助被两🔞个男人绑着玩好爽🌈焊劑(jì)的介紹和案例(li)分享
上傳時間(jian):2014-5-10 15:50:42 作者:昊瑞電子(zǐ)
助焊劑的介紹(shào)和波峰焊焊接(jie)理論
金屬同空(kong)氣接觸以後,表(biao)面就會生成一(yī)層氧化膜。溫度(du)越高,氧💰化越厲(lì)害。這層氧化膜(mo)會阻止液态
焊錫對金屬(shu)的浸潤作用,好(hao)像玻璃粘上油(yóu)就會使✍️水不能(neng)🔆潤濕一樣。助焊(han)劑就是用于清(qing)除氧化膜,保
證焊錫浸潤(run)的一種化學劑(ji)。 FLUX這個字是來自(zi)拉丁文🔴,是“流👈動(dong)”的意❓思
助焊劑(jì)的作用:
1.除(chu)氧化膜。其實質(zhì)是助焊劑中的(de)酸類同氧化物(wù)發生還原反應(ying),從而除去氧化(huà)膜。反應後的生(sheng)成物
變成(chéng)懸浮的渣,漂浮(fú)在焊料表面。
2.防止氧化。液(ye)态的焊錫和加(jia)熱的焊件金屬(shǔ)都容易與✏️空氣(qi)中的氧接觸而(er)氧化。助焊劑溶(róng)化後,形成
漂浮在焊料表(biǎo)面的隔離層,防(fáng)止了焊接面的(de)氧化。
3.減小(xiao)表面張力。增加(jiā)焊錫的流動性(xìng),有助于焊錫的(de)潤濕。
4.使焊(han)點美觀。
對助焊劑的(de)要求
對助焊劑(jì)的要求:
1. 熔(rong)點應低于焊料(liào)。
2. 表面張力(li),粘度,比重小于(yu)焊料。
3. 殘渣(zha)容易清除或者(zhe)不需去除。
4. 不能腐蝕母材(cai)
5. 不産生有(you)害氣體和刺激(ji)性味道。
助焊劑(ji)的最主要的任(ren)務是除去金屬(shǔ)氧化物。助焊劑(jì)反應🛀的最㊙️通常(chang)的類型是酸基(ji)反應。
在
助(zhu)焊劑和金屬氧(yǎng)化物之間的反(fan)應可由下面簡(jiǎn)單的方程式舉(jǔ)例說明
1.
1.酸基反(fan)應
助焊劑(jì)的組成
1
。成膜劑
保護(hù)劑覆蓋在焊接(jiē)部位,在焊接過(guo)程中起防止氧(yang)化作用的🏃♂️物🥰質(zhì),焊接完成後,能(néng)形成一層
保護膜。常用松(song)香用保護劑,也(ye)可以添加少量(liàng)的高分子成膜(mó)物質。
2
。活化劑
焊(han)劑去除氧化物(wu)的能力主要依(yī)靠有機酸對氧(yang)化物的溶❓解㊙️作(zuo)用,這種作用由(yóu)活化劑完成。活(huo)
化劑一般選用(yong)具有一定熱穩(wěn)定性的有機酸(suān)。
3
。擴散劑(表面活(huó)性劑)
擴散劑可(ke)以改善焊劑的(de)流動性和潤濕(shi)性,其作用是降(jiàng)低🔞焊劑的表面(mian)張力,并引導焊(hàn)料向四
