选择正确的助焊剂：不同类型助焊剂的优缺点（上）

2017-05-31 摘自actSMTC

      选择焊工艺选用的助焊剂对焊点的质量、长期可靠性和选择焊的整体性能的影响非常大，但这个问题经常被忽视。本文简要地介绍选择焊常用的助焊剂的关键因素，以及这些助焊剂对焊点质量、可靠性的影响和对设备性能的影响。

      助焊剂基本上可以分为三种主要类型：

      低固含量免清洗助焊剂

      松香助焊剂（全固态松香/高固含量松香）

      水溶性助焊剂

      在讨论选择焊工艺使用的助焊剂时，我们通常指的是低固含量免清洗助焊剂，这类助焊剂是在选择焊中最常用的助焊剂。

      如果一家公司在他们的选择焊工艺中使用全松香助焊剂或水溶性助焊剂，他们通常会严格按照客户的要求或行业的规定使用这类助焊剂，并且他们一般都是按照常规的可靠性标准生产常规产品。由于这两种类型的助焊剂的焊接性能都很好，因此很少去评估它们的焊接结果。不过，大多数公司在进行选择焊时都尽可能避免使用这两类助焊剂，因为使用它们就必须设置昂贵的清洗工艺。不管怎样，选择焊的好处之一是可以选择助焊剂，从而省掉清洗工艺。

      需要注意的是，如果你需要在自己的选择焊工艺中使用松香助焊剂或水溶性助焊剂，那么，你应当咨询你的设备制造商，确定在处理这些类型的助焊剂时你是否有选择适合的类型或材料的余地。

      低固含量免清洗助焊剂细分为以下几类：

      酒精基助焊剂，含松香或含树脂

      酒精基助焊剂，无松香或树脂

      水基助焊剂，无松香或树脂（无挥发性有机化合物）；在极少数情况中会含松香或树脂

      根据这个分类，有很多制造商和更多的助焊剂可供选择。那么，你会如何做决定呢？即使你的客户、公司的管理层，或者你现有的制造工艺要求你使用某种助焊剂，在这种情况下，重要的是要搞清楚，如果你使用了这种助焊剂，它对你的选择焊工艺是有利的还是不利的。

      一般地说，与松香助焊剂或水溶性助焊剂相比，低固含量免清洗助焊剂中的活性化学成分比较少，对焊接的挑战性更大。有些助焊剂是用来解决某些特殊问题的，可能是一些你没有遇到过的问题；但是，这些助焊剂在解决其他方面的问题时也许会有不足的地方，这又是个问题。经常出现的情况是，你生产的产品类型可能会影响最适合你的工艺的助焊剂。或者，说的更直接点，就是你制造的产品种类非常多，这可能会影响你对助焊剂的选择，甚至是不同的产品可能要求使用不同的助焊剂。

      其中的一个问题就是许多原来主要用于波峰焊的助焊剂现在用在选择焊上。对于整个电子行业，无论是产品还是应用，波峰焊工艺更适合这些不同类型的助焊剂。直到最近，才有一些助焊剂制造商真正认识到选择焊工艺和波峰焊工艺间的差别，开始生产专门用于选择焊的助焊剂。

      但是，在各种可选的助焊剂中，含松香/树脂、酒精基、低固含量免清洗助焊剂通常是选择焊工艺的最佳选择。它们在各种不同表面上的表现很好，工艺窗口相对比较宽，在高温下的处理时间更长，可以用于含铅焊锡和无铅焊锡，能够完全烧掉，留下的残留物通常都比较安全。

      了解助焊剂的分类

      助焊剂的三个关键属性决定了助焊剂的类型。这些属性还决定了在焊接后是否需要清洗电路板。不过，助焊剂的可接受程度不一定是通用的，这取决于产品的要求。这三个关键属性是：

