剂行业标准项 目 技术指标外观无色透明不挥发物含量/%<2卤化物无扩展率/%≥80表面绝缘电阻/Ω≥1×10831112　产品的技术要点(1)助焊剂颜色　目前,大部分免清洗助焊剂产品是无色透明的,但也有一些为淡黄色或其它颜色。

考虑到助焊剂颜色并不影响其使用效果,因此标准中对颜色未做限定。

但要求在有效保存期内应保持澄清透明,颜色不能发生变化。

(2)不挥发物含量　免清洗液态助焊剂不挥发物含量低于2%,检测结果在挥发温度不同时差别很大。

标准中规定的挥发温度为(110±2)℃,这一实验温度是基于对焊接时非焊接面实际温度的考虑。

低固含量是助焊剂产品的卖点之一。

(3)卤化物　免清洗型助焊剂对含卤化物的要求是苛刻的,标准中规定用铬酸银试纸颜色的变化来判定焊剂中是否含卤化物,按规定的程序试验后,助焊剂不应使铬酸银试纸颜色呈白色或浅黄色,这种对卤化物的判定所给出的是定性结论,没有具体量的含义。