周(zhou)擴散,從面形成(cheng)光滑的焊點,還(hai)能促進毛細管(guan)作用✍️而使💁助焊(han)劑滲透至鍍穿(chuān)孔裏
爲了簡單(dān)地顯示出表面(mian)張力對于液态(tai)助焊劑在綠油(you)上擴散的影響(xiang),各滴一滴去離(li)子水及
99.9%
異(yi)丙醇(
IPA
)至沒有線(xiàn)路
/
零件的綠油(you)上,去離子水的(de)表面張力是
73 dynes/cm
,
而
IPA
則爲
22-23dynes/cm
。
一滴(di)去離子水在
PCB-
球(qiu)形
助(zhù)焊劑的主要參(cān)數
助焊劑(ji)的主要批标:外(wai)觀,物理穩定性(xìng),比重,固态含量(liang),可焊性,鹵素含(hán)量,水萃取液電(dian)阻率,銅鏡腐蝕(shi)性,
表(biǎo)面絕緣電阻,酸(suān)值。
1
。外觀:助焊劑(jì)外觀首先必須(xū)均勻,液态焊劑(jì)還需要透明(水(shuǐ)⭕基松香助焊劑(jì)則是乳狀的)。
2
。物理穩(wen)定性:通常要求(qiú)在一定的溫度(du)環境(一般
5-45
º
C
)下,産品無(wú)分層現象。
3
。比重:這是(shi)工藝選擇與控(kong)制參數。
4
。固态含量(不(bu)揮發物含量):是(shi)焊劑中的非溶(rong)劑部分♌,它與🌏焊(hàn)接後的殘留量(liàng)有一定的對應(yīng)關系,但并非唯(wéi)一
。
5
。擴散
性:指标(biao)非常關鍵,它表(biao)示助焊效果,以(yǐ)擴展率來表示(shi),爲了保證㊙️良好(hǎo)的焊接,一般控(kòng)制在
80-92
之間。
6
。鹵素含量(liang):這是以離子氯(lü)的含量來表示(shì)離子性的氯,溴(xiu),碘的總🤞和。
7
。
水萃取液電阻(zǔ)率:該指标反映(ying)的是焊劑中的(de)導電離子的含(han)量水平,阻值越(yue)低離子含量越(yuè)多,随着助焊劑(ji)向低
固
含免清方向(xiang)發展,因此最新(xīn)的
ANSI/J-STD-004
标準已經放(fàng)棄該指标。
8
。腐蝕性:助(zhu)焊劑由于其可(kě)焊性的要求,必(bi)然會給
PCB
或焊點(dian)帶來一定的腐(fu)蝕性,爲了衡量(liàng)腐蝕性的大㊙️小(xiǎo),
銅
鏡
腐蝕(shí)測試是溶液的(de)腐蝕性大小,銅(tong)闆腐蝕測試反(fǎn)映的是焊後殘(cán)留物的腐蝕性(xing)大小,其環境測(ce)試時♌間爲
10
天。
9
。表(biǎo)面絕緣阻抗:
按
GB
或
JIS-3197
标(biao)準的要求
SIR
值最(zui)低不能小于
10
10
Ω
,而(er)
J-STD-004
則要求
SIR
值最低(di)不
能
小
于
10
8
Ω
,由于試驗(yàn)方法不同,這兩(liang)個要求的數值(zhi)間沒有可比性(xìng)。
10.
