助焊剂在波峰焊接中的作用

本文摘要:1.在波峰焊接中由助焊剂所引起的焊缺失现象⑴元神焊接任何金属在空气环境中其表面都将受到氧或其它含氧气体等的有所不同程度的化学浸蚀,在自然界金属的表面状态都不是洁净的单金属状态。因此,不管采行何种保护措施,其表面所展现出的焊性能都会是理想化的,只能靠金属本身的特性而不须要利用其它物质的协助(如助焊剂)超过理想化的焊效果完全是不有可能的。 即使不存在这种有可能,那也是在代价了高昂的成本代价后的结果,这似乎是不构建的。金属表面状态的不当,是所致元神焊接现象的关健因素。

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1.在波峰焊接中由助焊剂所引起的焊缺失现象⑴元神焊接任何金属在空气环境中其表面都将受到氧或其它含氧气体等的有所不同程度的化学浸蚀,在自然界金属的表面状态都不是洁净的单金属状态。因此,不管采行何种保护措施,其表面所展现出的焊性能都会是理想化的,只能靠金属本身的特性而不须要利用其它物质的协助(如助焊剂)超过理想化的焊效果完全是不有可能的。

即使不存在这种有可能,那也是在代价了高昂的成本代价后的结果,这似乎是不构建的。金属表面状态的不当,是所致元神焊接现象的关健因素。

在软钎相接过程中使用了助焊剂(液体的或气体的)后,就可借助助焊剂的起到来提供理想的洁净表面。被焊接表面的洁净度是所用助焊剂活性的函数。

60年代初以前,我国军用电子产品生产中广泛使用松香酒精不作助焊剂,由于该类助焊剂与许多金属反应的固有化学活性很弱,因而产品的虚焊现象尤其相当严重,完全出了众多公害。60年代初我国从原苏联引入的XX导弹末制导雷达生产线时,苏方还专门获取了该武器系统带上“秘密”级的专用助焊剂配方。国内许多军工单位在军品生产中还宁可坚决使用活性松香助焊剂+清除工艺,而停止使用活性较强的免除清除助焊剂,其目的就是为了防止元神焊接隐患给该武器系统可靠性带给相当严重的害后果危害。⑵金属化孔透孔不当当PCB和元器件可焊性皆超过拒绝(零交时间<1s)时,且波峰焊相接的工艺参数也适合的情况下所经常出现的金属化孔透孔不良现象时,其主要影响因素不应考虑到为助焊剂的漫流性和活性均差所致。

孔中未透入助焊剂时也是金属化孔透孔不当的原因。因此,在用于同一种助焊剂的情况下,使用助焊剂泡沫波峰涂覆方式时就容易再次发生金属化孔透孔不良现象,而使用助焊剂喷雾涂覆方式再次发生金属化孔透孔不良现象的概率就要低得多。

经常出现此现象的原因是喷雾涂覆方式易受挡住而经常出现浮孔性通畅所致。⑶桥连和纳钝助焊剂的性能好坏对波峰焊相接中桥连和拉尖等现象也有较小的影响。性能优良的助焊剂不仅不具备焊所必须的活性,而且还具备优良的维护坐落于挤压区内液态钎料不被水解的能力,这是增加PCB与钎料挤压过程中诱导桥连和纳钝的最重要措施之一,如图1右图。

在上谈中我们得出了一个讨论题:C线在焊接工号为:ZXA10-ADS2-CORZ(010502)时,基板上电容C415与C542、C413与C540之间邻接间隙皆为0.63mm(<1.27mm,归属于设计失当),用新的燃烧室开双波时在图2右图的A、B二处百分之百地再次发生桥连现象,而仅进第二波展开单波焊时,反而桥连发生率却十分小。只不过问题就出有在助焊剂上,主要原因不外乎是:①所用助焊剂在波峰焊相接过程在PCB挤压区内己无维护能力;②经过第一波峰的冲刷PCB板面上助焊剂已所剩无几。⑷PCB板面洁净度不当在波峰焊相接过程中助焊剂的化学成分和喷涂量与焊接后的离子瓦解浓度、表面绝缘电阻、洁净度不当以及产品在未来用于过程中的可靠性等具有必要的关系。

2.助焊剂在波峰焊相接工艺中的起到2.1准确运用助焊剂对保证产品质量的最重要意义助焊剂是波峰焊接中不可缺少的最重要材料,它对保证波峰焊相接效果和产品质量都起着关键性起到。较好的助焊剂材料及其功能的充分发挥,是提升生产效率、减少产品成本、提高产品系统可靠性的最重要手段。1.2助焊剂在波峰焊接中的起到一般情况下,被焊接金属和易熔融的钎料合金表面皆具备一层阻碍构成相连界面的薄锈膜。

该锈膜是不受环境风化的结果,并因环境和被焊接金属的有所不同,而有可能由氧化物、硫化物、碳化物或其它生锈产物构成。这些非金属生锈产物的起到相等于阻挡层。因此,在钎接前必需要将其清理掉。