      活性    

      固体含量

     材料类型

     根据这三个关键属性，可以用这种方法简单地把助焊剂分成三种基本类型：

     低固含量免清洗助焊剂（固体含量2%-8%）

     溶剂基，含或不含松香/树脂

      水基（无挥发性化学物质），无松香/树脂（例外的情况很少）

     活性低到中等

      “寿命短” （在处理过程中）

      可能需要也可能不需要清洗

松香助焊剂

      全固态或高固态松香，含15%-45%松香

     溶剂基

      可能是低活性，但一般都是中等到高活性

      “寿命长”（在工艺期间）

      一般都必须清洗

水溶性助焊剂

      通常都是高固体含量（11%-35%）

      溶剂基（个别情况下是水基的）

      通常都是高活性

      “寿命很长”（在工艺期间）

      都必须清洗

     活性和固体含量通常是助焊剂的两个关键属性，决定了产品在焊接后是否需要清洗助焊剂的残留物。根据材料的类型和固体含量，助焊剂的分类还可以进一步细分，如图1的树形图所示。

图1.液态助焊剂及分类（原图）

图1.液态助焊剂及分类（翻译）

表1.助焊剂分类（原图）

表1.助焊剂分类（翻译）

      表1把助焊剂细分为固体含量高或固体含量低，是否含有松香，是水基还是酒精基（溶剂基）。你还会注意到四个特性指示器是从RO（含松香）、RE（含树脂）、OR（含有机化合物）等开始。IPC实行这个指示器系统的目的是根据IPC-JSTD-004中描述的各种测试，更清楚地对助焊剂进行分类，或者确定助焊剂的活性的低、中、高。所有的助焊剂制造商都执行这些测试，用适当的指示器确定每一种助焊剂的属性。如何应用指示器详见表1。

      助焊剂制造商在每一种（最新的）助焊剂的技术数据表中都会包含这个指示器。但是，只参照这些指示器来确定各种助焊剂的类型的情况很少。大部分助焊剂仍然被称为低固含量免清洗助焊剂、松香助焊剂和水溶性助焊剂。只用指示器不能确切地告诉你正在使用的助焊剂是什么类型。例如，ROL1可能是全松香助焊剂，也可能是含有一些松香的免清洗助焊剂。ORM0可能是酒精基免清洗助焊剂、水基免清洗（无挥发性有机化学物质）助焊剂、标准的水溶性助焊剂或水基水溶性助焊剂。

      但是，带指示器的数据表上的信息、助焊剂的固体含量和对助焊剂的描述应该能够让你知道你的助焊剂是哪一种助焊剂。不过，你也许还需要咨询制造商或者MSDS，确定是哪一种溶剂，通常是酒精或者水。如果一种助焊剂里含有松香，你就可以肯定它是酒精基的助焊剂，因为松香的特性使它不能溶于水。

      由于低固含量免清洗助焊剂是选择焊中比较常用的助焊剂，我们在表2中已把它们和IPC的指示器相关联。

      指示器系统的作用是使用者能够对他们的助焊剂的活性和适用性做出更明智的决定，了解在焊接后是否需要清洗，（或者至少要去考虑这个问题）。全松香助焊剂和水溶性助焊剂在焊接后都必须进行清洗，这是因为它们都有大量的固体和残渣，还因为它们的残渣都具有很高的活性。

      需要注意的是，最好咨询助焊剂的制造商，讨论助焊剂的性能和表现。有些助焊剂可能会表现出更好的效果或更差的效果，即使它们在某些方面“在理论上”看起来几乎是完全一样的，但实际情况如何，只有制造商才最清楚。

      警告：不只是水溶性助焊剂，对所有pH值低的助焊剂都要保持谨慎。在许多情况下，数据表上的pH值可能会误导你，这是因为设计助焊剂就是要让所有的助焊剂在加热时活性变得更高。但是，pH值低的助焊剂在室温下可能对设备是有害的，这一点已很清楚了。此外，由于有些助焊剂中含有一些微妙的化学成分，这些助焊剂的活性实际上比它们在IPC分类中标示的还要高，这种情况只有制造商才清楚。在使用一种不太熟悉的助焊剂之前，最好先咨询制造商，充分了解它的特性。

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