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1、SMT 论文 1 助 焊剂 （电艺 3091 班 向富磊 15#） 摘要 ： 助焊剂（ flux） 在焊接工艺中能帮助和促进焊接过程，同时具有保护作用、阻止氧化反应的化学物质。助焊剂可分为固体、液体和气体。 关键字 ： 助焊剂 焊接 助焊剂种类 助焊剂的种类繁多，一般可分为无机系列、有机系列和树脂系列。 （ 1）无机系列助焊剂 无机系列助焊剂的化学作用强，助焊性能非常好，但腐蚀作用大，属于酸性焊剂。因为它溶解于水，故又称为水溶性助焊剂，它包括无机酸和无机盐类。 含有无机酸的助焊剂的主要成分是盐酸、氢氟酸等，含有无机盐的助焊剂的主要成分是 氯化锌、氯化铵等，它们使用后必须立即进行非常严格的清洗，

2、因为任何残留在被焊件上的卤化物都会引起严重的腐蚀。这种助焊剂通常只用于非电子产品的焊接，在电子设备 的装联 严禁使用这类无机系列的助焊剂。 （ 2）有机系列助焊剂（ OA） 有机系列助焊剂的助 焊作用 介于无机系列助焊剂和树脂系列助焊剂之间，它也属于酸性、水溶性焊剂。含有有机酸的水溶性焊剂以乳酸、柠檬酸为基础，由于它的焊接残留物可以 在被焊物上保留一段时间而无严重腐蚀，因此可以用在电子设备的装联 ，但一般不用在 SMT 的焊膏中，因为它没有松香焊剂的粘稠性（起防止贴片元器 件移动的作用）。 （ 3）树脂系列助焊剂 在电子产品的焊接中使用比 例最大的是松香树脂 助焊剂。由于它只能溶解于有机溶剂，

3、故又称为有机溶剂助焊剂，其主要成分是松香。松香在固态时呈非活性，只有液态时才呈活性，其熔点为 127 活性可以持续到 315 。锡焊的最佳温度为 240 250 ，所以正处于松香的活性温度范围内，且它的焊接残留物不存在腐蚀问题，这些特性使松香为非腐蚀性焊剂而被广泛应用于电子设备的焊接中。 为了不同的应用需要，松香助焊剂有液态、糊状和固态种形态。固态的助焊剂适用于烙铁焊，液态和糊状的助焊剂分别适用于 波峰焊和再流焊。 在实际使用中发现，松香为单体时，化学活性较弱，对促进焊料的润湿往往不够充分，因此需要添加少量的活性剂，用以提高它的活性。松香系列焊剂根据有无添加活性剂和化学活性的强弱，被分为非活性

4、化松香、弱活性化松香、活性化松香和超活性化松香种，美国 MIL 标准中分别称为 R、 RMA、 RA、 RSA，而日本 JIS 标准则根据助焊剂的含氯量划分为 AA（ 0.1wt%以下）、 A（ 0.1 0.5wt%）、 B（ 0.5 1.0wt%）3 种等级。 非活性化松香（ R） ：它是由纯松香溶解在合适的溶剂（如异丙醇、乙醇等）中组成， 其中没有活性剂，消除氧化膜的能力有限，所以要求被焊件具有非常好的可焊性。通常应用在一些使用中绝对不允许有腐蚀危险存在的电路中，如植入心脏的起搏器等。 弱活性化松香（ RMA） ：这类助焊剂中添加的活性剂有乳酸、柠檬酸、硬脂酸等有机酸以及盐基性有机化合物。

5、添加这些弱活性剂后，能够促进润湿的进行，但母材上的残留物仍然不具有腐蚀性，除了具有高可靠性的航空、航天产品或细间距的表面安装产品需要清洗外，一般民用消费类产品（如收录机、电视机等）均不需设立清洗工序。在采用弱活性化松香时，对被焊件的可焊性也有严格的要求。 活 性化松香（ RA） 及超活性化松香（ RSA）：在活性化松香助焊剂中，添加的强活性剂有盐酸苯胺、盐酸联氨等盐基性有机化合物，这种助焊剂的活性是明显提高了，但焊接后残留物中氯离子的腐蚀变成不可忽视的问题，所以，在电子产品的装联中一般很少应用。随着活性剂的改进，已开发了在焊接温度下能将残渣分解为非腐蚀性物质的活性剂，这些大多数是有机化化合物的