在波峰焊相接过程中,助焊剂所起的起到总结一起主要功能如下:⑴除去被焊接基体金属表面的锈膜在被焊接金属表面的锈膜一般来说不水溶液任何溶液,无法象清理油脂那样将其杀掉,但是这些锈膜与某些材料再次发生化学反应,分解能水溶液液态助焊剂的化合物。就可除去锈膜超过净化被焊接金属表面的目的。这种化学反应可以是使助焊剂与锈膜分解水溶液助焊剂或助焊剂溶剂的另一种化合物,也可以是把金属锈膜还原成为洁净金属表面的化学反应。归属于第一种化学反应的助焊剂主要以松香恩助焊剂为代表。

洁净松香主要由松香酸和其它同分异构双萜酸构成。用于助焊剂时,一般来说用酒精(异丙醇)不作溶液,当在水解了的铜表面上涂抹上该助焊剂并冷却时,松香酸与氧化铜单质分解松香酸铜,它更容易和没反应的松香混合在一起,从而为钎料的润湿获取了洁净的金属表面。松香酸对氧化铜层下面的基体铜没任何侵蚀作用。当借助有机溶剂清理残余的助焊剂时,松香酸铜也一起被清理丢弃了。

作为第二种化学反应的例子是某些具备还原性气体。例如,氢气在高温下能还原成金属表面的氧化物,分解水并完全恢复洁净的金属表面。其化学反应通式可回应为:MO+H2=M+H2O⑵避免冷却过程中被焊接金属的二次水解波峰焊相接时,随着温度的增高,金属表面的再行水解现象也不会激化。

因此,助焊剂必需为已净化的金属表面获取维护。即助焊剂不应在整个金属表面构成一层薄膜,撕开金属,使其同空气阻隔,超过在钎相接的冷却过程中避免被焊接金属二次水解的起到。⑶减少液态钎料的表面张力钎相接区域中的助焊剂,需要以增进钎料漫流的方式影响表面能量均衡。减少液态钎料的表面张力,增大接触角。

金属表面不存在水解层时,液态钎料往往汇聚成球状,不与金属再次发生润湿。氧化物对钎料润湿的这种危害起到,是由于不存在着氧化物的金属表面的张力比金属本身的表面张力要较低得多的原因所致。γSF>γLF是液体润湿液体的基本条件。

白斑着水解膜的液体金属表面相比无水解膜的洁净表面,表面张力明显增大,导致γSF<γLF而经常出现不润湿现象。焊中用于助焊剂可以清理钎料和被焊接金属表面的水解膜,提高了润湿。

而且当液态钎料和被焊接金属表面白斑了一层助焊剂之后,它们之间的界面张力再次发生了变化,如图3右图。液态钎料中止漫流时的均衡方程式为:γSF=γLF+γLSCOSθCOSθ=(γSF-γLF)/γLS式中:γSF-被焊接金属和助焊剂之间的界面张力;γLF-液态钎料和助焊剂界面上的界面张力;γLS-液态钎料和被焊接金属之间的界面张力。

由上式由此可知,要提升润湿性(即增大θ角),必需减小γSF或增大γLF及γLS。助焊剂的起到除了清理被焊接金属表面氧化物使γSF减小外,另一个最重要起到即为增大液态间的界面张力γLF。⑷热传导一般被钎相接的相接头部都不存在不少间隙,在钎相接过程中,这些间隙中的空气起着防水的起到,从而造成热传导不当。

如果这些间隙被助焊剂堆充满著,则可加快热量的传送,很快超过热平衡。⑸增进液态钎料的漫流经过加压后的粘状助焊剂与波峰钎料认识后,活性激增,粘度急剧下降而在被焊接金属表面构成第二次漫流,并很快在被焊接金属表面铺展开来。助焊剂第二次漫流过程所构成的漫流作用力,可选在液态钎料上从拖了液态金属的漫流过程,如图4右图。

3理想助焊剂在波峰焊相接过程中的起到机理及模式3.1理想助焊剂的起到模式分析整个波峰焊相接的物理化学过程,助焊剂虽然参予了全过程,但是它在每一个区间所充分发挥的起到毕竟不一样的,如图5右图。而且有所不同类型的助焊剂,其参予物化过程的载体也是有所不同的,下面我们仅有以松香型助焊剂、活性松香助焊剂和免除清除型助焊剂分别来说明其明确的物化过程。3.2松香助焊剂在波峰焊相接过程中的起到机理松香助焊剂的起到机理和模式的叙述如图6右图。

3.3活性松香助焊剂在波峰焊接中的起到机理与模式松香助焊剂活性很弱,对被焊接金属表面洁净能力差,当被焊接金属表面可焊性并不大理想时,将广泛经常出现元神焊接、桥连等焊缺失。为解决上述缺失,提升焊质量和效率,将元神焊接和桥连现象尽量地降至低于,目前国内军用设备中还普遍用于活性松香助焊剂的原因就在此。活性松香助焊剂在波峰焊接中的起到机理与模式的叙述如图7右图。

