助焊剂各成分作用浅析

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1、助焊剂各成分作用浅析摘要：根据助焊剂的研究现状，文章对助焊剂各主要成分的作用进行了介绍，主要阐述了其中活性成分的作用及机理，并对助焊剂性能改进提高的方法及方向进行了归纳和展望。助焊剂在PCB行业中应用极广，其品质直接影响电子工业的整个生产过程和产品质量。随着RoHS和WEEE指令的实行，无铅化对助焊剂的性能提出了更高的要求，助焊剂已由传统的松香型向无卤、无松香、免清洗、低固含量方向发展，其组成也随之发生了相应的变化，各组分的相互作用，使助焊剂的性能更加优良。1助焊剂的基本组成国内外助焊剂一般由活化剂、溶剂、表面活性剂和特殊成分组成。特殊成分包括缓蚀剂、防氧化剂、成

2、膜剂等。2助焊剂各成分的作用被焊金属工件表面存在氧化物、灰尘等污垢，阻碍工件基体金属和焊料之间以原子状态相互扩散，因此必须清除氧化物等以使表面清洁露出金属基体，但是被清洁的金属基体表面的原子在大气中又立刻被氧化，在焊接温度下，氧化速度更快。所以在焊接过程中加入助焊剂，用来协助提供没有氧化层的金属表面，并保持这些表面的无氧化物状态，直到焊锡与金属表面完成焊接过程。同时依靠焊剂的化学作用，与被焊金属表面的氧化物化合，在焊接温度下形成液态化台物，使被焊金属部位表面的金属原子与熔融焊料的原子相互扩散，以达到锡焊连接的目的。在焊接过程中助焊剂还能促进焊锡的流动和扩散，通过减

3、小表面不平度来影响焊锡表面张力在焊锡扩散方向上的平衡。理想的助焊剂除化学活性外，还要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等。助焊剂的上述作用都是通过其中的活化剂、溶剂、表面活性剂等成分的作用来实现的。2.1活化剂的作用机理活化剂主要作用是在焊接温度下去除焊盘和焊料表面的氧化物，并形成保护层，防止基体的再次氧化，从而提高焊料和焊盘之间的润湿性。助焊剂活化剂的成分一般为氢气、无机盐、酸类和胺类，以及它们的复配组合物。2.1.1氢气、无机盐氢气和无机盐如氯化亚锡、氯化锌[1]、氯化铵[2

4、]等是利用其还原性与氧化物反应，如：气体助焊剂中的氢气，在焊接之后水是其唯一的残留物；而且氢的还原作用能有效地清除金属表面的氧化物，把氧化物转化为水。MxOy＋yH2＝xM＋yH2O同时，氢还为金属表面提供保护气体，防止金属表面在焊接完成之前再氧化。2.1.2有机酸酸类活性剂（如卤酸、羧酸、磺酸）主要是因为H+和氧化物反应，例如[3]：有机酸的羧基和金属离子以金属皂的形式除去焊盘和焊料的氧化膜：CuO＋2RCOOH→Cu(RCOO)2＋H2O随后有机酸铜发生分解，吸收氢气，并生成有机酸与金属铜：Cu(RCOO)2＋H2＋M→2RCOOH＋M－Cu松香（Coloph

5、ony）用分子式表示为C19H29COOH，由于它含有羧基，使得它在一定的温度下，有一定的助焊作用；同时松香是一种大分子多环化合物，因此它具有一定的成膜性，在焊接过程中传递热量和起覆盖作用，能保护去除氧化膜后的金属不再重新被氧化。现在有单一有机酸作活化剂，也有混酸用作活化剂。这些酸的沸点和分解温度有一定的差异，这样组合，可以使助焊剂的沸点和活化剂分解温度呈一个较大的区间分布。2.1.3有机卤化物如羧酸卤化物、有机胺的氢卤酸盐。张银雪[4]以溴化水杨酸为活化剂，它在钎焊温度时，可热分解出溴化氢和水杨酸溶解基体金属表面的氧化物；并且水杨酸的羟基、羧基在钎焊时可与JH树

6、脂反应交联成高分子树脂膜，覆盖在焊点表面。有机胺的氢卤酸盐如盐酸苯胺，在焊接时，熔融的助焊剂与基板的铜进行反应，并产生CuC12和铜络合物。结果生成的铜化合物主要与熔融的焊料中的锡产生反应生成了金属铜，这些铜立即熔解到焊料之中，通过这些反应和铜在焊料中的熔解，使焊料在铜板上流布。反应如下[5]：Cu＋2C6H5NH2?HCl→CuCl2＋2C6H5NH2＋H2CuCl2＋2C6H5NH2?HCl→Cu[C6H5NH3]2Cl42.1.4有机胺与酸复配使用有机胺本身含有氨基-NH︰具有活性，加入有机胺可促进焊接效果。为了减小助焊剂对铜板的腐蚀作用，可在配制的助焊剂中

7、加入一定量的缓蚀剂，缓蚀剂通常选择有机胺。有机酸和有机胺混合会发生中和反应，生成中和产物。这种中和产物是不稳定的，在焊接温度下会迅速分解，重新生成有机酸和有机胺，这样就能保证有机酸原有的活性，焊接结束后，剩余的有机酸又会被有机胺中和，使残留物的酸性下降，减少腐蚀。因此加入了有机胺类以后，不仅可以调节助焊剂的酸度，可以使焊点光亮，在不降低焊剂活性的情况下，焊后腐蚀性降至最低[6]。目前，这方面最适宜的是将润湿能力较强的有机胺和有机酸结合起来使用。如薛树满等人在专利[7]中介绍了以脂肪族二元酸、芳香酸或氨基酸为活性成分复配的助焊剂。此外，在焊剂中加入少量的甘油，不仅有

8、助于焊剂的