电子辅料的选择与使用

1、电子辅料的选择与使用第一章引言电子辅料的定义、范围电子工业所使用的材料种类非常多，但主要包括两大类：一、电子设备、仪器仪表以及元器件等所用的主要组成材料，比方：半导体材料、陶瓷材料、传感器材料等等，这类材料通常叫电子专用材料，通称 电子材料。二、另一大类材料则主要是电子装配工艺所用的辅助材料，这类材料一般用量差异很大，比方用量特别大的焊料、助焊剂、胶、清洗剂等，也有用量较少的润滑油、油墨等。这里我们要讨论或学习的主要是第二类材料，即所谓的电子辅助材料， 并且主要包括用量大、且对电子产品的质量与可靠性影响大的主要的几种产品：电子焊料、助焊剂等。电子辅料与电子产品的质量与可靠性随着电子信息产业的蓬

2、勃发展，服务于电子组装与加工的电子辅助材料的需求也急剧增长，其中最主要且用量很大的就是助焊剂、焊锡丝、焊锡条以及焊锡膏，这些材料的质量好坏与否对电子产品的质量与可靠性有着及其重要的影响，我们在多年的电子辅料的产品检测与电子产品的失效分析中发现，许多电子产品的早期组装失效中，极大部分都是由于这些电子辅料的使用不当或辅料本身的质量指标不符合要求造成的，这案例非常多。当然还有一部分是产品设计缺陷、制造流程控制等原因的不足引起的。第二章 助焊剂助焊剂是一种促进焊接的化学物质，其作用主要是去除待焊接面的氧化物，改善焊料对被焊接面的润湿，从而形成良好的焊接连接。 助焊剂的质量和其与工艺的兼容性对良好焊点

3、的形成有着极其重要影响，因此，必须仔细分析产品的组成结构与技术指标，深入理解其对焊接工艺带来的影响，才能决定选用好助焊剂产品，同时也才能尽快准确地分析焊接失效问 题，找到解决焊接不良的方法，以便工艺生产连续顺利的进行。2. 1 焊剂的成份组成助焊剂种类繁多，但其成份一般可包括：保护剂、活化剂、扩散剂和溶剂，有的还可以添加缓蚀剂或消光剂。保护剂保护剂覆盖在焊接部位， 在焊接过程中起到防止氧化作用的物质，焊接完成后，能形成一层保护膜。常用松香作保护剂， 也可添加少量的高分子成膜物质，如酚醛树脂、改性丙烯酸树脂等，但会造成清洗困难。活化剂焊剂去除氧化物的能力主要依靠酸对氧化物的溶解作用，这种作用由活

4、化剂来完成。活化剂通常选用分子量大，并具有一定热稳定性的有机酸。 活性剂含量增加，可以提高助焊 性能，但腐蚀性也会增强。因此，活化剂含量一般控制在1%5%,最多不能超过10%。扩散剂扩散剂可以改善焊剂的流动性和润湿性。其作用是降低焊剂的外表张力，并引导焊料向四周扩散，从而形成光滑的焊点。 常用甘油丙三醇作为扩散剂，含量控制在1%以下。 4. 溶剂溶剂的作用是将松香、活化剂、扩散剂等物质溶解，配置成液态焊剂。通常采用乙醇、 异丙醇等。2助焊剂的作用原理助焊剂的化学作用焊剂的化学作用主要表现在到达焊接温度前能充分地使金属外表的氧化物复原或置换，形成新的金属盐类化合物。下面以常用的焊剂一松香为例，说

5、明焊剂的化学作用。松香是典型的有机酸类焊剂，其主要成份是松香酸，约占80%。松香酸在170 C,活性表现得比较充分。如在进行铜或铜合金焊接时，氧化铜和松香酸在加热条件下，生成松香酸铜金属盐，而松香酸铜受热分解，除生成活性铜外，还可以重新聚合成松香酸。生成的 活性铜可与熔融焊料中的锡金属反应，生成铜锡合金，从而到达焊接的目的。其他一切有机酸的化学反应与上述反应类似，则一切有机酸和金属氧化物反应，所生成的金属盐和熔融焊料反应，控制着焊料和被焊金属的润湿性，也说明焊剂去除氧化物的能力。助焊剂的物理作用焊剂的物理作用主要表现在两个方面，其一，改善电烙铁焊接时的热传导作用。因为焊接时烙铁头和被焊金属的接

6、触不可能是平整的，它们之间包裹的空气起到隔热物质的作用。施加焊剂后，焊剂填充空隙，使焊料和被焊金属迅速加热，提高了热传导性，缩短焊接时间。其二，施加焊剂能减小熔融焊料的外表张力。如共晶焊料的外表张力为49Pa,用松香焊剂后，焊料的外表张力可降到 39Pa,而用氯化锌焊剂，外表张力可降到33.1Pa。助焊剂的主要性能指标电子焊接使用的助焊剂的主要性能指标有：外观、物理稳定性、密度、粘度、固体含量不挥发物含量、可焊性以扩展率或润湿力表示、卤素含量、水萃取液电阻率、铜镜腐 蚀性、铜板腐蚀性、外表绝缘电阻、酸值等。下面简要地对这些技术指标进行解析，以方便 根据这些指标分析产品性能的优劣。一外观：助焊剂

