環(huán)保型免清洗助焊劑的發(fā)展現(xiàn)狀及展望匯報(bào)人：李鎮(zhèn)康指導(dǎo)老師：杜長華電子微連接技術(shù)與材料Materialscience環(huán)保型免清洗助焊劑設(shè)計(jì)原理2環(huán)保型免清洗助焊劑的作用機(jī)理3環(huán)保型免清洗助焊劑的理化指標(biāo)4匯報(bào)提綱環(huán)保型免清洗助焊劑的分類及發(fā)展現(xiàn)狀

5環(huán)保型免清洗助焊劑的展望6背景4電子微連接技術(shù)與材料Materialscience重慶理工大學(xué)一、背景

隨著現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，助焊劑的用量越來越大，而且質(zhì)量要求也越來越高。傳統(tǒng)的松香基型助焊劑，其焊后殘留多、腐蝕性大、外觀欠佳，必須用氟里昂或氯化烴清洗印制板，而氟氯化烴對(duì)人體有極大損害，并且導(dǎo)致大氣中臭氧層的損耗，致使全球氣候變暖。所以，為了保護(hù)臭氧層和滿足SMT高密度組裝的要求，環(huán)保型免清洗助焊劑不可避免的成為了這一研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。近幾年的低固免清洗助焊劑大多采用有機(jī)溶劑，所以含有揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）；盡管他們不會(huì)對(duì)大氣臭氧層產(chǎn)生破壞作用，但他們散發(fā)在低層大氣中時(shí)，會(huì)形成光化學(xué)煙霧，對(duì)人類健康是有危害的。因此環(huán)保型無VOC的免清洗助焊劑應(yīng)運(yùn)而生。Materialscience二、環(huán)保型免洗助焊劑設(shè)計(jì)原理環(huán)保型免清洗助焊劑是在低固免清洗助焊劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以它必須滿足以下要求：(1)焊后殘留物極少；(2)焊后板面干燥，不粘板面；(3)有足夠高的表面絕緣電阻；(4)焊后無腐蝕；(5)離子殘留應(yīng)滿足免清洗要求；(6)具有在線測試能力；(7)不形成焊球，不橋連；(8)無毒、無嚴(yán)重氣味、無環(huán)境污染、操作安全；(9)可焊性好；(10)能夠用發(fā)泡和噴霧方式均勻涂覆。重慶理工大學(xué)電子微連接技術(shù)與材料Materialscience重慶理工大學(xué)電子微連接技術(shù)與材料環(huán)保型免洗助焊劑由溶劑、活性劑及其他助劑組成，正因?yàn)樗哂械凸毯?，活性物質(zhì)含量必然少，要達(dá)到同樣焊接效果，助焊劑的活性部分必具有以下特點(diǎn)。

1.組分活性的持續(xù)性一般有機(jī)物分解溫度低，需尋找焊接初期有活性，焊接后期仍顯示活性的物質(zhì)，通常采用復(fù)合活性劑。2.活性組分的多功能性免洗助焊劑既然固含量低，其活性物質(zhì)必然顯示多功能，才能滿足焊接需要。例如某種活性物質(zhì)既具有還原性，又具有優(yōu)良的潤濕性，以降低表面張力，提高擴(kuò)展率。

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3.活性組分多樣性助焊劑活性成分往往是一種復(fù)雜的體系，依據(jù)助焊機(jī)理，它需要有還原劑，潤濕劑、表面活性劑、抗氧化荊緩蝕劑、發(fā)泡劑等，除了具有種類繁多的特點(diǎn)以外，它在組分上也是相互依賴相互搭配的。4.助焊劑指標(biāo)相互矛盾性擴(kuò)展率與銅板腐蝕是助焊劑的技術(shù)指標(biāo)，從焊接效果看，希望擴(kuò)展率高，但往往腐蝕性相應(yīng)就大一些，所以這兩個(gè)指標(biāo)是相互矛盾的。例如銅片蝕劑常具有P電子；它能與銅生成絡(luò)合物．因而抑制助焊劑對(duì)銅板的腐蝕，但絡(luò)合物的形成又使擴(kuò)展率大大降低，要使這兩者矛盾得到解決，必須合理選擇緩蝕劑種類及其含量。5.高溫下的環(huán)保性環(huán)保型免清洗助焊劑必須在高溫下產(chǎn)生的煙霧小，不產(chǎn)生有毒氣體和強(qiáng)烈的刺激氣味，有利于環(huán)境保護(hù)和生產(chǎn)人員的身心健康。同時(shí)，焊后殘留物少，易去除，腐蝕性小，不吸濕，不導(dǎo)電，不沾手。此外，免洗助焊劑含大量溶劑，要求溶劑汽化溫度與活性物質(zhì)活化溫度相匹配。Materialscience重慶理工大學(xué)電子微連接技術(shù)與材料三、環(huán)保型免清洗助焊劑的作用機(jī)理圖一：不涂覆和涂覆免清洗助焊劑情況下的鋪展情況對(duì)比當(dāng)沒有使用免清洗釬劑時(shí)，在母材和釬料液體表面均包裹著一層氧化膜，阻礙了固－液界面原子間的相互接近，使液態(tài)釬料與母材不潤濕，如圖一所示。使用釬劑后，清除了在母材和液體釬料表面的氧化膜，使固/液界面之間金屬原子相互接近到能產(chǎn)生鍵合的距離，同時(shí)降低固/液和液/氣相之間的界面張力，故液態(tài)釬料能潤濕母材。Materialscience重慶理工大學(xué)電子微連接技術(shù)與材料環(huán)保型免清洗助焊劑的作用