酸值(zhi):
稱取(qǔ)
2-5g
樣品(精确到
0.001g
)于(yu)
250ml
錐形瓶中,加入(rù)
25ml
異丙醇,滴數滴(dī)酚酞指示劑于(yu)錐形瓶中,
用
KOH-
乙醇标(biāo)液進行滴定,直(zhí)至淡紫色終點(dian)(保持
15
秒鍾不消(xiāo)失)。
不同配方的(de)助焊劑的特性(xìng)
助焊(han)劑殘留的電性(xing)化學活性決定(ding)是否水洗或免(miǎn)🐉洗。
助(zhu)焊劑被定爲
“
水(shuǐ)洗
”
是較腐蝕的(de),在焊後必需經(jīng)清洗去除殘留(liu)。很多水洗助焊(hàn)劑⛹🏻♀️含🐕有鹵素及(jí)強力有
機酸。這些活(huo)化劑在室溫中(zhong)仍是高活性及(jí)不能完全在💃焊(hàn)接過程中去除(chú)。
如果(guo)它們在焊後遺(yí)留在闆上
,會不斷與(yǔ)金屬發生反應(ying),造成電路失效(xiao)。
助焊(hàn)劑研發者在免(miǎn)洗焊劑材料的(de)選擇較爲受限(xiàn)制,不像⛹🏻♀️水洗的(de)可選較強,有效(xiao)的活化成份。水(shui)洗助
焊劑明顯的缺(que)點是增加成本(běn)去清洗,并且如(rú)清洗得不完全(quán),可靠性問題會(hui)産生。
免洗助焊劑減(jiǎn)少制程步驟而(ér)降低成本,其活(huó)性則受焊後可(kě)👌靠性要求所限(xian)制。它們必須設(she)計至可以☂️在
波峰焊(han)接制程中完全(quan)活化,使其殘留(liú)變得符合電氣(qì)要求。由于它被(bei)設計爲在焊接(jiē)過程中完全活(huó)化,
過(guo)程太短會不能(neng)使殘留變得低(dī)活性,但太長則(ze)在接🤩觸🌈波⚽烽前(qian)耗損太多活化(hua)劑,造成不良焊(han)點。相對
水洗産品,免(miǎn)洗助焊劑需的(de)活性不能太強(qiáng),所以其制程窗(chuang)口會變窄。
美國環保局
(EPA)
提(tí)供測試
VOC
含量的(de)方法。符合
VOC Free
的标(biāo)準是産品含
VOC
量(liang)少于
1%
。雖
然沒有全球(qiu)統一的低
VOC
含量(liàng)标準,一般認爲(wei)是少于
5%
。
助焊劑的選(xuǎn)擇
當選波(bō)峰焊助焊劑時(shí),三方面考慮如(ru)下:
i.
組裝的複雜(zá)性
ii. 最終使用情(qing)況
/
可靠性
iii.
殘留(liú)物的外觀
如果這些(xie)考慮引伸到不(bú)同的電子組裝(zhuāng)類别,便不難明(ming)白最終産品使(shi)用的要求是影(ying)響生産線制程(chéng)💁
及用(yong)家使用時的要(yao)求。生産時的焊(han)接過程及測試(shì)和可靠性是🎯有(yǒu)一定程度的妥(tuǒ)協
The IPC Joint Industry Standards9
試圖收納入(ru)三類組裝。以下(xia)
爲這三類的定(ding)義:
第(dì)一級别
(Class 1) –
通(tōng)用類電子産品(pin)
包括(kuò)以使用功能爲(wèi)主要用途的産(chǎn)品如消費類産(chan)品🐪。
第(dì)一級别例子:家(jia)電消費類電子(zi)組裝一般采用(yong)酚醛紙闆,組裝(zhuāng)時使用貼片膠(jiao)牢固貼片零件(jian)及分布一
些通孔插(chā)件。組裝成本是(shi)一大考慮,但廉(lian)價的闆材及有(yǒu)些助焊📞劑可能(néng)令産品在使用(yòng)期導緻嚴重失(shī)🐇
