助焊剂产品的基本知识

助焊剂产品的基本知识一.表面贴装用助焊剂的要求具一定的化学活性具有良好的热稳定性具有良好的润湿性对焊料的扩展具有促进作用留存于基板的焊剂残渣,对基板无腐蚀性具有良好的清洗性氯的含有量在0.2%(W/W)以下.二.助焊剂的作用焊接工序:预热/焊料开始熔化/焊料合金形成/焊点形成/焊料固化作用:辅助热传异/去除氧化物/降低表面张力/防止再氧化说明:溶剂蒸发/受热,焊剂覆盖在基材和焊料表面,使传热均匀/放出活化剂与基材表面的离子状态的氧化物反应,去除氧化膜/使熔融焊料表面张力小,润湿良好/覆盖在高温焊料表面,控制氧化改善焊点质量.三.助焊剂的物理特性助焊剂的物理特性主要是指与焊接性能相关的溶点,沸点,软化点,玻化温度,蒸气压,表面张力,粘度,混合性等.四.助焊剂残渣产生的不良与对策1.助焊剂残渣会造成的问题A.对基板有一定的腐蚀性B.降低电导性,产生迁移或短路C.非导电性的固形物如侵入元件接触部会引起接合不良D.树脂残留过多,粘连灰尘及杂物E.影响产品的使用可靠性1.使用理由及对策A.选用合适的助焊剂,其活化剂活性适中B.使用焊后可形成保护膜的助焊剂C.使用焊后无树脂残留的助焊剂D.使用低固含量免清洗助焊剂E.焊接后清洗五.QQ-S-571E规定的焊剂分类代号代号焊剂类型S固体适度(无焊剂)R松香焊剂RMA弱活性松香焊剂RA活性松香或树脂焊剂AC不含松香或树脂的焊剂美国的合成树脂焊剂分类:SR非活性合成树脂,松香类SMAR中度活性合成树脂,松香类SAR活性合成树脂,松香类SSAR极活性合成树脂,松香类六.助焊剂喷涂方式和工艺因素喷涂方式有以下三种:1.超声喷涂:将频率大于20KHz的振荡电能通过压电陶瓷换能器转换成机械能,把焊剂雾化,经压力喷嘴到PCB上.2.2.丝网封方式:由微细,高密度小孔丝网的鼓旋转空气刀将焊剂喷出,由产3.生的喷雾,喷到PCB上.3.压力喷嘴喷涂:直接用压力和空气带焊剂从喷嘴喷出喷涂工艺因素:1.设定喷嘴的孔径,烽量,形状,喷嘴间距,避免重叠影响喷涂的均匀性.2.设定超声雾化器电压,以获取正常的雾化量.3.喷嘴运动速度的选择4.PCB传送带速度的设定5.焊剂的固含量要稳定6.设定相应的喷涂宽度七.助焊剂发泡式涂敷工艺参数选用(树脂型为例)内容喷涂方式1喷涂方式2喷涂方式3基本尺寸mm300x300x1.6350x300x1.6330x300x1.6传送速度m/min0.6--1.50--40.6--4传送方式无托架，无夹具无托架无托架发泡方式超声波充气电动泵直接发泡发泡直径(um）5010--15030--100发泡控制方式连续连续连续/间歇传送角度0--6°0--6°0--6°焊接消耗量ml/min≈34≈95≈15气压kg/cm2≤20.8--1.25--7焊接贮槽容量L231818八．免清洗助焊剂的主要特性1.可焊性好,焊点饱满,无焊珠,桥连等不良产生2.无毒,不污染环境,操作安全3.焊后板面干燥,无腐蚀性,不粘板4.焊后具有在线测试能力5.与SMD和PCB板有相应材料匹配性6.焊后有符合规定的表面绝缘电阻值(SIR)7.适应焊接工艺(浸焊,发泡,喷雾,涂敷等)助焊剂常见状况与分析一、焊后PCB板面残留多板子脏:1.焊接前未预热或预热温度过低(浸焊时，时间太短)。2.走板速度太快(FLUX未能充分挥发)。3.锡炉温度不够。4.锡液中加了防氧化剂或防氧化油造成的。5.助焊剂涂布太多。6.元件脚和板孔不成比例（孔太大）使助焊剂上升。9．FLUX使用过程中，较长时间未添加稀释剂。二、着火：1.波峰炉本身没有风刀,造成助焊剂涂布量过多,预热时滴到加热管上。2.风刀的角度不对(使助焊剂在PCB上涂布不均匀)。3.PCB上胶条太多,把胶条引燃了。4.走板速度太快(FLUX未完全挥发,FLUX滴下)或太慢(造成板面热温度太高)。5.工艺问题(PCB板材不好同时发热管与PCB距离太近)。三、腐蚀（元器件发绿，焊点发黑）1\预热不充分（预热温度低，走板速度快）造成FLUX残留多，有害物残留太多）。2\使用需要清洗的助焊剂，焊完后未清洗或未及时清洗。四、连电，漏电（绝缘性不好）1.PCB设计不合理，布线太近等。2.PCB阻焊膜质量不好，容易导电。五、漏焊，虚焊，连焊1.FLUX涂布的量太少或不均匀。2.部分焊盘或焊脚氧化严重。3.PCB布线不合理（元零件分布不合理）。4.发泡管堵塞，发泡不均匀，造成FLUX在PCB上涂布不均匀。5.手浸锡时操作方法不当。6.链条倾角不合理。