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錫膏制造基礎講座之二 助焊劑

                                                                             錫膏制造基礎講座之二 助焊劑

       在焊接領域里眾所周知一個道理,幾乎所有的金屬暴露于空氣中就會立刻氧化,此氧化物會阻礙潤濕,阻礙焊接。因此,需要一些方法來去除此氧化物,且不會形成再次氧化。我們可以在真空中清洗金屬和焊接,但是,這不是很實際的方法。

        有一些材料可以去除氧化物且蓋住金屬表面使氧化物不再形成,這就是助焊劑,它是焊接工程必要的材料。它們尚需具備其他的特性,如耐焊接溫度、自由流動和不阻礙焊錫的流動。理想上,它們也不攻擊焊點上的金屬或四周的材料,而且也必須易于被去除。

         助焊劑對被焊表面的涂布方法有傳統波焊中的泡沫式,波流式,噴射式及表面沾浸式的涂布方法。在預熱過程中,多種助焊劑在得到熱能的協助后,皆能充滿活力而得以對各種金屬外表執行清潔的任務。因此,助焊劑本身在各種涂布焊接工程學上,除清潔作用外,還有潤焊濕潤、摭散性、助焊劑活性、熱穩定性、化學活性等。

助焊劑的在錫膏的成分中占有10%的質量比重。

1,助焊劑分類

  (1)按區域分類

   美系類型、日系類型、歐系類型

  (2)按焊接制程分類

       用于焊接制程的助焊劑可分為三種基本的型式,L,M,H三類,每一種分類的特性皆與其助焊劑或助焊劑殘渣之腐蝕性或導電性有關。

  ①L=表示助焊劑本身或助焊劑殘渣皆為低度活性者

  ②M=表示助焊劑本身或F染殘渣為中度活性者

  ③H=表示助焊劑本身或助焊劑殘渣為高度活性者

若是含有松香的助焊劑,則在L、M、H代字后加上“R”

 (3)按是否需要清洗類等分類

  ①免洗(NC)

  ②水洗(WS或OA)

  ③中等活性松香(RMA)

  ④活性松香型(RA)

2,助焊劑的作用

(1)助焊劑是一種具有化學及物理活性的物質,能夠除去被焊金屬表面的氧化物或其他形成的表面膜層以及             焊錫本身外表上所形成的氧化物;

(2)為達到被焊表面能夠沾錫及焊牢的目的,助焊劑的功用還可保護金屬表面,使在焊接的高溫環境中而不            再被氧化;

(3)第三個功能就是減少熔錫的表面張力(Surface tension),以及促進焊錫的分散和流動等。


3,J-STD-004助焊劑活性分類的測試要求

 

焊劑分類

銅鏡試驗

鹵素含量(定性)

鹵素含量(定量)

腐蝕試驗

SIR必須大于10^8Ω 

L0

銅鏡無穿透現象

通過

0.0%

無腐蝕

清洗與未清洗 

L1

通過

<0.5%< span="">

M0

銅鏡無穿透性面積,< 50%

通過

0.0%

輕微腐蝕

清洗與未清洗

M1

通過

0.5-2.0%

H0

銅鏡無穿透性面積> 50%

通過

0.0%

較重腐蝕

清洗

H1

通過

  >2.0%

 

4,助焊劑活性度分類

 

助焊劑型式

耐蝕試驗Corrosion Resistance Tests

銅鏡試驗 
Copper Mirror

鉻酸銀試驗
Silver Chromate 

腐蝕試驗
Corrosion

 

IPC-TM-650 2.3.3.2

IPC-TM-650 2.3.3.3

IPC-TM-650 2.6.1

L

銅鏡不允許出現被除去的跡象(白色背景不可出現)

對Class1及Class2而言,其鹵化物須低于0.5%(指固形物而言)對Class3而言必須通過鉻酸銀試驗

不可出現腐蝕,如周圍有藍/綠色邊緣出現,則其flux需通過鉻酸銀試驗

M

允許部份或全部份銅鏡被除去

鹵化物應低于2%

銅鏡試驗發生腐蝕時尚可允許,但是flux須通過鹵化物

H

銅鏡全部被去除

鹵化物可高于2%

可允許有嚴重的腐蝕出現

 

5,助焊劑分類標識

焊劑(主要)組成材料

Flux Materials of composition

焊劑活性水平(含鹵素量%)焊劑類型Flux Activy

焊劑標識(代號)

Flux Designator

Rosin(RO)

Low(0.0%)           L0

ROL0

Low(<0.5%) l1="" span="">

ROL1

Moderate(0.0%)       M0

ROM0

Moderate(0.5-2.0%)    M1

ROM1

High (0.0%)          H0

ROH0

High (>2.0%)         H1

ROH1

Resin(RE)

Low(0.0%)           L0

REL0

Low(<0.5%) l1="" span="">

REL1

Moderate(0.0%)       M0

REM0

Moderate(0.5-2.0%)    M1

REM1

High (0.0%)          H0

REH0

High (>2.0%)         H1

REH1

Organic(OR)

