李鎮(zhèn)康環(huán)保型免清洗助焊劑課件

1、 環(huán)保型免清洗助焊劑的發(fā)展現(xiàn)狀及展望 匯 報 人： 李鎮(zhèn)康 指導老師： 杜長華電子微連接技術(shù)與材料Material science環(huán)保型免清洗助焊劑設計原理2環(huán)保型免清洗助焊劑的作用機理 3環(huán)保型免清洗助焊劑的理化指標 4匯 報 提 綱環(huán)保型免清洗助焊劑的分類及發(fā)展現(xiàn)狀 5環(huán)保型免清洗助焊劑的展望 6背景4電子微連接技術(shù)與材料Material science重慶理工大學一、背景 隨著現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，助焊劑的用量越來越大，而且質(zhì)量要求也越來越高。傳統(tǒng)的松香基型助焊劑，其焊后殘留多、腐蝕性大、外觀欠佳，必須用氟里昂或氯化烴清洗印制板，而氟氯化烴對人體有極大損害，并且導致大氣中臭氧層的損

2、耗，致使全球氣候變暖。所以，為了保護臭氧層和滿足SMT高密度組裝的要求，環(huán)保型免清洗助焊劑不可避免的成為了這一研究領(lǐng)域的熱點。 近幾年的低固免清洗助焊劑大多采用有機溶劑，所以含有揮發(fā)性有機化合物（VOC）；盡管他們不會對大氣臭氧層產(chǎn)生破壞作用，但他們散發(fā)在低層大氣中時，會形成光化學煙霧，對人類健康是有危害的。因此環(huán)保型無VOC的免清洗助焊劑應運而生。Material science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料 環(huán)保型免洗助焊劑由溶劑、活性劑及其他助劑組成，正因為它具有低固含量，活性物質(zhì)含量必然少，要達到同樣焊接效果，助焊劑的活性部分必具有以下特點。 1.組分活性的持續(xù)性 一般有機物分解溫度

3、低，需尋找焊接初期有活性，焊接后期仍顯示活性的物質(zhì)，通常采用復合活性劑。 2.活性組分的多功能性 免洗助焊劑既然固含量低，其活性物質(zhì)必然顯示多功能，才能滿足焊接需要。例如某種活性物質(zhì)既具有還原性，又具有優(yōu)良的潤濕性，以降低表面張力，提高擴展率。 Material science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料 3.活性組分多樣性 助焊劑活性成分往往是一種復雜的體系，依據(jù)助焊機理，它需要有還原劑，潤濕劑、表面活性劑、抗氧化荊 緩蝕劑、發(fā)泡劑等，除了具有種類繁多的特點以外，它在組分上也是相互依賴相互搭配的。 4.助焊劑指標相互矛盾性 擴展率與銅板腐蝕是助焊劑的技術(shù)指標，從焊接效果看，希望擴展率高，

4、但往往腐蝕性相應就大一些，所以這兩個指標是相互矛盾的。例如銅片蝕劑常具有P電子；它能與銅生成絡合物因而抑制助焊劑對銅板的腐蝕，但絡合物的形成又使擴展率大大降低，要使這兩者矛盾得到解決，必須合理選擇緩蝕劑種類及其含量。 5.高溫下的環(huán)保性 環(huán)保型免清洗助焊劑必須在高溫下產(chǎn)生的煙霧小，不產(chǎn)生有毒氣體和強烈的刺激氣味，有利于環(huán)境保護和生產(chǎn)人員的身心健康。同時，焊后殘留物少，易去除，腐蝕性小，不吸濕，不導電，不沾手。 此外，免洗助焊劑含大量溶劑，要求溶劑汽化溫度與活性物質(zhì)活化溫度相匹配。Material science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料三、環(huán)保型免清洗助焊劑的作用機理圖一：不涂覆和涂覆免

5、清洗助焊劑情況下的鋪展情況對比 當沒有使用免清洗釬劑時，在母材和釬料液體表面均包裹著一層氧化膜，阻礙了固液界面原子間的相互接近，使液態(tài)釬料與母材不潤濕，如圖一所示。使用釬劑后，清除了在母材和液體釬料表面的氧化膜，使固/液界面之間金屬原子相互接近到能產(chǎn)生鍵合的距離，同時降低固/液和液/氣相之間的界面張力，故液態(tài)釬料能潤濕母材。Material science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料 環(huán)保型免清洗助焊劑的作用 在釬焊連接過程中，免清洗助焊劑的主要作用如下： 清除金屬表面的氧化物 環(huán)保型免清洗助焊劑中活性物質(zhì) 能與包裹在母材表面和釬料液體表面的金屬氧化物迅速發(fā)生化學反應，使新鮮的金屬裸露出來

6、，使界面金屬原子接近到發(fā)生鍵合作用的距離，從而產(chǎn)生新的金屬鍵。Material science重慶理工大學 保護焊區(qū)，避免高溫下金屬表面的再氧化 利用釬劑的成膜性，使之在金屬表面形成薄薄的保護膜，這種薄膜覆蓋在金屬表面上，將空氣和金屬隔絕開來，因而能在釬焊過程中避免高溫下焊區(qū)金屬表面的再氧化。 改善焊接區(qū)熱量的傳遞和平衡 在釬焊連接過程中，由于釬劑的熔化溫度低于釬料的熔化溫度，液體釬劑具有良好的傳熱性和揮發(fā)性。因此，借助于釬劑，可將熱能從熱源迅速傳遞到被焊區(qū)域，同時在被焊區(qū)域能加快熱量的傳遞并使溫度均衡，可以避免焊區(qū)局部過熱而造成損壞，并形成良好的連接質(zhì)量。電子微連接技術(shù)與材料Material

