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无铅助焊剂的应用与推广

放大字体  缩小字体 发布日期:2010-12-24  浏览次数:692

(三)、无铅助焊剂的一些基本要求
通过对助焊剂作用与工作原理的分析,概括来讲,常用助焊剂应满足以下几点基本要求:
1、具有一定的化学活性(保证去除氧化层的能力);
2、具有良好的热稳定性(与普通助焊剂相比要求更高,无铅工艺较高的工作环境要求无铅助焊剂,在较高的焊锡温度下不分解、失效。);
3、具有良好的润湿性、对焊料的扩展具有促进作用(保证较好的焊接效果);
4、留存于基板的焊剂残渣,对焊后材质无腐蚀性(基于安全性能考虑,水清洗类或明示为清洗型焊剂应考虑在延缓清洗的过程中有较低的腐蚀性,或保证较长延缓期内的腐蚀性是较弱的。);
5、需具备良好的清洗性(不论是何类焊剂,不论是否是清洗型焊剂,都应具有良好的清洗性,如果在切实需要清洗的时候,都能够保证有适当的溶剂或清洗剂进行彻底的清洗;因为助焊剂的根本目的只是帮助焊接完成,而不是要在被焊接材质表面做一个不可去除的涂层。);
6、各类型焊剂应基本达到或超过相关国标、行标或其他标准对相关焊剂一些基本参数的规范要求;(达不到相关标准要求的焊剂,严格意义上讲是不合格的焊剂。);
7、焊剂的基本组份应对人体或环境无明显公害,或已知的潜在危害;(环保是当前一个世界性的课题,它关系到人体、环境的健康、安全,也关系到行业持续性发展的可能性。)。
三、目前常见无铅助焊剂的种类
根据无铅助焊剂的用途来分,目前常见的种类大概有以下几种:
(一)、电子装联用无铅助焊剂及其对工艺条件的要求
在电子装联方面,目前市场推广的多是低固态无铅助焊剂,其固态含量不低于5%,一般在8%左右,分析多家日本公司在中国市场推广的无铅助焊剂多数固含量在10%左右,普遍用户反映焊后残留多。与以往普通助焊剂相比,无铅助焊剂要求有更高的耐热性能,在经过较高的预热温度后仍有较好的表面活性及活化性能,但焊后的残留需很好的分解,不能造成板面的残留污染。按目前推广的种类来分,用在装联方面的无铅助焊剂大致可分为以下几种:免清洗无铅助焊剂、低固态无铅助焊剂、松香型无铅助焊剂、水清洗无铅助焊剂及水基无铅助焊剂等。
电子装联用无铅助焊剂对工艺条件的要求其实并不是特别高,在目前市场现有无铅设备条件下,基本可达到其使用要求,一般来讲为配合较高的波峰温度,预热时焊接面实际温度要达100-1100C,如果在PCB板走完预热区后能达到这个温度要求,走板速度的快慢可进行适当调控,速度并不是一成不变的,在过波峰时锡液温度比锡铅合金焊料高出约200C,所以无铅焊剂一定要确保在高温下仍有较好的活化性及浸润性能。根据实际的客人使用情况,将无铅波峰焊温度曲线图简单制作如下,仅供参考: 
(二)、搪锡用助焊剂
此类助焊剂适用于线材、变压器、线圈或其他元件管脚镀锡,可分为免清洗型与松香型两种,目前多数厂家使用免清洗型焊剂,并有以下几点要求:焊后无残留、对管脚无腐蚀、焊脚光亮、上锡快、易爬升、焊后管脚表面平滑无点状凹凸不平等。
(三)、线路板预涂层助焊剂
在印制线路板生产工序完成后,为防止线路板上焊盘的氧化,需要在其表面做一个涂层,这时所选用的助焊剂就是“线路板预涂层助焊剂”。目前,多数单面板及少数双面板都有做这样的一个涂层,在涂布工艺上多数为滚涂法;要求助焊剂涂布后在整个板面的分布均匀,板面光洁透明、无明显松香树脂涂布痕迹。
(四)、线路板热风整平助焊剂