6、衍生物。 助焊剂的作用 SMT 论文 2 助焊剂 主要有 “ 辅助热传导 ” 、 “ 去除氧化物 ” 、 “ 降低被焊接材质表面张力 ” 、 “ 去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积 ” 、 “ 防止再氧化 ” 等几个方面，在这几个方面中 比较关键的作用有两个就是： “ 去除氧化物 ” 与 “ 降低被焊接材质表面张力 ” 。助焊剂中的主要起作用成分是松香，松香在 280 摄氏度左右会分解，因此锡炉温度不要太高助焊剂是一种促进焊接的化学物质。在锡焊中，它是一种不可缺少的辅助材料，其作用 极为重要 （ 1） 溶解被焊母材表面的氧化物 在大气中，被焊母材表面总是被氧化膜覆盖着，其厚度大约为 210

7、-9 210 -8m。在焊接时，氧化膜必然会阻止焊料对母材的润湿，焊接就不能正常进行，因此必须在母材表面涂敷助焊剂，使母材表面的氧化物还原，从而达到消除氧化膜的目的 。 （ 2）防止 被焊母材的再氧化 母材在焊接过程中需要加热，高温时金属表面会加速氧化，因此液态助焊剂覆盖在母材和焊料的表面可防止它们氧化。 （ 3）降低熔融焊料的表面张力 熔融焊料表面具有一定的张力，就像雨水落在荷叶上，由于液体的表面张力会立即聚结成圆珠状的水滴。熔融焊料的表面张力会阻止其向母材表面漫流，影响润湿的正常进行。当助焊剂覆盖在熔融焊料的表面时，可降低液态焊料的表面张力，使润湿性能明显得到提高。 助焊剂的特性 1、化学

8、活性（ Chemical Activity） 要达到一个好的焊点，被焊物必须要有一个完全无氧化层 的表面，但金属一旦曝露于空气中回生成氧化层，这中氧化层无法用传统溶剂清洗，此时必须依赖助焊剂与氧化层起化学作用，当助焊剂清除氧化层之后，干净的被焊物表面，才可与焊锡结合。 助焊剂与氧化物的化学放映有几种： 1、相互化学作用形成第三种物质； 2、氧化物直接被助焊剂剥离； 3、上述两种反应并存。 松香助焊剂去除氧化层，即是第一中反应，松香主要成份为松香酸 ， 和异构双萜酸 ，当助焊剂加热后与氧化铜反应，形成铜松香，是呈绿色透明状物质，易溶入未反应的松香 也可以利用此 特性，将助焊剂活性纯化以防止腐蚀现

9、象，但在应用上要 特别注意受热时间与温度，以确保活性纯化。 2、热稳定性（ Thermal Stability） 当助焊剂在去除氧化物反应的同时，必须还要形成一个保护膜，防止被焊物表面再度氧化，直到接触焊锡为止。所以助焊剂必须能承受高温，在焊锡作业的温度下不会分解或蒸发，如果分解则会形成溶剂不溶物，难以用溶剂清洗， W/W级的纯松香在 280 左右会分解，此应特别注意。 3、助焊剂在不同温度下的活性 好的助焊剂不只是要求热稳定性，在不同温度下的活性亦应考虑。助焊剂的功 4、润湿能力（ Wetting Power） 为了 能清理材表面的氧化层，助焊剂要能对基层金属有很好的润湿能力，同时亦应对焊锡

10、有很好的润湿能力以取代空气，降低焊锡表面张力，增加其扩散性。 5、扩散率（ Spreading Activity） 助焊剂在焊接过程中有帮助焊锡扩散的能力，扩散与润湿都是帮助焊点的角度改变，通常 “扩散率 ”可用来作助焊剂强弱的指标。 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。 SMT 论文 3 4.锡液加了防氧化剂或防氧化 造 成的。 5.助焊剂涂布太多。 6.组件脚和板孔不成比例（孔太大）使助焊剂上升。 7.FLUX使用过程中，较长时间未添加稀释剂。

11、 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. PC

12、B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

13、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 SMT 论文 4 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） P C B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、 P

14、CB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焊盘及组件脚完全浸润 6.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