7.波峰不平。六、焊点太亮或焊点不亮1．可通过选择光亮型或消光型的FLUX来解决此问题）；2．所用锡不好（如：锡含量太低等）。七、短路1）锡液造成短路：A、发生了连焊但未检出。B、锡液未达到正常工作温度，焊点间有“锡丝”搭桥。C、焊点间有细微锡珠搭桥。D、发生了连焊即架桥。2）PCB的问题：如：PCB本身阻焊膜脱落造成短路八、烟大，味大：1.FLUX本身的问题A、树脂：如果用普通树脂烟气较大B、溶剂：这里指FLUX所用溶剂的气味或刺激性气味可能较大C、活化剂：烟雾大、且有刺激性气味2.排风系统不完善九、飞溅、锡珠：1）工艺A、预热温度低（FLUX溶剂未完全挥发）B、走板速度快未达到预热效果C、链条倾角不好，锡液与PCB间有气泡，气泡爆裂后产生锡珠D、手浸锡时操作方法不当E、工作环境潮湿2）PCB板的问题A、板面潮湿，未经完全预热，或有水分产生B、PCB跑气的孔设计不合理，造成PCB与锡液间窝气C、PCB设计不合理，零件脚太密集造成窝气十、上锡不好,焊点不饱满1.使用的是双波峰工艺，一次过锡时FLUX中的有效分已完全挥发2.走板速度过慢，使预热温度过高3.FLUX涂布的不均匀。4.焊盘,元器件脚氧化严重，造成吃锡不良5.FLUX涂布太少；未能使PCB焊盘及元件脚完全浸润1.PCB设计不合理；造成元器件在PCB上的排布不合理，影响了部分元器件的上锡十一、FLUX发泡不好1.FLUX的选型不对2.发泡管孔过大或发泡槽的发泡区域过大3.气泵气压太低4.发泡管有管孔漏气或堵塞气孔的状况,造成发泡不均匀5.稀释剂添加过多十二、发泡太好1.气压太高2.发泡区域太小3.助焊槽中FLUX添加过多4.未及时添加稀释剂,造成FLUX浓度过高十三、FLUX的颜色有些无透明的FLUX中添加了少许感光型添加剂，此类添加剂遇光后变色，但不影响FLUX的焊接效果及性能；十四、PCB阻焊膜脱落、剥离或起泡1、80%以上的原因是PCB制造过程中出的问题A、清洗不干净B、劣质阻焊膜C、PCB板材与阻焊膜不匹配D、钻孔中有脏东西进入阻焊膜E、热风整平时过锡次数太多2、锡液温度或预热温度过高3、焊接时次数过多4、手浸锡操作时，PCB在锡液表面停留时间过长焊锡膏使用常见问题分析焊膏的回流焊接是用在SMT装配工艺中的主要板级互连方法，这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一起，这些特性包括易于加工、对各种SMT设计有广泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊接被用作为最重要的SMT元件级和板级互连方法的时候，它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战，事实上，回流焊接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT焊接材料，尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题，为发激发工业界研究出解决这一课题的新方法，我们分别对每个问题简要介绍如下：底面元件的固定双面回流焊接已采用多年，在此，先对第一面进行印刷布线，安装元件和软熔，然后翻过来对电路板的另一面进行加工处理，为了更加节省起见，某些工艺省去了对第一面的软熔，而是同时软熔顶面和底面，典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件，如芯片电容器和芯片电阻器，由于印刷电路板（PCB）的设计越来越复杂，装在底面上的元件也越来越大，结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。显然，元件脱落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件的垂直固定力不足，而垂直固定力不足可归因于元件重量增加，元件的可焊性差，焊剂的润湿性或焊料量不足等。其中，第一个因素是最根本的原因。如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在，就必须使用SMT粘结剂。显然，使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。