7、外观首先必须均匀，液体焊剂还需透明，任何异物或分层的存在均会 造成焊接缺陷；二 物理稳定性：通常要求在一定的温度环境一般545C下，产品能稳定存在，否则在炎热的夏天或严寒天气就不能正常使用；三 密度与粘度：这是工艺选择与控制参数，必须有参考的数据，太高的粘度将使该产 品使用带来困难；四 固体含量不挥发物含量：表示的是焊剂中的非溶剂部分，实际上它与不挥发物 含量意义不同，数值也有差异，后者是从测试的角度讲的，它与焊接后残留量有一定的 对应关系，但并非唯一。五 可焊性：指标也非常关键，它表示的是助焊效果，如果以扩展率来表示，孤立的讲 它是越大越好，但腐蚀性也会越来越大，因此为了保证焊后良好的可靠性

8、，扩展率一般 在8092%间。六卤素含量：将含卤素F、Cl、Br、I的活性剂加入助焊剂可以显著的提高其可焊 性，改善焊接效果，但如果含量过多则会带来一系列的腐蚀问题，例如焊接后卤素残留 多时会造成焊点发黑、并循环腐蚀焊点中的铅产生白色粉末，因此其含量也是一个非常 主要的技术指标，它是以离子氯的含量来表示的离子性的氯、澳、碘的总和，由于检测 标准不同可能有不同的表示含义，比方现行的IPC标准则是以焊剂中的固体部分作分母，由于固体部分即不挥发物含量通常只占液体焊剂的 10%以下，因此它的表示值看起 来通常较大，而 GB或旧的JIS日本工业标准标准则以整个焊剂的质量做分母，其 值就相对较小。七 水萃

9、取液电阻率：该指标反映的是焊剂中的导电离子的含量水平，阻值越小离子含 量越多，焊后对电性能的影响越大，目前按照树脂型焊剂的标准要求，低固态或有机酸 型焊剂大多达不到 A类产品JIS Z 328386和GB9491 88规定的RMA类型产品的 要求。随着助焊剂向低固态免清洗方向发展，因此最新的 ANSI/J-STD-004标准已经放 弃该指标，但在外表绝缘电阻一项指标里加严了要求。八 腐蚀性：助焊剂由于其可焊性的要求，必然会给PCB或焊点带来一定的腐蚀性。为了衡量腐蚀性的大小，各种标准均规定了腐蚀性的测量方法，其中铜镜腐蚀是测试使用时当时的腐蚀性大小，铜板腐蚀 测试反映的是焊后残留物的腐蚀性大小

10、，指示的是可靠性指标，因此各有侧重，对有高质量和可靠性要求的电子产品，必须进行该项测试，并且其环境试验时间需 10天一般710天。九 外表绝缘电阻：一个最重要的指标就是外表绝缘电阻 SIR，各标准对助焊剂的焊 前焊后的SIR均有严格的要求，因为对用其组装的电子产品的电性能影响极大，严重的 可造成信号紊乱，不能正常工作，按 GB或JIS标准的要求SIR最低不能小于1010Q, 而J-STD-004则要求SIR最低不能小于108口，由于试验方法不同， 这两个要求的数值间 没有可比性，对于某些产品而然，其要求会更高。助焊剂的有关标准在 1995 年制定 J-STD-004（Requirements

11、for Soldering Fluxes）标准以前，国内外已经有许 多助焊剂的标准、技术要求和试验方法，例如： GB9491-88、JIS Z3197 86、QQS 571、 MIL F-14256以及IPC-SF- 818等，此外还有适用于焊锡丝树脂芯焊剂的GB3131 88与JIS Z3283 86等。这些标准大多数是80年代制定的，有些适用范围比较窄，比方国标GB9491-88是早期对松香型焊剂的要求标准，现在已不能适应助焊剂发展的需求，如该标准中有规定固体含量（不挥发物含量）必须大于15%这类令人无所适从的要求等。为了适应电子 工艺的发展，助焊剂也朝低残留、免清洗的方向发展，于是国内曾

12、经出现免洗型焊剂的试行标准，但该标准存在明显的缺陷，比方给免洗焊剂的概念规定了如固体含量、离子污染值（该参数与助焊剂使用的工艺条件、PCB等有关，并非为助焊剂所特有的指标）等具体的技术指标。因此，根据我们长期从事助焊剂检测与研发的经验和分析，JSTD 004是目前最适用的标准，但必须熟悉该标准的有关要求以便更好地根据该标准选择焊剂。J STD 004的特点与技术要求助焊剂的分类（J-STD-004）J- STD -004标准几乎包括了所有类型的焊剂。对于J STD 004而言，没有不合格的助焊剂产品，仅仅类别不同而已，这就给焊剂的选用造成一定的困难。所以用户必须首先熟悉该标准的分类方法以及每类