在釬焊連接過程中，免清洗助焊劑的主要作用如下：⑴清除金屬表面的氧化物

環(huán)保型免清洗助焊劑中活性物質(zhì)能與包裹在母材表面和釬料液體表面的金屬氧化物迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使新鮮的金屬裸露出來，使界面金屬原子接近到發(fā)生鍵合作用的距離，從而產(chǎn)生新的金屬鍵。Materialscience重慶理工大學(xué)電子微連接技術(shù)與材料由以上鋪展?jié)櫇穹匠炭梢钥闯?，要使液態(tài)釬料在固體母材表面上最大限度地鋪展，必須盡可能地增大σs-f，降低σl-f和σs-l。金屬表面氧化是降低表面張力的過程，清除表面氧化膜則是增大表面張力的過程；對(duì)母材表面，使σs-f增大。對(duì)液態(tài)釬料表面，由于涂敷的免清洗助焊劑是液態(tài)釬料的表面活性物質(zhì)，它能使σl-f

減小。對(duì)固-液界面，清除表面氧化膜會(huì)使原子之間的距離被拉近；由于在潔凈的金屬表面存在引力場，當(dāng)釬料和母材原子達(dá)到產(chǎn)生相互吸引以致結(jié)合的距離時(shí)，兩種原子就會(huì)立即鍵合；由于發(fā)生鍵合是一個(gè)自發(fā)過程，即是一個(gè)降低界面張力的過程，因而可以大大降低σs-l

。綜上所述，免清洗助焊劑能增強(qiáng)潤濕鋪展能力、改善液態(tài)釬料的毛細(xì)填縫能力。⑵降低液態(tài)釬料的表面張力，改善潤濕性和填縫能力

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⑶保護(hù)焊區(qū)，避免高溫下金屬表面的再氧化利用釬劑的成膜性，使之在金屬表面形成薄薄的保護(hù)膜，這種薄膜覆蓋在金屬表面上，將空氣和金屬隔絕開來，因而能在釬焊過程中避免高溫下焊區(qū)金屬表面的再氧化。⑷改善焊接區(qū)熱量的傳遞和平衡在釬焊連接過程中，由于釬劑的熔化溫度低于釬料的熔化溫度，液體釬劑具有良好的傳熱性和揮發(fā)性。因此，借助于釬劑，可將熱能從熱源迅速傳遞到被焊區(qū)域，同時(shí)在被焊區(qū)域能加快熱量的傳遞并使溫度均衡，可以避免焊區(qū)局部過熱而造成損壞，并形成良好的連接質(zhì)量。電子微連接技術(shù)與材料Materialscience重慶理工大學(xué)電子微連接技術(shù)與材料四、環(huán)保型免清洗助焊劑的理化指標(biāo)目前沒有明確的環(huán)保型免清洗助焊劑標(biāo)準(zhǔn)，我們可以參照低固免清洗助焊劑的技術(shù)指標(biāo)；包括固含量、鹵素含量、焊后絕緣電阻及擴(kuò)展率等指標(biāo)。具體見表一：表一：低固免清洗助焊劑的技術(shù)指標(biāo)Materialscience重慶理工大學(xué)電子微連接技術(shù)與材料五、環(huán)保型免清洗助焊劑的分類及發(fā)展現(xiàn)狀環(huán)保型免清洗助焊劑必須是在充分發(fā)揮助焊性能的條件下，對(duì)環(huán)境的危害盡量降到最低，所以該助焊劑配方中不能采用有機(jī)溶劑或者其他對(duì)環(huán)境有危害的成分。其主要分為低松香型免清洗助焊劑和無松香型助焊劑。1.低松香型免清洗助焊劑1.1低松香型免清洗助焊劑的組成低松香型免清洗助焊劑主要由松香、活性劑和溶劑組成的，添加的其他助劑有緩蝕劑、消光劑、發(fā)泡劑等。Materialscience重慶理工大學(xué)電子微連接技術(shù)與材料

⑴松香該助焊劑必須以合成改性樹脂為基礎(chǔ)，其優(yōu)點(diǎn)是在高溫下顯示活性，而在常溫下顯示惰性。因而它既具有助焊性能，又具有良好的電氣性能；常溫下還能對(duì)電子線路起保護(hù)作用。通常，采用烴、酯類物質(zhì)作為成膜劑。

⑵溶劑由于是環(huán)保型助焊劑，故不應(yīng)選用有機(jī)溶劑，我們可以選擇水基溶劑或者其他對(duì)環(huán)境無害的溶劑；在必要的情況下，還可以添加助溶劑，如采用醚、酯或萜烯類化合物作為助溶劑。⑶活性劑

由于免清洗助焊劑的活性劑的要求比傳統(tǒng)的松香型焊劑要高，因?yàn)槭堑凸腆w含量，活性物質(zhì)含量相對(duì)較少，要達(dá)到同樣的效果，活性劑的組分必須有持續(xù)性的活性。一般有機(jī)物分解溫度低，需尋找焊接初期有活性，焊接后期仍顯示活性的物質(zhì)，故采用復(fù)合活性劑。Materialscience重慶理工大學(xué)電子微連接技術(shù)與材料

⑷其他助劑包括潤濕劑、抗氧化劑、緩蝕劑和發(fā)泡劑等，功能原理與其他釬劑中的助劑相同，但配合時(shí)應(yīng)注意整體的協(xié)調(diào)性和質(zhì)量分配。

目前采用較多的是弱有機(jī)酸，例如選用脂肪族二元酸、芳香酸或氨基酸等多種有機(jī)酸作為復(fù)合活性劑。在釬焊過程中，任何有機(jī)酸與金屬氧化物反應(yīng)均生成有機(jī)鹽和水，反應(yīng)的通式為：Materialscience重慶理工大學(xué)電子微