未焊满未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满，这些因素包括：1，升温速度太快；2，焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢；3，金属负荷或固体含量太低；4，粉料粒度分布太广；5；焊剂表面张力太小。但是，坍落并非必然引起未焊满，在软熔时，熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能，焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。在此情况下，由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未满焊的常见原因：1，相对于焊点之间的空间而言，焊膏熔敷太多；2，加热温度过高；3，焊膏受热速度比电路板更快；4，焊剂润湿速度太快；5，焊剂蒸气压太低；6；焊剂的溶剂成分太高；7，焊剂树脂软化点太低。断续润湿焊料膜的断续润湿是指有水出现在光滑的表面上（1.4.5.），这是由于焊料能粘附在大多数的固体金属表面上，并且在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点，因此，在最初用熔化的焊料来覆盖表面时，会有断续润湿现象出现。亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩，不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。断续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起。由于有机物的热分解或无机物的水合作用而释放的水分都会产生气体。水蒸气是这些有关气体的最常见的成份，在焊接温度下，水蒸气具极强的氧化作用，能够氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面（典型的例子是在熔融焊料交界上的金属氧化物表面）。常见的情况是较高的焊接温度和较长的停留时间会导致更为严重的断续润湿现象，尤其是在基体金属之中，反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放。与此同时，较长的停留时间也会延长气体释放的时间。以上两方面都会增加释放出的气体量，消除断续润湿现象的方法是：1，降低焊接温度；2，缩短软熔的停留时间；3，采用流动的惰性气氛；4，降低污染程度。低残留物对不用清理的软熔工艺而言，为了获得装饰上或功能上的效果，常常要求低残留物，对功能要求方面的例子包括“通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与堆焊层之间或在插入接头与软熔焊接点附近的通孔之间实行电接触”，较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖，这会妨碍电连接的建立，在电路密度日益增加的情况下，这个问题越发受到人们的关注。显然，不用清理的低残留物焊膏是满足这个要求的一个理想的解决办法。然而，与此相关的软熔必要条件却使这个问题变得更加复杂化了。为了预测在不同级别的惰性软熔气氛中低残留物焊膏的焊接性能，提出一个半经验的模型，这个模型预示，随着氧含量的降低，焊接性能会迅速地改进，然后逐渐趋于平稳，实验结果表明，随着氧浓度的降低，焊接强度和焊膏的润湿能力会有所增加，此外，焊接强度也随焊剂中固体含量的增加而增加。实验数据所提出的模型是可比较的，并强有力地证明了模型是有效的，能够用以预测焊膏与材料的焊接性能，因此，可以断言，为了在焊接工艺中成功地采用不用清理的低残留物焊料，应当使用惰性的软熔气氛。间隙间隙是指在元件引线与电路板焊点之间没有形成焊接点。一般来说，这可归因于以下四方面的原因：1，焊料熔敷不足；2，引线共面性差；3，润湿不够；4，焊料损耗棗这是由预镀锡的印刷电路板上焊膏坍落，引线的芯吸作用（2.3.4）或焊点附近的通孔引起的,引线共面性问题是新的重量较轻的12密耳（μm）间距的四芯线扁平集成电路(QFP棗Quadflatpacks)的一个特别令人关注的问题,为了解决这个问题,提出了在装配之前用焊料来预涂覆焊点的方法(9),此法是扩大局部焊点的尺寸并沿着鼓起的焊料预覆盖区形成一个可控制的局部焊接区,并由此来抵偿引线共面性的变化和防止间隙