15、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 助焊剂的选择 1、结合产品选择助焊剂。 自身产品的档次及产品本身的

16、特点，是选择助焊剂时首先考虑的条件，高档次的产品如电脑主板、板卡等电脑周边产品及其他主机板或高精度产品，一般选择高档次免清洗助焊剂，也有少数客户用清洗型助焊剂焊后再进行清洗， SMT贴片 有用溶剂清洗型也有用水清洗型助焊剂。 此类高档次产品，无论是选择免清洗助焊剂还是清洗型助焊剂，首先都要保证焊后的可靠性，因为SMT 论文 5 在板材状况比较好时，一般助焊剂的上锡是没有太大问题的，而残留物或残留离子的存 在，则是产品内在的最大隐患。我们建议此类产品选择高档免清洗助焊剂，此类焊剂活性适中，焊后残留极少，离子状况残留能控制在 1.5gNacl/cm2 左右，大大加强了焊后产品的可靠性。 如果对免清

17、洗焊剂不是很放心，也可以选择清洗型焊剂，焊后进行清洗这是目前在电子装联中最可靠的一种；如果需要选择清洗型焊剂，为推动环保事业，我们建议客户选择水清洗焊剂，此类焊剂焊接效果好，焊后易清洗，清洗后的高可靠性让客人更加放心。 中档次产品最好能够选择不含卤素的或含卤素很少的低固含量免清洗助焊剂，如高档电话机、 CD机的主板 等，选择此类焊剂，焊后板面光洁、残留较少，不含卤素或很少的卤素基本可保证焊后的电气性能，一般不会造成漏电或电信号干扰等问题。 较低档次的电子产品，一般来讲板材较差，多为单面裸铜板或预涂层板，如果选择高档免清洗无残留助焊剂，焊接效果可能较差，另外，可能会因为破坏了板面原有的涂层而造成

18、泛白的现象产生。这种情况下我们建议选择活性较强的松香型助焊剂，虽然焊后板面残留较多，但是上锡效果及可靠性都能得到保证。 目前，在线材、变压器、线圈及小型片式（ SMD）变压器等元件管脚镀锡时，多数客户选用免清洗助焊剂，在客户 提出免清洗的要求后，我们多推荐免清洗无残留含松香型助焊剂，此类焊剂活性适中，上锡效果好，焊后无残留，不会对元件管脚造成再腐蚀，另外焊点光亮平滑，且有良好的润湿性，能达到大多数客户所希望的焊锡 “爬升 ”的效果。 总而言之，结合产品选择助焊剂，就是要充分了解自身产品特点，包括产品的档次、线路板的情况、元件管脚的情况等几个方面进行综合考虑，然后选择适合自身产品的助焊剂。 2、

19、根据 SMT贴片加工设备 及工艺状况选择助焊剂。 设备状况如何，决定了焊接工艺的状况，而工艺状况是选择助焊剂的关键环节；举个简单的例子，如果是喷雾的波峰炉选择松香型助焊剂，可能就是不合适的，因为较高的固态物在较短的时间内，就有可能堵塞喷雾器的喷嘴；如果是发泡的波峰焊选择了只能适有于喷雾的助焊剂，可能发泡效果就没有那么好了。根据设备及工艺状况选择助焊剂有以下几个方面： （ 1）、手动锡炉。 手动锡炉在焊接时，助焊 剂有发泡和不发泡两种情况，在大规模生产时很少有见到手动喷雾的情况。在不发泡时，可以选择的助焊剂范围较宽；有发泡工艺时，我们要选择发泡效果较好的助焊剂，无论是手动还是自动焊接，我们对发泡

20、较好的标准都是一样的，第一：发出的泡要尽量细小，不要太大颗；第二：发出的泡沫要大小均匀；第三：发泡尽量要持久些。 因为手动锡炉没有预热过程，有些不含松香的免清洗无残留助焊剂，我们一般不向客户推荐，使用这样的助焊剂有造成锡珠及其他的不良产生可能；如果客户一定要坚持使用此类助焊剂，我们建议还是试用后再确定。 （ 2）、发泡波 峰焊炉。 发泡波峰炉一定要选择发泡型助焊剂，目前除松香型焊剂发泡效果较好外，免清洗无残留及免清洗低残留助焊剂的发泡问题早已解决，至于发泡好坏的标准上面已经有了论述。 （ 3）、喷雾波峰焊炉。 喷雾波峰炉除松香含量较高的助焊剂外，可供选择的助焊剂种类较多，如果能够选择不含松香的

