SMT之助焊剂

助焊剂

（电艺3091班向富磊 15#）

摘要：助焊剂（flux）在焊接工艺中能帮助和促进焊接过程，同时具有保护作用、阻止氧化反应的化学物质。

助焊剂可分为固体、液体和气体。

关键字：助焊剂焊接

助焊剂种类

助焊剂的种类繁多，一般可分为无机系列、有机系列和树脂系列。

（1）无机系列助焊剂

无机系列助焊剂的化学作用强，助焊性能非常好，但腐蚀作用大，属于酸性焊剂。因为它溶解于水，故又称为水溶性助焊剂，它包括无机酸和无机盐２类。

含有无机酸的助焊剂的主要成分是盐酸、氢氟酸等，含有无机盐的助焊剂的主要成分是氯化锌、氯化铵等，它们使用后必须立即进行非常严格的清洗，因为任何残留在被焊件上的卤化物都会引起严重的腐蚀。这种助焊剂通常只用于非电子产品的焊接，在电子设备的装联严禁使用这类无机系列的助焊剂。

（2）有机系列助焊剂（OA）

有机系列助焊剂的助焊作用介于无机系列助焊剂和树脂系列助焊剂之间，它也属于酸性、水溶性焊剂。含有有机酸的水溶性焊剂以乳酸、柠檬酸为基础，由于它的焊接残留物可以在被焊物上保留一段时间而无严重腐蚀，因此可以用在电子设备的装联，但一般不用在SMT的焊膏中，因为它没有松香焊剂的粘稠性（起防止贴片元器件移动的作用）。

（3）树脂系列助焊剂

在电子产品的焊接中使用比例最大的是松香树脂助焊剂。由于它只能溶解于有机溶剂，故又称为有机溶剂助焊剂，其主要成分是松香。松香在固态时呈非活性，只有液态时才呈活性，其熔点为127℃活性可以持续到315℃。锡焊的最佳温度为240～250℃，所以正处于松香的活性温度范围内，且它的焊接残留物不存在腐蚀问题，这些特性使松香为非腐蚀性焊剂而被广泛应用于电子设备的焊接中。

为了不同的应用需要，松香助焊剂有液态、糊状和固态３种形态。固态的助焊剂适用于烙铁焊，液态和糊状的助焊剂分别适用于波峰焊和再流焊。

在实际使用中发现，松香为单体时，化学活性较弱，对促进焊料的润湿往往不够充分，因此需要添加少量的活性剂，用以提高它的活性。松香系列焊剂根据有无添加活性剂和化学活性的强弱，被分为非活性化松香、弱活性化松香、活性化松香和超活性化松香４种，美国MIL标准中分别称为R、RMA、RA、RSA，而日本JIS标准则根据助焊剂的含氯量划分为AA（0.1wt%以下）、A（0.1～0.5wt%）、B（0.5～1.0wt%）3种等级。

①非活性化松香（R）：它是由纯松香溶解在合适的溶剂（如异丙醇、乙醇等）中组成，其中没有活性剂，消

除氧化膜的能力有限，所以要求被焊件具有非常好的可焊性。通常应用在一些使用中绝对不允许有腐蚀危险存在的电路中，如植入心脏的起搏器等。

②弱活性化松香（RMA）：这类助焊剂中添加的活性剂有乳酸、柠檬酸、硬脂酸等有机酸以及盐基性有机化合

物。添加这些弱活性剂后，能够促进润湿的进行，但母材上的残留物仍然不具有腐蚀性，除了具有高可靠性的航空、航天产品或细间距的表面安装产品需要清洗外，一般民用消费类产品（如收录机、电视机等）均不需设立清洗工序。在采用弱活性化松香时，对被焊件的可焊性也有严格的要求。

