李镇康环保型免清洗助焊剂课件

1、 环保型免清洗助焊剂的发展现状及展望 汇 报 人： 李镇康 指导老师： 杜长华电子微连接技术与材料Material science环保型免清洗助焊剂设计原理2环保型免清洗助焊剂的作用机理 3环保型免清洗助焊剂的理化指标 4汇 报 提 纲环保型免清洗助焊剂的分类及发展现状 5环保型免清洗助焊剂的展望 6背景4电子微连接技术与材料Material science重庆理工大学一、背景 随着现代电子信息产业的迅猛发展，助焊剂的用量越来越大，而且质量要求也越来越高。传统的松香基型助焊剂，其焊后残留多、腐蚀性大、外观欠佳，必须用氟里昂或氯化烃清洗印制板，而氟氯化烃对人体有极大损害，并且导致大气中臭氧层的损

2、耗，致使全球气候变暖。所以，为了保护臭氧层和满足SMT高密度组装的要求，环保型免清洗助焊剂不可避免的成为了这一研究领域的热点。 近几年的低固免清洗助焊剂大多采用有机溶剂，所以含有挥发性有机化合物（VOC）；尽管他们不会对大气臭氧层产生破坏作用，但他们散发在低层大气中时，会形成光化学烟雾，对人类健康是有危害的。因此环保型无VOC的免清洗助焊剂应运而生。Material science重庆理工大学电子微连接技术与材料 环保型免洗助焊剂由溶剂、活性剂及其他助剂组成，正因为它具有低固含量，活性物质含量必然少，要达到同样焊接效果，助焊剂的活性部分必具有以下特点。 1.组分活性的持续性 一般有机物分解温度

3、低，需寻找焊接初期有活性，焊接后期仍显示活性的物质，通常采用复合活性剂。 2.活性组分的多功能性 免洗助焊剂既然固含量低，其活性物质必然显示多功能，才能满足焊接需要。例如某种活性物质既具有还原性，又具有优良的润湿性，以降低表面张力，提高扩展率。 Material science重庆理工大学电子微连接技术与材料 3.活性组分多样性 助焊剂活性成分往往是一种复杂的体系，依据助焊机理，它需要有还原剂，润湿剂、表面活性剂、抗氧化荆 缓蚀剂、发泡剂等，除了具有种类繁多的特点以外，它在组分上也是相互依赖相互搭配的。 4.助焊剂指标相互矛盾性 扩展率与铜板腐蚀是助焊剂的技术指标，从焊接效果看，希望扩展率高，

4、但往往腐蚀性相应就大一些，所以这两个指标是相互矛盾的。例如铜片蚀剂常具有P电子；它能与铜生成络合物因而抑制助焊剂对铜板的腐蚀，但络合物的形成又使扩展率大大降低，要使这两者矛盾得到解决，必须合理选择缓蚀剂种类及其含量。 5.高温下的环保性 环保型免清洗助焊剂必须在高温下产生的烟雾小，不产生有毒气体和强烈的刺激气味，有利于环境保护和生产人员的身心健康。同时，焊后残留物少，易去除，腐蚀性小，不吸湿，不导电，不沾手。 此外，免洗助焊剂含大量溶剂，要求溶剂汽化温度与活性物质活化温度相匹配。Material science重庆理工大学电子微连接技术与材料三、环保型免清洗助焊剂的作用机理图一：不涂覆和涂覆免

5、清洗助焊剂情况下的铺展情况对比 当没有使用免清洗钎剂时，在母材和钎料液体表面均包裹着一层氧化膜，阻碍了固液界面原子间的相互接近，使液态钎料与母材不润湿，如图一所示。使用钎剂后，清除了在母材和液体钎料表面的氧化膜，使固/液界面之间金属原子相互接近到能产生键合的距离，同时降低固/液和液/气相之间的界面张力，故液态钎料能润湿母材。Material science重庆理工大学电子微连接技术与材料 环保型免清洗助焊剂的作用 在钎焊连接过程中，免清洗助焊剂的主要作用如下： 清除金属表面的氧化物 环保型免清洗助焊剂中活性物质 能与包裹在母材表面和钎料液体表面的金属氧化物迅速发生化学反应，使新鲜的金属裸露出来

6、，使界面金属原子接近到发生键合作用的距离，从而产生新的金属键。Material science重庆理工大学 保护焊区，避免高温下金属表面的再氧化 利用钎剂的成膜性，使之在金属表面形成薄薄的保护膜，这种薄膜覆盖在金属表面上，将空气和金属隔绝开来，因而能在钎焊过程中避免高温下焊区金属表面的再氧化。 改善焊接区热量的传递和平衡 在钎焊连接过程中，由于钎剂的熔化温度低于钎料的熔化温度，液体钎剂具有良好的传热性和挥发性。因此，借助于钎剂，可将热能从热源迅速传递到被焊区域，同时在被焊区域能加快热量的传递并使温度均衡，可以避免焊区局部过热而造成损坏，并形成良好的连接质量。电子微连接技术与材料Material