效,特(tè)别是使用無松(song)香助焊劑。因爲(wei)
(
例如
FR-2)
微孔比較(jiao)多的紙闆很容(róng)易吸入塗布的(de)助焊劑。一
旦溶劑載(zai)體風幹後,沒有(yǒu)完全化學反應(ying)的活化劑會深(shen)入🐆闆料内,其後(hou)受潮溶解可能(neng)導緻電離子遷(qiān)移
至(zhì)最終産品失效(xiao)。這種危險是可(ke)使用含松香的(de)助焊🈲劑避免的(de)。松香可以把餘(yu)下還未被化學(xué)反應的活
化劑包在(zài)内。使用松香的(de)助焊劑允許低(di)成本的闆⚽材而(ér)不🛀引緻可靠性(xìng)變低的危險。
很多這(zhe)類産品是由
OEM
組(zǔ)裝的。用家及客(ke)戶在使用時隻(zhī)看到外殼。所以(yi)助焊劑🔞的殘留(liú)物外觀不是
很重要(yào)并且多些殘留(liú)量是可接受的(de)。在這方面優選(xuǎn)的助焊劑是含(han)松香,醇基及允(yun)許較高活性(含(hán)鹵
素(su)爲多)來應付低(dī)成本零件及闆(pan)材。即使在潮濕(shī)環境下松香
焊後殘(cán)留物仍能
保持高的(de)表面絕緣阻抗(kàng)
,對于(yu)含松香的助焊(hàn)劑引緻針測誤(wù)點的上升的問(wen)題,尤其是在噴(pen)量多的情況下(xia),要達到最佳效(xiào)果,
噴(pen)量的監控及選(xuan)用适當的測針(zhēn)是很重要的。
J-STD-004A
助(zhù)焊劑類别适合(hé)第一級别是不(bu)含鹵素的
ROL0, ROM0, REL0
及
REM0
和(hé)含鹵素的
ROL1, ROM1, REL1
及
REM1
。
第二級(jí)别
–
專(zhuan)用服務類電子(zǐ)産品
包括通訊設備(bei),複雜的工商業(yè)設備和高性能(neng),長壽命測量儀(yi)器等。這類設備(bei)希望能
“
不(bú)中斷
”
工
作,但這(zhe)又不一定必須(xu)要達到的條件(jiàn)。在通常使用環(huan)境🧡下♌,這類🏃🏻設備(bèi)不應該發生故(gu)障。
第(di)二級别産品例(lì)子:信息技術
/
通(tong)訊設備
這類組裝是(shi)最複雜的。大部(bu)份的生産線是(shì)雙面表面貼裝(zhuāng)先回流後波峰(fēng)焊或是先回流(liu),貼片膠和
最後波峰(feng)焊。在這兩種技(jì)術,組裝闆是經(jing)過兩次受熱🌈然(rán)後才🐉波峰焊。通(tong)常這些組裝是(shì)布滿大量零
件,熱量(liàng)密度大,零件高(gao)度大和多層闆(pan)。前面受熱次數(shu)及在😄熱量密度(dù)大的組裝時會(huì)引緻焊盆的氧(yǎng)化
而(ér)挑戰助焊劑的(de)能力,殘留物的(de)外觀也會考慮(lü),低殘🌈留物成🙇🏻爲(wèi)必要的要求。
受熱的(de)次數,高複雜性(xìng),和低殘留物的(de)要求要求助焊(hàn)劑要有一定的(de)活性,低固含量(liang)及不同熱容量(liàng)元
件(jian)的影響。助焊劑(jì)可以是水性或(huo)醇基的。
水性的在某(mǒu)些受
VOC
排放管制(zhi)地區是首選。但(dan)因爲會要多些(xiē)熱能才能将水(shuǐ)揮發🌐通常都對(duì)預熱比較
敏感。波峰(feng)焊可以組合多(duo)段預熱器(最好(hao)加入頂部🐕預😘熱(re)器)。有一或多段(duan)對流預熱器是(shì)最有效的。
醇類助焊(hàn)劑是比較不受(shòu)波峰焊機的組(zǔ)合影響,可以不(bu)使用對流預熱(re)。低殘留物和經(jing)常針測常會選(xuǎn)🤩用
