绿色电子制造用水基助焊剂的研究

绿色电子制造用水基助焊剂的研究

【摘要】水基助焊剂是绿色电子制造的一种重要材料，是传统溶剂型助焊剂的替代品。本文简述了水基助焊剂的研究背景、研究方向以及对绿色电子产业的促进作用等。

【关键词】绿色电子制造;水基助焊剂;研究方向;微胶囊技术

中国已成为全球最大的电子信息产品制造基地，随着电子信息产业的迅猛发展，电子焊接材料的需求日益增大，虽然该产品的门槛不高，但是，助焊剂要进入知名客户的门槛是非常高的。国外品牌生产的高档助焊剂几乎占据了中国市场的半壁江山，在中国市场（特别是高端市场）占有绝对优势。

1.水基助焊剂的概述

在电子电路表面组装技术（SMT）软钎焊工艺中，使用的助焊剂主要经历着松香助焊剂、水溶助焊剂和水基助焊剂三个发展阶段。传统的松香基助焊剂虽然可以提供良好的助焊性能，但是该类助焊剂多为高固含量，焊后残留多、外观欠佳。而有些松香基助焊剂还含有卤素，使得焊后的残留物有很大的腐蚀性，且必须采用氟利昂（CFC）清洗，氟利昂已被联合国列为第一类禁用物质，不符合环保要求。20世纪80年代初，人们开发的水溶性助焊剂通常只用于非电子产品的钎焊，且必须进行严格的清洗，随着微细间距器件的发展，微型元器件因间隙小等原因造成清洗困难，因而水溶性助焊剂无法广泛使用。水基助焊剂以去离子水作溶剂，只含少量有机物，因而可大大减少环境污染以及对操作工人健康的危害。且它具有不易燃、存储和运输方便等综合优势。水基助焊剂已成为国内外研究的热点，使用这类助焊剂不但能节约对清洗设备和清洗溶剂的投入，而且还可减少废气和废水的排放对环境带来的污染，具有重要的经济效益和社会效益，是时代前进的方向、国家政策的要求以及行业发展的趋势。

2.水基助焊剂的研究方向

水基助焊剂主要是由去离子水、活化剂、表面活性剂、缓蚀剂及其它添加剂组成。活化剂是水基助焊剂的重要组成成分之一。活化剂的主要用途是依赖自身的活性去除基底金属材料和钎料表面氧化物，因此活化剂本身的活性决定助焊剂的活性。目前使用的活化剂主要分为两种：无机活化剂和有机活化剂。无机活化剂包括无机酸类、无机盐类和无机气体类，例如盐酸、氢氟酸和正磷酸等是常用的无机活化剂;有机类活化剂一般含有羧基—COOH和胺基—NH2、—NHR、—NR2等基团，如羧酸、羟基羧酸和有机胺类。有机活化剂腐蚀性相对比较弱，钎焊过程易挥发，焊后残留较少且不会残留污垢，是环保水基免清洗助焊剂活性成分较好的选择。有机类活化剂活性强弱与活化剂的分子结构、诱导效应、立体效应、溶剂等因素有关，可以利用这些因素对活化剂进行改性，使其更好地发挥活性。但有机类活化剂由于含有一些活性基团，在使用过程中会带来的污染和腐蚀。为了更好降低腐蚀性，那就需要通过控制活化剂氢离子的电离速率，以解决

了助焊性与腐蚀性的矛盾。活性物质的酸性是造成的腐蚀性主要原因，可以采取对活性物质的微胶囊化，从而阻止常温下活性物质与基底的直接接触。微胶囊化后的膜阻隔了有机酸和金属表面的直接接触，避免了金属被氧化，而在钎焊达到一定温度时膜材被破坏，释放出有机酸，达到钎焊的目的，这样处理后制备的助焊剂既具有很强的助焊性，可降低腐蚀性，从而真正达到免清洗的目的，对突破现存的水基免清洗助焊剂技术瓶颈具有重大意义，是今后环保型助焊剂的重要发展方向之一。

在绿色电子制造用水基助焊剂的研究过程中，微胶囊技术的应用将是一项极具应用前途的技术。但是要真正实现微胶囊技术在水基助焊剂中的大规模应用，推进绿色电子制造进程，需要解决几个关键的技术问题。

（1）如何根据实际生产要求，尽量与其使用工艺联系起来，进行水基助焊剂助焊剂各个组分的焊接模拟，优化出具有良好的热稳定性、粘附力、扩展力、电解活性、环境稳定性、化学官能团及其反应特性、流变特性、对通用清洗溶液和设备的适应性的水基免清洗助焊剂配方，以期更加确切地反应助焊剂的助焊能力。这是本项目的关键技术之一。

（2）如何制备出既能保持优越的活化性能，又能智能控制自身缓慢释放的微胶囊化地活化剂是这一项目的另外需要突破的关键技术，也是本项目的特色创新点之一。

（3）如何在最优化的水基免清洗助焊剂配方的基础上，与无铅钎料进行复配，解决因两者之间相溶性的问题而导致的水基免清洗助焊剂的湿润性能不够传统助焊剂优越的矛盾。这也是本项目需要突破的另外一个关键技术。

3.水基助焊剂研究对绿色电子产业的作用

随着电子信息产业的迅猛发展，电子焊接材料的需求日益增大。一方面电子焊接材料行业将高速发展，水基免清洗助焊剂市场容量进一步扩大;另一方面，随着电子信息产业的升级，对电子焊接材料行业提出了更高的要求，势必推动电子焊接材料行业的技术发展。电子焊接材料行业的客户为电子信息产品制造商，如计算机、信息通讯、家用电器、精密仪器仪表、电子玩具、数码摄影产品等。区域经济将持续快速发展，珠三角成为全球最大电子信息产品制造基地，随着总部经济的发展，珠三角、长三角等地必将成为大型客户全球采购中心，电子信息产业规模将持续高速增长。特别是随着低碳经济概念深入人心，太阳能产业和LED产业必将高速发展，而这两个产业都需要大量使用水基免清洗助焊剂，必将有力刺激水基助焊剂行业的发展。因此高性能的水基助焊剂具有广阔的市场前景。

4.结论

在开发高性能环保水基助焊剂基础上，提炼出绿色电子制造用水基助焊剂开发的关键和共性技术，突破现存的水基免清洗助焊剂技术瓶颈，对迅速缩小与外

国技术差距和打破外资品牌技术处于绝对领先地位，促进我省以及我国“节能减排”绿色低碳经济的顺利发展具有重大意义。

参考文献

[1]冯薇.面向职业岗位的高职《电子制造工艺与管理》工学结合课程建设实践[J].电子世界，2012（23）：169-171+173.

[2]郭太祥.绿色电子制造物是电子制造业必由之路[J].通讯世界，2013（17）：88-89.

[3]顾兰兰.企业导入绿色供应链的影响因素分析[J].中国市场，2011（36）：99-102.

[4]IPC国际电子工业联接协会活动信息[J].电子工艺技术，2011（03）：188-196.

[5]张秀彬.浅谈电子制造业带来革命性的影响[J].无线互联科技，2012（03）：146.