13、产品的技术特点，然后根据自己的情况做出最正确的选 择。JSTD 004将所有焊剂分成24个类别，涵盖了目前所有的焊剂类型。首先，该标准 根据助焊剂的主要组成材料将其分成四大类：松香型 （Rosin、RO）;树脂型（Resin、RE）;有 机酸型（Organic、OR）;无机型（Inorganic、IN）。括号中的缩写字母为代号。其次，根据铜 镜试验的结果将焊剂的活，f水平划分为三级：L （表示焊剂/焊剂残留物的活性低或无活性），M（表示“剂/焊剂残留物活性中等），H（表示焊剂/焊剂残留物高活性）；再根据焊剂中有无卤 素进一步细分为 L0、L1、M0、M1、H0、H1,其中0表示无卤素，1表示有

14、卤素。助焊剂的分类如表1所示。表1 J-STD-004对助焊剂的分类焊剂(主要)组成材料Flux Materials of Composition焊剂活性水平(卤素含量% )/焊剂类型FluxActivity Levels(% Halide)/ Flux Type焊剂标识（代号）Flux DesignatorRosin (RO)Low (0.0%)L0ROL0Low (2.0%)H1ROH1Resin (RE)Low (0.0%)L0REL0Low (2.0%)H1REH1Organic (OR)Low (0.0%)L0ORL0Low (2.0%)H1ORH1Inorganic (IN)Low

15、 (0.0%)L0INL0Low (2.0%)H1INH1表中各种分类是以焊剂中固体部分的主要组成为依据的，比方焊剂的固体部分中以有机酸为主，则该焊剂类型用OR表示。表中第二列为焊剂的活性水平与焊剂类型，第三列则是焊剂的标识，例如 ROL1焊剂表示该焊剂为松香型、低活性、卤素含量低于0.5%。值得注意的是，该标准的卤素含量表示方法与以前其他标准形式一样但含义不同，这是由于测试方法不同所造成的， 本标准引用的测试方法基本来自IPC-TM- 650,其卤素含量是指卤素占焊剂固体部分的含量，旧标准比方GB9491或JIS Z319786等则是指卤素占整个焊剂的含量，因此，用 J STD - 004标

16、准规定的卤素含量常常比旧标准的规定高得多，它们之间 无法直接进行比较。根据以上分类，则大部分旧标准中的 RMA焊剂相当于JSTD 004 规定的ROL1类型焊剂；许多低固态免洗焊剂属于ORM0（有机酸、中等活性、无卤素）类型焊剂；而大部分水溶性膏状焊剂则属于ORH0类型焊剂。活性分类与测试要求表2则是JSTD 004规定的焊剂活性分类的检测技术要求，同时也是当用户或供 应商指定焊剂标识或类型后检测合格与否的基本依据。例如，对于外表绝缘电（SIR）, L0或L1均要求焊接后清洗和未清洗应大于 100M 而H类型产品则要求清洗后到达该要 求。此外，该标准与以前其他标准的明显不同是，对水萃取液电阻率

17、没有具体的规定。笔者认为可能是本标准的 SIR（外表绝缘电阻）测试方法（在85C、85% RH、DC50V下168h后直 接在该环境下测试）非常严格，其中包含了水萃取液电阻率测试的目的与要求的缘故。同时，根据笔者对大量测试数据的分析发现，除了松香含量较高的部分松香性产品外，很少有其他样品能到达原来标准规定的基本要求（如RMA型需大于5X 104a cm）。所以，去掉该项要求是合理的，也适应了焊剂发展的需要。此外， JSTD004规定的SIR的合格值与一些旧 标准规定白合格值（如RMA : I。11（）相比小了很多，这是由于 J标准引用的测试方法基本 上来自IPC TM650,后者的测试条件与旧

18、标准比起来严酷得多，新旧标准之间的SIR值大小没有可比性。表2焊剂活性分类的测试要求焊齐I 回铜镜试验卤素含量（定性）卤素含量（MM）腐蚀试验SIR必须大于100M 的条件铭酸银试 验（Cl,Br）含氟点测试（F）(Cl,Br,F)L0铜镜无穿透现 象通过通过0.0%无腐蚀清洗皿清洗L1通过通过 2.0%6焊剂的选择J标准与传统标准的焊剂类型性能比较为了更好地选择适合自己的焊剂，我们对传统的焊剂分类方法划分的焊剂类型与J- STD 004规定的L、M、H各类型焊剂进行比较分析，以便给用户一个更清晰的轮廓，表 3就 是它们之间的分类比较表。由表中可看出，一个低固态免清洗焊剂可能是L1类型焊剂也可

19、能是M0类型焊剂，有些工艺线可以用 REL1类型的低固态免洗焊剂产品，而有些则不能用ORL1的低固态免洗类型， 显然J STD 004的分类更具有广泛性， 用活性与腐蚀性与卤素 含量及主要材质来细分焊剂类型，更有利于用户根据自己产品实际情况的选择使用。表3传统焊剂的分类与 J STD 004的分类比较序号J-STD-004 分类与之相当的传统焊剂分类1L0类型焊齐IJ所有R类型焊剂2一些低固态“免洗”型焊剂3一些RMA类型焊剂4L1类型焊剂大部分RMA5一些RA类型6M0类型焊剂一些RA类型17一些低固态“免洗”型焊剂8M1类型焊齐I大部分RA类型焊剂一些RSA类型焊剂9H0类型焊剂一些水溶性