7、 science重庆理工大学电子微连接技术与材料五、环保型免清洗助焊剂的分类及发展现状 环保型免清洗助焊剂必须是在充分发挥助焊性能的条件下，对环境的危害尽量降到最低，所以该助焊剂配方中不能采用有机溶剂或者其他对环境有危害的成分。其主要分为低松香型免清洗助焊剂和无松香型助焊剂。 1. 低松香型免清洗助焊剂 1.1 低松香型免清洗助焊剂的组成 低松香型免清洗助焊剂主要由松香、活性剂和溶剂组成的，添加的其他助剂有缓蚀剂、消光剂、发泡剂等。Material science重庆理工大学电子微连接技术与材料 其他助剂 包括润湿剂、抗氧化剂、缓蚀剂和发泡剂等，功能原理与其他钎剂中的助剂相同，但配合时应注意整

8、体的协调性和质量分配。 目前采用较多的是弱有机酸，例如选用脂肪族二元酸、芳香酸或氨基酸等多种有机酸作为复合活性剂。在钎焊过程中，任何有机酸与金属氧化物反应均生成有机盐和水，反应的通式为：Material science重庆理工大学电子微连接技术与材料1.2 低松香型免清洗助焊剂的研究进展 最近，国产的免清洗松香水/助焊剂就是一种环保型免清洗助焊剂，主要体现在低烟、刺鼻味小、不污染工作环境、不影响人体健康。 该松香水具有高活性、抗氧化能力强、易干；焊点饱满圆滑，无连焊、虚焊等现象；焊后板面无残渍、不粘手，表面阻抗高等特点，是专门为PCB板的后处理涂覆而设计的。下图是焊邦牌免清洗松香水/助焊剂。M

9、aterial science重庆理工大学电子微连接技术与材料 此外，汉高集团电子部推出的低松香型免清洗助焊剂MF101、MFR301；MF101采用水基、高活性、免清洗配方，满足法规规定的可挥发性有机物含量1 的要求(VOCfree)，该产品可用于低可焊性材料表面，其配方可有效地抑制锡珠的产生，甚至消除其产生的可能性；同时有不易燃的特性； MFR301具有持续稳定的活性，是传统含铅和SMD组件快速焊接的理想材料，可以确保在通过波峰焊出口处适宜消耗的特性，减少桥连，拉尖和midpad锡珠的产生。MFR301可用于发泡及喷雾应用，并具有极好的工艺窗口，最小残留等优点。下图为该系列产品的介绍。Ma

10、terial science重庆理工大学电子微连接技术与材料Material science重庆理工大学电子微连接技术与材料2.无松香型免清洗助焊剂2.1无松香型免清洗助焊剂的组成 该类助焊剂组成上不含松香；其成膜剂采用烃、酯类物质等物质；活性剂也是多采用复合型；溶剂不含VOC。目前水基无VOC免清洗助焊剂是研究热点。2.2无松香型免清洗助焊剂的研究进展 北京工业大学材料学院先进电子连接材料实验室徐冬霞、雷永平等人研制出一种以水作为溶剂（水在助焊剂中比例超过80%），有机酸丁二酸、己二酸和顺丁烯二酸作为复合活性剂，不含VOC的水基免清洗助焊剂，使用Sn一38Ag一0.7Cu无铅钎料，对该助焊剂

11、进行了性能检测。结果表明：常温下，该助焊剂为无色透明液体，稳定性良好，无黏性，并且不含卤化物；该助焊剂不挥发物含量较低，说明焊后残留物少；平均扩展率为801，与含VOC的助焊剂具有同样良好的焊接性。Material science重庆理工大学电子微连接技术与材料2.3无VOCs水基免清洗助焊剂的应用 无VOCs水基免清洗助焊剂由于选用去离子水作为溶剂，水在助焊剂的成分比例中占80%以上，这与以往使用醇类作为主要溶剂的助焊剂在密度、固体含量等方面有很大不同，使得它在波峰焊的应用中具有一些需要注意的问题。 2.3.1.助焊剂涂覆方式 免清洗或无残余物的助焊剂，其固体含量一般低于5%，低固含量的则要求低于2%，这是一个致使它们不适合应用于发泡法涂覆的典型特征。在低固体含量的焊剂中将起泡成分充分混合是非常困难的，因为它们的起泡性很差。喷雾法是首选的免清洗焊接工艺的涂覆焊剂方法，它是唯一可以精确控制焊剂沉淀量的涂覆技术。助焊剂涂覆方式是使用超声波式喷雾法和喷嘴喷雾法，可使免清洗助焊剂均匀地涂布在PCB 上，保证表面组装元器件的焊接质量。 重庆理工大学Material science电子微连接技术与材料2.3.2预热