無(wú)松香的助焊劑(ji),最常用的助焊(han)劑在低固含,無(wú)松香💛和活性強(qiang)一些的。選用類(lèi)别
ROL0
,
ROL1,
ROM0
,
ORL0
及
ORM0
。對
FR4
組(zu)裝,
ORM0
類的助焊劑(jì)是可以接受的(de)。如果使用紙闆(pǎn),
這是(shì)有
可(ke)靠性的隐憂。
第三級(jí)别
–
高(gao)性能電子産品(pin)
包括(kuò)持續運行或嚴(yán)格按指令運行(háng)的設備和産品(pǐn)。這類😍産💋品在使(shi)用不能出現中(zhong)斷,例如救生設(she)備或⛹🏻♀️飛
行控制系統(tǒng)。符合該級别要(yao)求的組件産品(pin)适用于高保證(zheng)要求,高服務要(yao)求,或者最終産(chǎn)品使用環境
條件異(yi)常苛刻。
第(dì)三級别産品的(de)例子:汽車電子(zi)
在組(zǔ)裝考慮方面,汽(qi)車電子是屬于(yú)中等複雜性的(de)産品。設計的重(zhong)要考慮是電性(xing)及機械性的可(ke)靠度。
相對很多二級(jí)産品,
PCB
的面積較(jiào)小,層數較少〈少(shao)于
8
〉─較低的連接(jie)密度。
PCB
主要是用(yòng)有
鍍(du)穿孔的
FR4
環氧基(ji)樹脂玻璃纖維(wei)型的。這類别的(de)主要要求是在(zài)相對高💰壓及苛(ke)刻環境狀況下(xià)能保
證電性化學的(de)可靠性,并且在(zai)制程中達到穩(wen)定焊接效🏃♂️果🏃🏻及(ji)高良率,這可靠(kao)性要求其助焊(han)劑需要具有
松香及(jí)不含鹵素。松香(xiang)提供焊接穩定(ding)的高良率及長(zhang)期的可靠性,沒(méi)有鹵素更可使(shi)殘留的可靠性(xìng)得以
改善。雖然可使(shǐ)用水基助焊劑(jì),但醇基更常用(yong)。因爲醇基焊🔞劑(ji)是對預熱更兼(jiān)容及其良好的(de)濕潤性有
助填孔。對(dui)于無鉛汽車組(zu)裝産品,最合理(lǐ)的選擇是醇基(jī)🈲,具松🌈香❤️,無鹵素(su)的助焊劑─分類(lei)爲
ROL0
,
ROM0
,
REL0
或
REM0
。
無鉛焊接的特(tè)點









當(dāng)
PCB
以
V
0
=V
X
沿前頭(tóu)所示方向運動(dòng)時,此時
O-O
和
P-P
斷面(miàn)的流體速度的(de)分布就出現了(le)變化。
粘性流體質點(dian)在壁面切線方(fang)向的切向速度(dù)
VC
等于剛壁上相(xiàng)應點的切向速(sù)度
V0
,即:
V
C
= V
0
即貼近界(jie)壁的流體質點(dian)和界壁上相應(ying)點具有相同的(de)速度。在💋
O-O
斷面上(shang),流體速度零點(dian)将不再出現
界壁上(shang),而是偏向流體(ti)内側的
A-A
面上,管(guǎn)道内的最大速(su)度線也将由
N-N
移(yi)到
N
′
-N
′面上。我們
把速度(dù)零線與
PCB
下側面(miàn)之間的流體層(ceng)稱爲
附面層
。此時在附面(miàn)層内存在旋渦(wo)運動。在此層内(nei),沿
PCB
表面的切線(xian)方向速度變化(huà)很大。因而在
PCB
表(biǎo)面法線方向上(shang)的速度梯度很(hen)大,它将加劇粘(zhan)性流
體質點粘附在(zai)剛壁上。根據次(ci)現象波峰焊接(jie)中
PCB
與液态銲料(liao)作相對運動時(shí),就必然要攜帶(dai)爲數不🔴