20、焊剂10H1类型焊齐I一些RSA类型焊剂11大部分水溶性焊剂与合成活化焊剂消费类电子产品的一般分类方法我们借用另一个J标准，即J STD-001C (电气焊接与电子装配的技术要求)中规定的有关终端电子产品的分类方法。该标准根据主要功能或性能的要求将电子产品分成三大类： 第一类(Class 1)为通用电子产品，主要是普通的消费类电子产品，如收录机、收音机等。第 二类(Class 2)为所谓专门、耐用消费类电子产品，包括对性能与寿命均有一定要求但并非十 分严格的产品，这类产品要求在典型的使用环境条件下不能出现早期失效情况，例如电脑、 通讯产品与一些汽车电子产品等。第三类(Class 3)则是高性能

21、要求的电子产品，包括那些需连续高性能和恶劣的环境条件下使用、但在寿命期内又不能出现失效现象的电子产品，例如军事用途产品、航空航天电子产品以及用于救生系统的电子产品等。助焊剂的选用虽然JSTD001B规定电子电气焊接工艺中的焊剂必须符合J STD 004的要求，但没有给出如何从 24种焊剂类型中选用焊剂的指导意见，仅仅规定了第三类电子产品的焊 接装配线只能选用 ROL0、ROL1、REL0、REL1以及ORL0类型焊剂，ORL1类型的焊剂不 能用于免清洗焊接工艺的要求。因此只有选定焊剂类型后，各项指标的要求才能具体化和便于操作。首先，助焊剂用户必须自我决定焊接装配产品的类别，然后，我们再根据长期

22、进行电子产品失效分析与焊剂检测的经验，向用户推荐根据表 4来选择的助焊剂产品。 值得注意的是，电子装配焊接工艺中一般不用无机焊剂，否则极易出现腐蚀与漏电现象，造成电子产品早期失效。表4不同类型产品和工艺可供选择的助焊剂类型电子产品类别焊接后的清洗工 可用的焊剂类型焊接后的免清洗工艺中可用的焊剂类型Rosin (RO)Resin (RE)Organic(OR)Rosin (RO)Resin (RE)Organic(OR)1L0,L1,M0,M1,H0,H1L0,L1,M0,M1L0,L1,M0, M1L0, M02L0,L1,M0,M1L0,L1,M0,L0,L1,M0,L0,M03L0, L1

23、L0,L1L0,L1L0表4所给出的建议反映的是一般情况，即按表4的分类进行助焊剂产品的选用时，在通常条件下不会出现焊接或产品质量与可靠性问题。如果采取必要的措施后能保证满足焊接和产品质量的要求，也可作出其它选择，例如第二类产品也可使用水溶性的H0焊剂，只要能保证焊接和清洗后无相关的质量问题即可。J STD-001B对第三类电子产品规定其免清洗工艺装配不能使用 ORL1类型焊剂是有道理的，这是因为，如果不用树脂或松香覆盖卤素残 留物，就有潜在的腐蚀性即使这种残留物只有一点点。所以免清洗焊剂是相对的，是对一定的电子产品而言的， 要专门制定一个免清洗焊剂标准意义不大，比方要求免清洗焊剂的固体含量低

24、于 2%就更没有理论依据和实际意义，倒不如直接采用J STD 004标准的做法，将焊剂分成24种类别，根据自己的电子产品的分类或要求来选用适合的助焊剂。但是 在作出选择时需要一定的经验，因此建议按表4的方法选用焊剂。当焊剂类型确认以后， 委托有能力的、独立的第三方机构进行测试，鉴定该种产品是否符合所选定焊剂类型的技术要求，合格后方可进行试用；并经焊接质量与可靠性测试合格后，方可初步确认供给商及其助焊剂产品，这是所谓“技术采购”的基本步骤，当然技术采购还包括供给商的供货能力与品质保证方面的认证等等。2. 7助焊剂选用的其它考量上述方法并非尽善尽美，当上面所说的选用方法和步骤不能满足所有要求时，需

25、要做些 其它的考量和补充，比方焊剂还可按焊接后焊点的外观来分类，分成光亮型和消光型， 有些PCBA的版面较大，焊点很多，为了易于检查焊点的外观质量，通常选用能消光的助焊剂。此外，焊剂的使用还受所用设备的影响，例如，如果使用焊剂的方式用喷雾的方法，则不能用固体含量过高的焊剂，否则极易造成喷嘴的堵塞，以致喷雾量下降，最后影响焊接效果。相反，施加助焊剂使用发泡法的设备，如果使用的助焊剂的固体含量太低，则会影响发泡的效果，使得要焊接的 PCB版面助焊剂喷涂不均匀，最后也会影响焊接质量。所以，助焊剂的选择与使用的一般步骤为：一、所需装配的电子产品的类别确定；二、根据本文表4的方法初步确认所用助焊剂的类型

26、；三、结合本文2.5款进行全面的考量进一步选定助焊剂的类型；四、客观抽样委托第三方机构进行检测评价；五、工艺试用试验，对焊接质量进行评估；六、应商供货能力与品质保证措施现场认证。第三章焊料在焊接时凡是用束使二种或二种以上金属连接成为一个整体的金属或合金被称为煤 科2投其里成成分,焊料可分为蛤肆料、银饵料和南爆料手接其燧点，婶料又可分为乾焊 例（蝠点在450以下）和硬爆料燃点烹于450X!）o在电子设备装里中常用的焊揍材料是 忸-犯系焊料中主要形式为潜峰灯序用最多的钾锡条* 3- 1 寨理料的轴性U）的比:在合金学的2-朗系璋料状态图（如图1 ）中我们町以看出当铸含量为 6L9%、龄百通为38.