Low(0.0%)           L0

ORL0

Low(<0.5%) l1="" span="">

ORL1

Moderate(0.0%)       M0

ORM0

Moderate(0.5-2.0%)    M1

ORM1

High (0.0%)          H0

ORH0

High (>2.0%)         H1

ORH1

Inorganic(IN)

Low(0.0%)           L0

INL0

Low(<0.5%) l1="" span="">

INL1

Moderate(0.0%)       M0

INM0

Moderate(0.5-2.0%)    M1

INM1

High (0.0%)          H0

INH0

High (>2.0%)         H1

INH1





















6,助焊劑表面絕緣電阻(STR)測試要求

助焊劑型式

快播电影表面絕緣電阻(STR)的各項要求

1

2

3

50℃ 90%RH 7days

50℃  90%RH 7days

85℃ 85%RH 7days

L

快播电影殘渣在“未清洗”(N)或“已清洗”(C)下均需達到10^8Ω之電阻值及格標準

快播电影殘渣在“未清洗”(N)或“已清洗”(C)下均需達到10^8Ω之電阻值及格標準

殘渣在“未清洗”(N)或“已清洗”(C)下均需達到10^8Ω之電阻值及格標準

M

殘渣在“未清洗”(N)或“已清洗”(C)下均需達到10^8Ω之電阻值及格標準

殘渣在“未清洗”(N)或“已清洗”(C)下均需達到10^8Ω之電阻值及格標準

殘渣在“未清洗”(N)或“已清洗”(C)下均需達到10^8Ω之電阻值及格標準

H

殘渣已清洗后(C)其電阻值需達到10^8

快播电影殘渣已清洗后(C)其電阻值需達到10^8Ω

殘渣已清洗后(C)其電阻值需達到10^8Ω


7,助焊劑在不同溫度下的活性


       好的助焊劑不只是要求熱穩定性,在不同溫度下的活性亦應考慮。助焊劑的功能即是去除氧化物,通常在某一溫度下效果較佳,例如RA的助焊劑,除非溫度達到某一程度,氯離子不會解析出來清理氧化物,當然此溫度必須在焊錫作業的溫度范圍內。另一個例子,如使用氯氣做助焊劑,如溫度是一定的,反應時間則依氧化物的厚度而定。
6,助焊劑在不同溫度下的活性

       當溫度過高時,亦可能降低其活性,如松香在超過(600OF)315℃時,幾乎無任何反應,如果無法避免高溫時,可將預熱時間延長,使其充分發揮活性后再進入錫爐。也可以利用此一特性,將助焊劑活性鈍化以防止腐蝕現象,但在應用上要特別注意受熱時間與溫度,以確保活性鈍化。

8,助焊劑潤濕能力

       為了能清理基材表面的氧化層,助焊劑要能對基材金屬有很好的潤濕能力,同時亦應對焊錫有很好的潤濕能力以取代空氣,降低焊錫表面張力,增加其擴散性。

9,助焊劑擴散性

       助焊劑在焊接過程中應有助于焊錫擴散的能力,擴散與潤濕都是幫助焊點的角度改變以形成優良焊點,通常擴散率(Spread factor)可用來作助焊劑的強弱指標

10,助焊劑化學活性

       要達到一個好的焊點,被焊物必須要在一個完全無氧化層的表面。但金屬一旦暴露于空氣中會生成氧化層,這種氧化層無法用傳統溶劑清洗,此時必須依賴助焊劑與氧化層起化學作用。當助焊劑清除氧化層之后,干凈的被焊物表面,才可以與焊錫接合。

    助焊劑與被氧化物的化學反應有幾種:

   (1)是相互起化學作用形成第三種物質。

   (2)氧化物直接被助焊劑剝離。

   (3)上述二種反應并存。

       松香助焊劑去除氧化層,即是第一種反應,松香主要成份為松香酸(Abi-eticacid)和異構雙萜酸(lsomericditerpene acids),當助焊劑加熱后與氧化銅反應,形成銅松香(Copper abiet),是呈綠色透明狀物質,易溶入未反應的松香內與松香一起被清除,即使有殘留,也不會腐蝕金屬表面。

       氧化物暴露在氫氧中的反應,即是典型的第二種反應,在高溫下氫與氧反應成水,減少氧化物,這種方式常用在半導體零件的焊接上。

       幾乎所用的有機酸或無機酸都有能力去除氧化物,但大部分由于安全性的考慮都不能用來焊錫,助焊劑除了去除氧化物的功能外,還有其他功能,這些功能是在焊錫作業時,必須考慮的。

10,助焊劑熱穩定性

       助焊劑在去除氧化物反應的同時,必須還要形成一個保護膜,防止被焊物表面再度氧化,直到接觸焊錫為止。所以助焊劑必須能承受高溫,在焊錫作業的溫度下不會分解或蒸發。如果分解則會形成溶劑不溶物,難以用溶劑清洗,W/W級的純松香在280℃左右分解,此應特別注意。

 


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