少的被粘附(fù)在基體金屬表(biǎo)面的液态銲料(liào)一道前進,這正(zhèng)好構成了拉尖(jiān)和橋連的必然(ran)條件。
因此
PCB
的運動速(sù)度(
V
0
V
1
)愈大,被攜(xie)帶的銲料愈多(duo),拉
尖(jian)和橋連也就愈(yù)嚴重。因此,放慢(man)
PCB
的運動速度(
V
0
)或者加快流(liú)體逆向流動的(de)速度(
V
1
),就
可以壓(yā)縮附面層的厚(hou)度,因而有力的(de)抑制了附面🌈層(ceng)内的旋渦運動(dong)。粘附在
PCB
壁面上(shàng)的随
PCB
一道
運動的多(duō)餘焊料被大量(liàng)抑制了,也就有(you)效的抑制了拉(lā)尖和橋連的發(fa)生幾率。
對(duì)于
P- P
斷面的情況(kuang)就與
O-O
斷面有所(suo)不同。由于此時(shí)
PCB
的運動方向(
V
0
)與流體順向(xiang)流速方向
(
V
2
)是相(xiang)同的,故不存在(zài)附面層的問題(tí),也就不存在銲(hàn)料回流所形成(chéng)的旋渦運動。調(diào)節流體順向
流速(
V
2
)的大小,就可(kě)以在
PCB
與波峰脫(tuō)離處獲得最佳(jia)的脫離條件。
焊料波(bō)速對波峰焊接(jiē)效果的影響
當
PCB
進入(rù)波峰工作區間(jian)時,由于
PCB
的運動(dòng)方向與銲料流(liu)動方向是相反(fan)的,所以在貼近(jin)
PCB
的下
表面存在着一(yi)個附面層。附面(miàn)層的厚度是與(yǔ)
PCB
的夾送速度和(hé)逆
PCB
運動方向的(de)流體流速的大(da)小有
關系。
例如當
PCB
的速度(du)一定時增大逆(nì)向的流體流動(dòng)速度,那麽附面(miàn)層的厚❌度就将(jiang)變薄,從而渦流(liú)現象将
明顯減弱。焊(han)料流體對
PCB
的逆(nì)向擦洗作用将(jiāng)明顯增強,顯然(rán)就不容易産生(sheng)☂️拉尖和橋連🏃🏻現(xian)象,但很
可能将形成(chéng)焊點的正常輪(lún)廓所需要的焊(han)料量也被過量(liàng)的擦洗掉了,因(yin)而造成焊點吃(chī)錫不夠、幹癟、
輪廓不(bu)對稱等缺陷。反(fan)之流體速度太(tài)低,擦洗作用減(jiǎn)少,焊點豐滿了(le),但産生拉尖和(hé)橋連的概率也(ye)
增大(da)了。因此對某一(yi)特定的
PCB
及其速(sù)度都對應着一(yi)個最佳的流體(ti)速度。
銲料(liào)波峰的類型及(jí)其特點
目(mu)前在工業生産(chǎn)中運行的波峰(feng)焊接設備多種(zhǒng)多樣💘,從銲料波(bō)峰形狀的類型(xing)來看,這些裝置(zhì)大緻可分
成兩類。即(ji):
(
1
)
單向(xiàng)波峰式
這(zhè)種噴嘴波峰銲(hàn)料從一個方向(xiang)流出的結構,在(zai)早期的設🔴備上(shang)比較多見。現在(zài),除空心波以外(wai),其它
單向波形在較(jiao)新的機器上,已(yǐ)不多見了。
(
2
)
雙向波峰(fēng)式
這(zhè)種雙向波峰系(xì)統的特性是從(cong)噴嘴内出來的(de)銲料到達噴嘴(zui)頂部後,同時向(xiàng)前、後兩個方向(xiang)流動,
如圖所示。根據(jù)應用的需要,這(zhè)種分流可以是(shi)對稱的也可以(yi)是不對稱,甚至(zhi)在沿傳送的後(hou)方向增加
了延伸器(qi),以使波峰在
PCB
拖(tuo)動方向上變寬(kuan)變平以減少脫(tuo)離角。