27、1 %时为管幅合金的热晶点（A点八达到这样储带比的共晶合金具有图1锡一铅庐料状态图 相图:最优井的特性，它熔点低、爆砂和最固过程前单.源动性好，因此非常适合用作焊料，通常称 为共品爆料口由于驾忸比处在共晶点附近的焊料的库接性能是最优良的，所以在实际使用中，一般来 用强含量为60% 63%、铅含量为4。%37%的共晶惮料，即牌号为51】60Pb40(含量 59%6L%)、Sn63Pb37gi含*63%)的期物合金。对于较高档的电子产品最好选用含镉 最为63面的焊料.因为在实际焊接中.爆料向母材的扩散属选邦性扩歆，只有爆料成分中 的1向母材扩散,两相是不犷酸的,所以福的消髭量火子用的消耗量，因此，

28、透界含曙量梢商 于共晶点的SnG3Pb37焊牌更有利于雉持偏槽内蹲料的幡铅比接近共晶点(2)熔点：在合金学的簿-箱系解料状盍图中可以着出,共晶母料的培点录低点为 183七，随着帽f比恻的变化,熔点逐渐升?5匕岬料熔点降低可滤小对兀器件的熬热击并节 狗能源*(3)机械性麓：电子产品在运榆和使用过程中不可避免地更受到籁承I冲击应力的作用， 因此要求焊接点必须具有一定的机械强度处在共晶点附近的锯铅爆料的抗拉雪度和剪 切逞度为量高，分别为5.36kK，m4和3.47=加疝左右，而已焊接后会变得更大而非共 品烂料的抗拉强度和剪切事度均下降为5kg，m/和33/皿&以下。(4)表面线力和拈度1从蟀接搁湿的

29、角度出没,我们轮堡烽料的袭面微力和粘度都较 小，有耦于婵料的漫施和春透口但实际情况是蝴的含过越高，表面张力盛大，粘度越小1反 之,错的合越高，粘度越大表面减力却越小卡共晶将料熊较好地兼顾这2个特性，从而获 厚良好的洞湿敷果已2焊料的杂质含量在焊接过程中，杂质对岸料的洞温性、焊点的机械强度和耐腐的性都有很大的影响 种杂质对锦TB婢料的影响情况见表1表5鲁种杂版时一箱刈的最响兼 敏对焊料性能的番忖Sb榭畲大时爆料硬度墙大,难动性下降，畲超过1骗时弟假面租减少25%使焊料焙点升淘，可烽性下降，含量超过。务必时可引起煤点就橹陵鞋使爆料蹲点下降，机械性能下鼻，含量JS过。9髭射，使如患袭直化嚏色Cd f

30、t告,趣过0.15%时,铺晨圃根降抵25蜀Zd锌使理料肮动性降低，机械性麓下降，含量衽过0.0盼，时媒料表置氧他,不耐腐帔Al幅作用同锌一样,含超过口,005时蚌科氧化加剧Fcflt使炉料姑点升高，潮蒯性下限As碑含量翅过0.2%时,M展面积下降25%pm便燥料滴漫性下降，引起理徽sw使姆科涡襟性下降.别血统松“锋使厚料熔点开得10机械自动焊接中的杂质来源于2个方面工一是饵料本身懂有杂敏另一方面，兖焊接时: 由于工件金属与熔模爆料之间的互粕扩傲，而导致了.件金属成分（主要是铜）进人懒氟，便做 缸内爆科的含福州墨新开高。所以在实标生产中，除了鬟严格控制未料的加外要定A （一般每月一次）描涮铝缸内

31、的含铜施，要求控有在Q.3%以下.发现超出规定标准，度更想 制航内的所有爆粉.关于爆料中杂质含的标鹿见表2中表6 SnGO给爆料条!I6的主徐蔻（上取僮】象旗JIS Z3282-B6加1劲 S-571FCIrar UGB3131-2001ClAAJ-STD 006 (1995)J-STD-OOC波峰 炉锡块B教A罐S报Sb100.30C.100.500.05E 500. &00Cu0. 080.Q50,030m0. 030. OBCk 300Bi0.35).05Q.030. ID(1 03O+25O0,而。Zn（各里之0.0050.0020.0050. 0010. 0050. 005Fe卜和小