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3.4免除清除助焊剂在波峰焊接中的起到机理与模式活性松香助焊剂液体含量低,波峰焊后残余物多,且残余物中有可能还所含并未分解成完了的离子性的活性物质,若不细心清理将遗害无穷。由于明冼中要大量用于ODS、VOC或消耗和污染水资源,对维护地球环境有利。

因此,目前在一些通用型电子产品生产中正大力推广免除清除助焊剂的应用于。免除清除助焊剂在波峰焊接中的起到机理与模式的叙述如图8右图。

免除清除助焊剂的工艺温度规范较为严苛,只有充份符合了其特性拒绝的条件下,才能充分发挥其幸焊接起到。因此,供货方必需获取原始的温度应用于特性。例如:比利时INTERFLUXELECTRONICS公司生产的IF2005M免除清除助焊剂就得出了原始的应用于温度规范值如下:加压温度为:95℃-130℃(元件面);钎料槽温度:低于为235℃,长时间为250℃,最低为275℃;PCB与熔融钎料认识时间有误4秒。

纵观现代电子设备的软钎相接(手工焊接、波峰焊和再行东流焊接)中,助焊剂从头到尾都扮演着了一个十分关键的角色。通过上述对波峰焊相接过程的叙述,不足以证明在软钎相接工艺中如何特别强调助焊剂的重要性都是不过份的。4在波峰焊接中如何评估助焊剂的能力指标4.1如何评价助焊剂助焊剂性能的优劣一般来说是使用特例两方面的起到能力来叙述:⑴活性:为了有效地展开软钎相接,助焊剂必需通过化学反应来净化被焊接金属表面,只有在充份净化后的表面,被焊接金属和熔融钎料之间才能构成有效地的冶金相连,才可根治虚焊等缺失。

因此,在评价助焊剂时活性是必需要充份注目的。⑵维护功能:在上述分析中可见助焊剂在波峰焊相接过程中的另一个极为重要的起到是助焊剂的维护功能。维护功能的构建在松香型助焊剂中是通过松香这一媒介来构建的,而在免除清除助焊剂中则是通过低沸溶剂这一媒质来贯彻始终的。

免除清除助焊剂中维护功能的高低对波峰焊相接的胜败关系相当大。而且该功能必需通过上机运营才能实地考察出来。

4.2如何解读助焊剂的腐蚀性从化学看作,每一种有效地的助焊剂皆必定在或许上具备腐蚀性,否则,它就无法从被焊接表面清除掉水解膜。我们所说的腐蚀性注目的是所指在已完成钎接后在装配件上残余的助焊剂及其残余物的化学危险性,并由此而确认助焊剂的化学系指标拒绝。5波峰焊接用助焊剂的特性拒绝及其能力的评估5.1供方不应获取的能力指数5.1.1化学系指标:供方每批递交的产品皆不应按表格1规定获取原始的化学系分析记录。

1加压温度范围(标明是元件面或是焊面)(℃)2拒绝的钎料槽工作温度范围(℃)3PCB与融熔钎料的大于认识时间(S)5.1.2应用性数据应用性数据内容闻表格2。化学系指标和应用性数据供方每批供货时皆必需按表格1、表格2格式堆单获取给用于方证实后副本,用于方指出必须时可亦须展开抽查。表格2助焊剂的应用于工艺数椐5.2用于方的动态能力试验(用于方竣工验收试验)用于方按特定的动态能力试验工艺规范(可由供方和用方联合协商证实),按照供方获取的应用于数据,上机展开焊试验,助焊剂不应保证下列拒绝:⑴对金属化孔透焊性较好;⑵焊缺陷率较低;⑶焊点洁净、轮廓的屋形好;⑷PCB板面的清洁度(助焊剂残留物、颗粒物、氯化物、碳化物和白色残留物)不应合乎IPC-A-610C之规定拒绝;⑸助焊剂残留物中的离子浓度不应<(1.5-5.0)μgNaCl/cm2;⑹绝缘电阻值(SIR)(电导法测电阻率)不应>2×106Ω-cm。

6.助焊剂的发展趋势IPC-CH-65BCN《清除指导》标准主席、合明科技董事长王琏先生在参加电子锡焊料分会年会上公开发表了对助焊剂发展趋势的一些看法与建议:王琏董事长回应:随着国内外电子制造业产品升级换代和新的工艺制作方式的产生,助焊剂在国内的总量在逐步上升和增加,与此同时,客户对助焊剂的全面技术指标和拒绝,有了广泛的提高,我们还须要在以下几个方面去提高助焊剂的综合指标,与国外助焊剂厂商相若:1.为顺应新的材料、金属合金、焊和被焊物而用于的助焊剂来确保新材料的前提下,需要构建较好、可信的焊;2.新的工艺应用于技术适应性,比方说,可选择波峰焊所用于的助焊剂,与传统助焊剂在指标上拒绝有所不同,也有待于我们从业人员展开提高;3.在环保安全性上,从将来发展的趋势上看,水基型助焊剂不会是将来助焊剂的终极发展方向和目标,同时水基型助焊剂的应用于又为业内同仁带给新的挑战和新的技术拒绝。


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