此类助焊剂为双面或多层印制线路板制造工艺专用助焊剂,适用于双面板及多层板的整平喷锡工艺,它能够使锡液流动性能加强,上锡迅速、均匀且镀层极薄,不阻塞线路板贯穿孔,不易产生针孔而能够获得致密锡层。此类焊剂多数在焊后可适用清水洗涤。多数客户要求焊接时烟雾要少、活性要好、上锡面具有镜面光泽、锡润湿性佳、上锡速度快。目前可以采用刷涂、喷涂、鼓泡、滚涂等方法对此类焊剂进行涂布。
(五)、无铅焊锡丝用助焊剂。
在无铅焊锡丝用助焊剂的研发中,应该注意的问题有以下几个方面:
A、助焊剂的活化剂选择适当。针对无机活化剂与有机活化剂做选择时,尽量避免使用腐蚀性较强的无机酸或无机酸盐类活化剂;
B、助焊剂中活化剂的量要适中。不能一味追求上锡速度及可焊性能,而不顾焊接时的烟雾、毒害性,以及焊后残留后续腐蚀等状况出现的可能性。
C、助焊剂中表面活性剂选择要适当。好的表面活性剂可确保在焊接过程中有较好的铜锡润湿性,但同时必须考虑到使用中的烟雾、毒害性等。
D、助焊剂的残留物必须易于清洗。目前大多数的电子装联采用波峰焊接或SMT表面贴装焊接,焊锡丝仅做为焊接不良时的修补用品,不论何种焊锡丝焊后的残留物必须易于清洗,以达到与整个焊接面光洁度一致的效果。
E、在研制免清洗焊锡丝助焊剂时,不能因为没有松香(树脂)或松香(树脂)很少而添加其他腐蚀性较强的活化剂,或添加较多的表面活性剂,不但要保证焊后较少的残留物,更要注意焊后的可靠性能。
四、电子装联工艺过程中,助焊剂对焊接的影响及常见的不良状况原因分析:
助焊剂对焊接质量的影响很多,客户经常反映的由助焊剂引起的不良问题,主要有以下几个方面:
(一)、焊后线路板板面残留多、板子脏。
从助焊剂本身来讲,主要原因可能是助焊剂固含量高、不挥发物太多,而这些物质焊后残留在了板面上,从而造成板面残留多,另外从客户工艺及其他方面来分析有以下几个原因:
1.走板速度太快,造成焊接面预热不充分,助焊剂中本来可以挥发的物质未能充分挥发;
2.锡炉温度不够,在经过焊接高温的瞬间助焊剂中相关物质未能充分分解、挥发或升华;
3.锡炉中加了防氧化剂或防氧化油,焊接过程中这些物质沾到焊接面而造成的残留;
4.助焊剂涂敷的量太多,从而不能完全挥发;
5.线路板元件孔太大,在预热和焊接过程中使助焊剂上升到零件面造成残留;
6.有时虽然是使用免清洗助焊剂,但焊完之后仍然会有较明显残留,这可能是因为线路板焊接面本身有预涂松香(树脂)的保护层,这个保护层本来的分布是均匀的,所以在焊接前看不出来板面很脏,但经过焊接区时,这个均匀的涂层被破坏,从而造成板面很脏的状况出现;
7.线路板在设计时,预留过孔太少,造成助焊剂在经过预热及锡液时,造成助焊剂中易挥发物挥发不畅;
8.在使用过程中,较长时间未添加稀释剂,造成助焊剂本身的固含量升高;
(二)、上锡效果不好,有焊点吃锡不饱满或部分焊点虚焊及连焊。出现这种状况的原因主要有以下几个方面:
1、助焊剂活性不够,不能充分去除焊盘或元件管脚的氧化物;
2、助焊剂的润湿性能不够,使锡液在焊接面及元件管脚不能完全浸润,造成上锡不好或连焊。
3、使用的是双波峰工艺,第一次过锡时助焊剂中的有效成分已完全分解,在过第二次波峰时助焊剂已起不到去除氧化及浸润的作用;
4、预热温度过高,使活化剂提前激发活性,待过锡波时已没活性,或活性已很弱,因此造成上锡不良;
5、发泡或喷雾不恰当,造成助焊剂的涂布量太少或涂布不均匀,使焊接面不能完全被活化或润湿;
6、焊接面部分位置未沾到助焊剂,造成不能上锡;
7、波峰不平或其他原因造成焊接面区域性没有沾锡。
8、部分焊盘或焊脚氧化特别严重,助焊剂本身的活性不足以去除其氧化膜。
9、线路板在波峰炉中走板方向不对,有较密的成排焊点与锡波方向垂直过锡,造成了连焊。(如图所示)
 
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