32、于）0.03L0.020.D2O.(U0.020. 020Al0.0050.0050.0C50. UOL0, 0050. DOGAs0.030工3Q 030. 0150. 0300. 030Cd0. 0050. 0020, OOFU. 0010. 0050. 006这里要说明的是并非所存的杂质靠会对焊料产生不良鬃响，存时为了设并其性能，加 人适量的银、悌、铜可得到良好的效果*在坪料中添加0 22 0就（wt）慑，可使焊料的燃点下降而改善可炉性，同时可防止对 售谶件的银绪融需恤在焊料中家加13, C*tJ睇，可防止僭温时焊点的瞳化，同时可减少 据吉量而降低成本i在爆料中域询Q.05（wt）的纲，

33、则使金属组躯变绢从而提高机械性能。 因此，在心更酎可根据特殊需要适当椎加.锡渣来源与控制此外，焊料的抗氧化能力也是人们常常容易无视的重要指标，抗氧化能力强的焊料使用时产生的锡渣就少，这样一方面可以节约成本，另一方面，还可减少锡渣带来的对PCBA的沾污该沾污可能导致产品的电性能不良。这种抗氧化能力可以用在一定条件下单位时间内产生的锡渣的量来表示。锡渣的主要来源：一焊料的氧化，焊料在焊接时温度较高、 不断流动的焊料外表与空气中氧气反应产生，焊料中某些杂质过量也会使氧化加剧，锡渣量加大；二助焊剂残留物反应，助焊剂残留物与焊料的反应产生的化合物以及其吸附的焊料；锡渣的控制主要采用：11一降低焊料中杂质

34、的含量，尤其是锌与铝的含量；二在焊料中添加抗氧化材料，比方Ga、P等；三 降低所用助焊剂中的固体含量或尽可能采用底固体含量底助焊剂;四尽可能增加预热时间或温度，使助焊剂的活性充分发挥；五 保证焊接效果的情况下，减少助焊剂的喷涂量。六 保证焊接效果的情况下，降低锡炉的使用温度；七 在锡炉外表使用防氧化油或使用锡渣清除剂。焊料焊锡条的选用焊料的选择与使用对焊点的质量与可靠性有很大的影响，一般根据组装的电子产品的档次或质量要求来结合焊料的特性来确定，做到既满足使用要求又节约成本，因为锡的含量越高价格越贵。一般可按表7的经验来确定所使用的焊料规格。同时还需注意严格控制各种有害杂质的含量。产品经按标准检

35、验合格后，再试用观察或测量锡渣产生量，选择抗氧化能力强的、主成份与杂质均满足要求的焊料进行使用。表7-1铸造锡铅焊料熔化温度、相对密度、应用说明GB8012 2000代号熔化温度范围，c相对 密度选择应用说明固相线，约液相线，约90A1832157.4邮电、电气、仪器高温焊接用70A1831928, 1专门焊料，焊接锌和镀层金属63AA1831838.4电子，电气（印刷线路）波峰焊用63A1831838.460A1831908.555A1832038.750A1832158.9电子，电气一般焊接.机械，器具焊接.散热浸 焊，电缆接头用45A1832219.140A1852359.335A185

36、2459.530A1852559.7机械制造焊接，灯泡焊接25A1852679.920A18527910.210A26830110.72A32032511.2散热器芯片焊接表7-2铸造锡铅焊料熔化温度、相对密度、应用说明12GB8012 2000代号熔化温度范围，c相对密 度应用说明固相线液相线63 B1831838.4机械，电器电焊，镀锡.电缆 家用电器 焊接，白铁工艺焊接60B1831908.550B1832168.945B1832249.140B1852359.335B1852459.530B1852559.725B1852679.920B18527910.260C1831908.5机械

37、电器焊接，冷却机械，润滑机械 制造用，铜及铜合金，白铁工艺焊接55C1832038.750C1832168.945C1832249.140C1852259.335C1852359.530C1852509.725C1852609.920C18527010.2从技术的角度考量，焊料选用的基本原则与步骤如下：一、了解所需组装的产品的要求，弄清产品的档次或质量要求、焊点强度以及熔点温度。二、根据表7选择焊料的规格；三、取样委托第三方按标准检测，主要鉴别主成份以及杂质元素的含量。四、试用，测量锡渣的产生量；五、认证供给商的供给能力以及品质保证能力；六、确认所需应用的焊料产品。第四章焊锡丝定义焊锡丝是一种

38、线状焊料，一般线内都带有树脂芯助焊剂，实际上是助焊剂与焊料复合的 一种特殊的焊料，也有不带助焊剂的。一般依靠压力加工成型生产。主要用在各种手工焊接13或自动焊接后的补焊上。本章主要讨论用量最大的带有树脂芯助焊剂的焊锡丝。产品分类产品根据不同的形状、大小、助焊剂类型、焊料合金的比例等指标分类，同时还根据焊料合金中杂质的含量水平将产品分成三个级别。具体情况如下：按结构分类按大小分类按焊剂含量分类按树脂芯活性分类按金属杂质分级单芯焊锡丝0.30.8,I: 1.0(0.801.5)R AAAA (S)二芯焊锡丝0.82.5II: 2.0(1.52.6)RMA AA (A)五芯焊锡丝2.56.0II:

