一、 前言 氯氟烃(CFC)溶剂对环境的危害甚大,蒙特利尔议定书(Montreal Protocol)规定到1995年将全面禁用氯氟烃溶剂。 为了消除CFC之祸害,达到焊后免洗,目前工业界努力方向是面向替代性溶剂(包括水在内),或采用固体含量很低的助焊剂( Low Solid Content Flux),以达到免洗的目的。免洗是一个难以达到而需长时间努力和目标。替代性溶剂,因时间紧迫,必须有快速行动及成效才行。 免清洗技术有两种[1]:一是低固体免清洗焊剂,二是惰气焊接。 免清洗焊剂(No-Clean Fluxes)是减少使用CFC的一种方法。近向年来,免清洗焊剂已成为实际的替代折。许多工业专家认为到90年代中期,这种方法将用于50~60%的通用印制电路板(PCB)制造厂家²。因此研制免清洗焊剂是PCB用焊剂发展的一个重要方向。
二、 免清洗焊剂的展望和开发
1、 焊剂展望
简单地说,助焊剂由三组分组成:保持均匀的溶剂,用作高温溶剂的载体和能使表面润湿的活性剂。焊剂可根据组成、活性或化学成分来分类。按传统的化学成分分类, 有四种类型的焊剂:松香型(R),水溶型(WS),合成活化型(SA)和低固体型(LS)。前面三型,一般含有25%至35%(重量)非挥发性(固体)物质。低固体型含非挥发性物质少(1%至5%,重量)。由于固体量小且需要一定数量的活性剂,许多低固体焊剂(LSF)中的活性剂超进了载体。 在已出版的IPC助焊剂材料规范IPC-SF-818中,已开始按活性来分类焊剂。不管化学成分如何,焊剂可简单地分成三种主要类型:低活性(L)、中活性(M)和高活性(H)。标记为“M”或“H”的焊剂的腐蚀性焊剂。 低固体焊剂(LSFO的优点是取消了焊接后清洗,降低了加工成本手材料成本,节省了空间,省去了机器成本和保养费用,且简化了工艺。免清洗焊剂的特性要求; 残余物无粘性。 焊剂和残余物无腐蚀性。 有足够活性以保证合格的焊接质量。 无色和最少量的残余物。 与现有焊剂设备的匹配性。 虽然低固体焊剂已用于生产,但满足所有上述特性的LSF还没有研制出来。
2、 低固体焊剂的发展
低固体焊剂(LSF)是最近向年来研制的新型焊剂。这种焊剂固体含量非常低(<5%),可免去CFC清洗。 国外一些公司如阿尔法(Alpha)公司等研制了许多免清洗焊剂,但申请专利的较少,原因是不愿公开配方秘决。 免清洗焊剂是不含卤化物的。Alphagrillo Lotsysteme公司研制成了一种新型的无卤泡沫焊剂,可用于印制电路板的机械纤焊,它能以泡沫的形式涂敷,不留下腐蚀性残余物,同时进行在线电路测试(in line circuit test)也无问题。该无卤泡沫焊剂由溶剂,以碳原子数为4~12的一种或几种二元羧酸为基体的活性剂、松香或其它常用的添加剂,以及起泡剂组成。其中: 活性剂含量在35%以下。 松香和其它常用添加剂含量在2%以下。 起泡剂含量在0.2%~0.3%之间。 固体和起泡剂总含量在6%以下。 最佳的是非离子性表面活性物质,因离子性表面活性物质的泡沫高度(Schaumhohe—发泡剂的起泡高度)会对ph值产生影响。 所以最佳的起泡剂是聚乙二醇,高分子量酯,聚醚,乙氧基化全物和类似的混合物。该焊剂组成: 例1 已二酸 1.5%重量 癸二酸 0.5% 聚乙二醇单月桂酸酯 1.2% 松香 0.8% 总固体和起泡剂含量 4.0% 异丙醇 50.0% 乙醇 46.0% 乙氧基乙醇 50.% 该混合物作泡沫焊剂表明有极好的性质,可用作无残余物且无腐蚀性的焊剂,于在线电路测试中无缺陷. 例2 酒石酸 1.6% 癸二酸 0.6% 聚乙氧基链烷醇 1.5% 松香 1.0% 总固体和起泡剂含量 5.7% 异丙醇 45.0% 乙醇 44.4% 该混合物表明也有极好的性质. 例3 已二酸 1.6%(重量) 癸二酸 0.4% 聚乙氧基链烷醇 1.5% 合成蜡2000 0.5% 总固体和起泡剂含量 4.0% 异丙醇 75.0% 乙氧基乙醇 7.5% 乙醇 13.5% 乙氧基乙醇 5.0% 该混合物在泡沫形成、钎焊性以及不含残渣方面也有极好的性质,但与前两例相反,它完全溶于水。 例4 柠檬酸 25 富马酸 0.5% 聚乙二醇单月桂酸酯 1.0% 氧化石蜡A 1.5% 总固体和起泡剂含量 5. 0% 正丙醇 40.0% 乙二醇 15.0% 2-丁氧基乙醇 10.0% 异丙醇 30% 该混合物也具有极好的性质且完全溶于水。