21、免清洗助焊剂效果会更好。目前，有些免清洗助焊剂既可以发泡也可以喷雾，针对这样的工艺选择助焊剂将不会有太大问题。 （ 4）、双波峰焊炉。 双波峰焊炉主要用于生产贴片与插件混装的线路板，此时，线路板焊接面需要经过前后两个波峰 ；第一个波峰较高（也叫高波或乱流波），主要作用是焊接，使元件初步固定；第二个波峰相对较平（也叫平波或整流波），主要是对焊点进行整形。在这个过程中，经常碰到的问题是，助焊剂在经过第一个波峰时，其中的活化剂或润湿剂等都已经充分分解，因此在过第二波峰时，其实助焊剂已经起不到作用了，SMT 论文 6 此时极易出现连焊、拉尖等不良状况。为了解决这种状况，我们建议客户使用固含量稍高，活化

22、剂及润湿剂能够经受高温的助焊剂；同时助焊剂生产厂家为解决这样的问题，往往在助焊剂中添加复配的活化剂及润湿剂，以使助焊剂能够经受不同的温度段，在经过第一波 的焊接后仍然能发挥其助焊的作用。 3、结合自己客户的要求选择助焊剂。 多数厂商在选择焊剂时会提出客户的要求，特别是电子产品代工厂或 OEM贴牌工厂，其客户在这方面的要求或考核更为严格，有些厂商自己生产起来达不到要求或有一定的难度，可是把这个产品外发至代工厂后，却提出同样的或更高条件的要求。常见的客户要求有以下几个方面： （ 1）、焊点上锡饱满。这是 90%以上的客人会提出来的要求，焊点要上锡饱满就必须选用活性适当、润湿性能较好的助焊剂。 （

23、2）、板面无残留或泛白现象。面对客户这样的要求，多数厂商会 选择免清洗助焊剂，如果确因板材问题造成焊后泛白，可选用焊后清洗的办法来解决。 （ 3）、焊点光亮。 63/37 锡条焊出来的焊点正常情况下都是比较光亮的，如果锡的含量偏低或杂质超标，相对来讲焊点就没有那么光亮了；一般的助焊剂不会对焊点造成消光的效果，除非是消光型助焊剂；松香型助焊剂比不含松香的助焊剂焊点相对要光亮些，如果在助焊剂中添加了使焊点光亮的成份，则焊后焊点会更加光亮。 （ 4）、无锡珠、连焊或虚焊、漏焊等不良状况。这些状况在电子焊接中是比较典型的不良，一般厂商会对此进行比较严格的检测与控制，学过品质 管理的人都知道这样一句口号

24、 “好的产品是做出来的而不是检验出来的 ”，这句话告诉我们，如果能在焊接过程当中控制不良状况的产生，将比做好之后再修复要重要的多。要在生产中保证好的品质，正确选择助焊剂是重要的，因为我们在上面已经有过分析，这些不良的产生都有可能和助焊剂有关系。因此，选择活性适当、润湿性能较好的助焊剂，再加上良好的工艺做配合，是避免这些不良的基本因素。 （ 5）、无漏电等电性能不良。如果客户有这样的要求，就尽量不要选择活性很强的或卤素含量较高的助焊剂，如果板材状况不好必须用这样的焊剂，我们可以通过清洗 的办法进行解决，如果因为清洗的成本或考虑到环保要求，在产品及其他条件许可的情况下，选择水清洗助焊剂也是一个很好的办法。 以上主要以电子装联加工型企业为例进行的探讨，此类厂商的成品就是加工完成的线路板，而没有装成成品机，所以，这时客人能够直接对焊点进行检验；如果焊接完成后还要进行成品组装的厂商，其客人很少会打开机壳去检验焊接情况，而这个时候，厂商自己内部应该自觉地加强品质管控，焊接后的组装工序，可用客户以上的要求，来要求自已的上制程 焊接制程，因为 “下制程是上制程的客户 ”，只有时时刻刻、一点一滴不断加 强，产品品质才能够不断进步与提升。