39、3.0 (2.63.9)RA BB (B)此外，焊料部分仍然按第三章进行分类表示。树脂芯焊剂部分也可按第二章的要求和方法进行分类和选用。标准与性能指标目前采用的标准主要有国家标准GB3131 -2001,日本工业标准 JIS z3282-99, JISZ3283-99 ,此前日本工业标准还有 86年版的，国标有88年版的。美国国家标准或IPC标准 则将焊锡丝分成焊料部分与焊剂部分，分别依据J-STD-006与J-STD-004。没有单独的焊锡丝标准。因此，树脂芯焊剂与焊料合金部分的性能指标可分别参考第二、第三章，在此不再重复。这主要介绍一个焊锡丝特有的且十分重要的一个指标。喷溅量测试参考IPC

40、标准：喷溅量反映的是焊锡丝在使用过程中助焊剂喷射到焊点周围的比例。比例越大说明树脂芯助焊剂的稳定性较差或电烙铁的温度过高，一定条件下，喷溅的助焊剂残留在 PCB可引起绝缘性下降等问题。其具体的测量方法在另外的一门课程电子辅料的检测技术中将有详细介绍。焊锡丝的选用为到达良好的焊接可靠性，焊锡丝的选用可依照下面的顺序进行：一、根据要焊接的产品的要求选定焊料合金部分的规格，可参考表8进行；二、可按第二章的方法对树脂芯焊剂的类型规格选定，也可参考表9进行；三、焊锡丝线径的大小选定可按表10选定；四、树脂芯焊剂的含量一般选用二类2%，免清洗的可选一类1%，被焊接对143%3%五、选定各类指标后，选用检测

41、合格的产品;六、试用，此时还需考虑的因素有：烟雾气味大小、喷溅量大小等。表9树脂芯焊剂类型选用指引类型代号类型说明选用指南RAA纯树脂基助焊剂适用于微电子、无线电装配线的电子焊接用于对 腐蚀性及绝缘电阻等有特别严格要求的场合RMAA中等活性脂基助焊剂适用对绝缘电阻要求较高的于无线或有线仪器仪 表，主要是二类或部分三类电子产品。RA B活性脂基助焊剂主要二类电子产品，要求高效率焊接的产品豪10焊丝的it舞被押对馥鲁丝宜径/uim1印热板库接点O.8T.02小浏承于与导绩焊接11 23大型子与导线焊接1.22表8焊锡丝焊料压力成型的物理性能以及选用指引GB3131 -2001牌号固相线，c液相线，

42、c电阻率主要用途S-Sn95Pb183224电气，电子工业，耐高温器件S-Sn90Pb183215S-Sn65Pb1831860.122电气，电子工业，印刷线路，微型 技术，航空工业及镀层金属的 软钎焊S-Sn63Pb1831830.141S-Sn60Pb S-Sn60PbSb1831900.145S-Sn55Pb1832030.160普通电气，电子工业（电视机，收 录机共用天线，石英钟）航空，微 连接S-Sn50Pb S-Sn50Pbsb1832150.181S-Sn45Pb183227S-Sn40Pb, S-Sn40PbSb1832380.170板金，铅管软钎焊，电缆线，换热 器金属器材，

43、辐射体，制罐等的 软钎焊S-Sn35Pb183248S-Sn30Pb, S-Sn30PbSb1832580.182S-Sn25PbSb1832600.19615S-Sn20Pb,S-Sn18PbSb1832790.220灯泡,冷却机制造，板金，铅管S-Sn10Pb2683010.198板金，锅炉用及其它高温用S-Sn5Pb300314S-Sn2Pb316322S-Sn50PbCd145145轴瓦，陶瓷的烘烤软钎焊，热切害U,分 级软钎焊及其它低温软钎焊S-Sn5PbAg296301电气工业，高温工作条件S-Sn63PbAg1831830.120向S-Sn63Pb,但焊点质量等诸方面优于S-Sn

44、63PbS-Sn40PbSbP1832380.170用于对抗氧化有较高要求的 场合S-Sn60PbSbP1831900.145第五章焊锡膏焊锡膏的定义焊锡膏是SMT工艺专用材料，主要由焊料合金粉末与膏状助焊剂组成，在 SMT工艺 中，焊锡膏具有三大功能：一提供形成焊接点的焊料；二提供促进润湿和清洁外表的助焊剂；三在焊料热熔前使元器件固定。焊锡膏组成焊锡膏主要由焊料合金粉末与膏状助焊剂组成，下面简单介绍组成情况。一、焊料粉末焊料粉末是焊膏的“心脏”，它是在惰性环境里由雾化熔融焊料制备而成的。有两种最16普遍地雾化方法：气体雾化和离心雾化。 气体雾化是用高压惰性气体横向吹入熔融的焊料液 流。气流把

45、焊料粉碎成微小球粒，迅速冷却掉入容器里；离心雾化，熔融焊料掉进一个高速转动的盘中，焊料被粉碎成细小颗粒， 冷却后收集到容器中。这两种方法均可得到球状的粉末。主要的性能指标： 1. 氧化物含量电子级焊料合金必须无任何污染，这些污染会降低它的特性。焊料的氧化也属于一种严重的污染，它会导致一系列的问题， 包括降低可焊性，使邻近焊盘之间桥接，形成焊料球等 问题。为减少氧化的形成，必须严格控制粉末的制造过程，粉末在加工过程、贮存过程直到 膏体过程均应在惰性气氛中进行。一般认为氧化物含 0.5 %以上就不能采用。一项研究测定了氧化百分比含量对产生焊料 球百分含量的影响，结果发现甚至当氧化物含量达0.5 %