③活性化松香（RA）及超活性化松香（RSA）：在活性化松香助焊剂中，添加的强活性剂有盐酸苯胺、盐酸联

氨等盐基性有机化合物，这种助焊剂的活性是明显提高了，但焊接后残留物中氯离子的腐蚀变成不可忽视的问题，所以，在电子产品的装联中一般很少应用。随着活性剂的改进，已开发了在焊接温度下能将残渣分解为非腐蚀性物质的活性剂，这些大多数是有机化化合物的衍生物。

助焊剂的作用

助焊剂主要有“辅助热传导”、“去除氧化物”、“降低被焊接材质表面张力”、“去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积”、“防止再氧化”等几个方面，在这几个方面中比较关键的作用有两个就是：“去除氧化物”与“降低被焊接材质表面张力”。助焊剂中的主要起作用成分是松香，松香在280摄氏度左右会分解，因此锡炉温度不要太高．助焊剂是一种促进焊接的化学物质。在锡焊中，它是一种不可缺少的辅助材料，其作用极为重要

（1）溶解被焊母材表面的氧化物

在大气中，被焊母材表面总是被氧化膜覆盖着，其厚度大约为2×10-9～2×10-8m。在焊接时，氧化膜必然会阻止焊料对母材的润湿，焊接就不能正常进行，因此必须在母材表面涂敷助焊剂，使母材表面的氧化物还原，从而达到消除氧化膜的目的。

（2）防止被焊母材的再氧化

母材在焊接过程中需要加热，高温时金属表面会加速氧化，因此液态助焊剂覆盖在母材和焊料的表面可防止它们氧化。

（3）降低熔融焊料的表面张力

熔融焊料表面具有一定的张力，就像雨水落在荷叶上，由于液体的表面张力会立即聚结成圆珠状的水滴。熔融焊料的表面张力会阻止其向母材表面漫流，影响润湿的正常进行。当助焊剂覆盖在熔融焊料的表面时，可降低液态焊料的表面张力，使润湿性能明显得到提高。

助焊剂的特性

1、化学活性（Chemical Activity）

要达到一个好的焊点，被焊物必须要有一个完全无氧化层的表面，但金属一旦曝露于空气中回生成氧化层，这中氧化层无法用传统溶剂清洗，此时必须依赖助焊剂与氧化层起化学作用，当助焊剂清除氧化层之后，干净的被焊物表面，才可与焊锡结合。

助焊剂与氧化物的化学放映有几种：1、相互化学作用形成第三种物质；2、氧化物直接被助焊剂剥离；3、上述两种反应并存。

松香助焊剂去除氧化层，即是第一中反应，松香主要成份为松香酸，和异构双萜酸，当助焊剂加热后与氧化铜反应，形成铜松香，是呈绿色透明状物质，易溶入未反应的松香

也可以利用此特性，将助焊剂活性纯化以防止腐蚀现象，但在应用上要特别注意受热时间与温度，以确保活性纯化。

2、热稳定性（Thermal Stability）

当助焊剂在去除氧化物反应的同时，必须还要形成一个保护膜，防止被焊物表面再度氧化，直到接触焊锡为止。所以助焊剂必须能承受高温，在焊锡作业的温度下不会分解或蒸发，如果分解则会形成溶剂不溶物，难以用溶剂清洗，W/W级的纯松香在280℃左右会分解，此应特别注意。

3、助焊剂在不同温度下的活性

好的助焊剂不只是要求热稳定性，在不同温度下的活性亦应考虑。助焊剂的功

4、润湿能力（Wetting Power）

为了能清理材表面的氧化层，助焊剂要能对基层金属有很好的润湿能力，同时亦应对焊锡有很好的润湿能力以取代空气，降低焊锡表面张力，增加其扩散性。

5、扩散率（Spreading Activity）

助焊剂在焊接过程中有帮助焊锡扩散的能力，扩散与润湿都是帮助焊点的角度改变，通常“扩散率”

可用来作助焊剂强弱的指标。

助焊剂常见状况与分析

一、焊后PCB板面残留多板子脏：

1.焊接前未预热或预热温度过低(浸焊时，时间太短)。

2.走板速度太快(FLUX未能充分挥发)。

3.锡炉温度不够。