7、 science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料五、環(huán)保型免清洗助焊劑的分類及發(fā)展現(xiàn)狀 環(huán)保型免清洗助焊劑必須是在充分發(fā)揮助焊性能的條件下，對環(huán)境的危害盡量降到最低，所以該助焊劑配方中不能采用有機溶劑或者其他對環(huán)境有危害的成分。其主要分為低松香型免清洗助焊劑和無松香型助焊劑。 1. 低松香型免清洗助焊劑 1.1 低松香型免清洗助焊劑的組成 低松香型免清洗助焊劑主要由松香、活性劑和溶劑組成的，添加的其他助劑有緩蝕劑、消光劑、發(fā)泡劑等。Material science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料 其他助劑 包括潤濕劑、抗氧化劑、緩蝕劑和發(fā)泡劑等，功能原理與其他釬劑中的助劑相同，但配合時應注意整

8、體的協(xié)調(diào)性和質(zhì)量分配。 目前采用較多的是弱有機酸，例如選用脂肪族二元酸、芳香酸或氨基酸等多種有機酸作為復合活性劑。在釬焊過程中，任何有機酸與金屬氧化物反應均生成有機鹽和水，反應的通式為：Material science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料1.2 低松香型免清洗助焊劑的研究進展 最近，國產(chǎn)的免清洗松香水/助焊劑就是一種環(huán)保型免清洗助焊劑，主要體現(xiàn)在低煙、刺鼻味小、不污染工作環(huán)境、不影響人體健康。 該松香水具有高活性、抗氧化能力強、易干；焊點飽滿圓滑，無連焊、虛焊等現(xiàn)象；焊后板面無殘漬、不粘手，表面阻抗高等特點，是專門為PCB板的后處理涂覆而設計的。下圖是焊邦牌免清洗松香水/助焊劑。M

9、aterial science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料 此外，漢高集團電子部推出的低松香型免清洗助焊劑MF101、MFR301；MF101采用水基、高活性、免清洗配方，滿足法規(guī)規(guī)定的可揮發(fā)性有機物含量1 的要求(VOCfree)，該產(chǎn)品可用于低可焊性材料表面，其配方可有效地抑制錫珠的產(chǎn)生，甚至消除其產(chǎn)生的可能性；同時有不易燃的特性； MFR301具有持續(xù)穩(wěn)定的活性，是傳統(tǒng)含鉛和SMD組件快速焊接的理想材料，可以確保在通過波峰焊出口處適宜消耗的特性，減少橋連，拉尖和midpad錫珠的產(chǎn)生。MFR301可用于發(fā)泡及噴霧應用，并具有極好的工藝窗口，最小殘留等優(yōu)點。下圖為該系列產(chǎn)品的介紹。Ma

10、terial science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料Material science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料2.無松香型免清洗助焊劑2.1無松香型免清洗助焊劑的組成 該類助焊劑組成上不含松香；其成膜劑采用烴、酯類物質(zhì)等物質(zhì)；活性劑也是多采用復合型；溶劑不含VOC。目前水基無VOC免清洗助焊劑是研究熱點。2.2無松香型免清洗助焊劑的研究進展 北京工業(yè)大學材料學院先進電子連接材料實驗室徐冬霞、雷永平等人研制出一種以水作為溶劑（水在助焊劑中比例超過80%），有機酸丁二酸、己二酸和順丁烯二酸作為復合活性劑，不含VOC的水基免清洗助焊劑，使用Sn一38Ag一0.7Cu無鉛釬料，對該助焊劑

11、進行了性能檢測。結(jié)果表明：常溫下，該助焊劑為無色透明液體，穩(wěn)定性良好，無黏性，并且不含鹵化物；該助焊劑不揮發(fā)物含量較低，說明焊后殘留物少；平均擴展率為801，與含VOC的助焊劑具有同樣良好的焊接性。Material science重慶理工大學電子微連接技術(shù)與材料2.3無VOCs水基免清洗助焊劑的應用 無VOCs水基免清洗助焊劑由于選用去離子水作為溶劑，水在助焊劑的成分比例中占80%以上，這與以往使用醇類作為主要溶劑的助焊劑在密度、固體含量等方面有很大不同，使得它在波峰焊的應用中具有一些需要注意的問題。 2.3.1.助焊劑涂覆方式 免清洗或無殘余物的助焊劑，其固體含量一般低于5%，低固含量的則要求低于2%，這是一個致使它們不適合應用于發(fā)泡法涂覆的典型特征。在低固體含量的焊劑中將起泡成分充分混合是非常困難的，因為它們的起泡性很差。噴霧法是首選的免清洗焊接工藝的涂覆焊劑方法，它是唯一可以精確控制焊劑沉淀量的涂覆技術(shù)。助焊劑涂覆方式是使用超聲波式噴霧法和噴嘴噴霧法，可使免清洗助焊劑均勻地涂布在PCB 上，保證表面組裝元器件的焊接質(zhì)量。 重慶理工大學Material science電子微連接技術(shù)與材料2.3.2預熱