46、时，焊料球百分含量就相当大。焊膏的制造厂家至少要保证，他生产的焊膏氧化物含量在0.003 %以下，推荐的标准极限值为0.15 %。2.颗粒的形状丝网印刷或注射式布膏，要求粉末粒子的形状最好是球状或接近球状，球形在一定体 积的情况下具有最小的外表积，其氧化的机率也就小了。细长的或不规则的粒子，很可能是印刷的障碍。现在的国际标准要求焊锡膏中锡粉的球形粒子数的比例要大于90 %。有人提倡使用含有一定百分比非球形粒子，以减少焊膏的“塌陷”和小间隙焊盘之间的桥连。这种主张认为这些粒子具有一内部止动作用，可以阻止在热熔过程中焊剂熔化时粉末粒子的流散。但是很少有市场上提供焊膏吸取这一概念。多数制造厂家在减少

47、“塌陷”的手段上，是合适地选用流变调节剂。二、膏状助焊剂助焊剂中一般包括树脂、触变剂流变调节剂、溶剂、活性剂、抗氧化剂等，下面仅简单介绍一下触变剂与溶剂的作用。.流变调节剂流变调节剂也称粘度控制剂，它用来使之获得合适的焊膏粘度与沉积特性。用于网印布膏，选择调节剂必须是促进可印性，减少“塌陷” ，在重复印刷周期中，焊料粉末不会从 焊剂中别离出来。假设是焊膏由注射式涂分，那么流变调节剂必须起到防止堵塞注射的作用。 同时最小可能产生“挂珠”Stringing 现象。所谓“挂珠”现象是注射嘴在焊盘外表别离17 不利索而把部分粘在咀上的焊膏丝带到一个焊盘上。.溶剂所加的多数溶剂是作为焊剂活性剂的媒体，同

48、时可以改善焊膏的贮存寿命。这些挥发性组合必须是低毒性、 高闪点的物质。另外在焊膏干燥的工序中，溶剂也要求能全挥发掉不致产生溅射的现象。焊膏里任何残留的焊剂在热熔操作时均会强烈地沸腾，使之将焊料粒子散射在电路板上。性能指标与技术要求标准目前焊锡膏的标准一般均采用美国联合工业标准J-STD-005 Reqiurements for SolderPastes。主要的性能指标包括：坍塌性能，润湿性、锡珠试验、腐蚀性、粘度、金属含量工作寿命、贮存寿命等一 金属粉末百分含量金属的百分含量是指一定体积的焊膏沉积的焊料的量。金属百分含量常规是重量百分 比而不是体积百分比。 可惜体积是影响焊膏特性和焊点质量的主

49、要因素。焊料太少，其结果会造成多的针孔和增加“塌陷”产生。早期的焊膏的金属含量只有 70%重量和小于 25%体积。当前为了得到高质量的焊点，需要更高的重量百分率。用于丝网或漏模板用的焊膏，多数制造厂家推荐用90%金属含量的焊膏。为防止可能的堵塞，采取注射式分配时，则金属含量低至80-85%是必要的。标准则要求金属含量应在标称值的土 1%范围内。二合金粉末粒度形状、大小及分布前面提到焊锡膏的合金粉对粒度的要求是非常严格的，球形的锡粉必须在90%以上，否则会影响焊锡膏的印刷性能， 严重会引起空焊、焊点不饱满等问题。 粒度的大小与分布也 必须满足一定的要求，见表 111, 112。表11 1焊料粉规

50、格以及粒度与分布要求粒度单位： MicronsTypeNone Larger ThanLess than 1% Larger than80% Minimum between10%MaximumLess Than1160150150 7520280 s7575 45203504545 2520表11 2焊料粉规格以及粒度与分布要求单位：MicronsTypeNone Larger ThanLess than 1% Larger90% TypeNone Larger ThanLess than 1% Larger90% Minimum10%Maximum18thanbetweenLess Than

51、4403838202053025251515620151555三粘度焊膏的粘度是非常重要的参数，过高或太低的粘度会影响印刷、坍塌、 以及掉件元器件脱落等问题。焊锡膏的粘度通常用 Brookfield 或Malcom粘度计测量，按照涂布工艺标 准丝网的目数，刮刀的速度等，提出焊膏的粘度。对丝网印刷一般推荐粘度为200 000mpa.s,注射式用的焊膏会更低一些。 四锡珠试验本节广泛地讨论焊膏的特性。板面上分布孤立的焊料球，是在热熔焊以后出现的， 引起的原因较多。诸如，氧化物含量较高，塌陷严重，焊料粒子形状不佳，热熔焊之前干燥 不当等因素造成的。要是在清洗过程中不除去，会引起邻近导体之间的短路。严重的情况， 在焊点上留下的焊料体积可能不足以形成可靠的连接。五湿性试验焊锡膏的润湿性，表示焊膏中焊剂清洁金属外表和促进润