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助焊剂的类型大致分为三类:无机、有机和树脂。
有机助焊剂的助熔效果介于无机助焊剂和树脂助焊剂之间,主要含有乳酸和柠檬酸基有机酸成分用于助熔。由于焊接残留物可以在焊接物体上停留一段时间而不会严重腐蚀,因此可用于电子设备的组装。
在电子产品的焊接中,树脂助焊剂的使用比例最大,主要成分是松香。松香在固态时没有活性,但只有在液态时才有活性,不溶于水,只溶于有机溶剂。松香的熔点为127°C,其熔化后活性持续高达315°C,涵盖了焊接的最佳温度,其焊渣没有腐蚀问题,这使得松香助焊剂广泛应用于电子设备焊接。
松香助焊剂有液体、糊状和固体形式,分别用于波峰焊、回流焊和手工焊接工艺。
随着科学技术的不断发展,助焊剂的研发也在不断进行。从前面提到的各种通量来看,虽然它们在各自的应用场景中都发挥着重要作用,但仍然存在一些局限性。例如,尽管无机焊剂具有良好的焊剂性能,但其高腐蚀性限制了其应用范围;虽然有机助焊剂可用于电子设备的组装,但助焊剂效应处于中等水平。
无论是液体、糊状还是固体,松香单体都不仅仅是助焊剂。由于松香是一种单体,化学活性较弱,而且助焊剂的润湿性往往不足,因此需要添加少量活性剂并将其溶解在有机溶剂中,制成助焊剂以提高活性。在松香助焊剂中,仅含有松香和溶解松香的溶剂的助焊剂是惰性松香助焊剂(R);除了松香和松香溶解溶剂外,还有四种活性等级不同的活性物质:弱活性松香助焊剂(RMA)、活性松香助焊剂超活化rosinflux(RSA)。
(1) 灭活松香助焊剂(R):它由溶解在乙醇、异丙醇和其他溶剂中的纯松香组成,不含活性剂,消除氧化膜的能力有限,因此焊件需要具有非常好的可焊性,通常用于一些绝对不允许在使用中有腐蚀风险的电路,如植入心脏的起搏器。
(2) 弱活化松香助焊剂(RMA):添加到这种助焊剂中的活性剂是乳酸、柠檬酸、硬脂酸和其他有机酸化合物。添加这些弱活化剂可以促进润湿,腐蚀性较小,因此用于大多数电子组装领域,但在航空、航天产品或细间距表面贴装产品中使用后仍需要专业清洁。
(3) 活性松香助焊剂(RA)和超活性松香助焊剂:添加到活性松香助焊剂中的强活性剂包括盐酸苯胺、盐酸肼和其他有机化合物,这种助焊剂的活性显著提高,但焊接后残留物中氯离子的腐蚀已成为一个不容忽视的问题,因此很少用于电子产品的组装。
还有一种免清洗助焊剂,也是松香助焊剂的一种。通过分析其成分,可以进一步了解焊剂的成分以及这些成分的作用。然而,如果你不是化学专家,忽略下面提到的各种酸和脂肪,专注于成分和效果。
不干净通量主要原料有有机溶剂、松香树脂及其衍生物或合成树脂表面活性剂、有机酸活化剂、防腐剂、助溶剂和成膜剂。简单地说,各种固体溶解在各种液体中,各组分的比例不同,助焊剂的助熔效果也不同。
尽管树脂助焊剂被广泛使用,但不同等级的助焊剂也面临着不同的问题,例如,由于焊后残留物中的氯化物腐蚀,活性松香助焊剂(RA)和超活性松香焊剂(RSA)很少用于电子产品组装。虽然没有清洁焊剂可以避免清洁过程,但每种成分的选择和比例也相当复杂,需要考虑多种因素。
(1) 有机溶剂:酮、醇和酯的一种或多种混合物,常用的有乙醇、丙醇和丁醇;丙酮、甲苯、异丁基酮;乙酸乙酯、乙酸丁酯等。作为一种液体成分,其主要功能是将固体成分溶解在助焊剂中形成均匀的溶液,这便于待焊接的成分均匀地涂覆适量的助焊剂成分,同时也可以清洁金属表面不太严重的污垢和油渍。
(2) 天然树脂及其衍生物或合成树脂表面活性剂:含卤素表面活性剂具有很强的活性和高流动性,但卤素离子难以清洁,离子残留量高,卤素元素(主要是氯化物)具有强腐蚀性,因此不适合用作无清洁剂,无卤表面活性剂的活性略弱,但离子残留较少。
免清洗助焊剂的表面活性剂主要是脂肪酸基或芳香族的非离子表面活性剂,其主要功能是降低焊料与引脚金属接触时产生的表面张力,增强表面润湿力,增强(3)有机酸活化剂的渗透性,还可以起到发泡剂的作用。
(3) 有机酸活化剂:由一种或多种有机酸二元酸或芳香酸组成,如琥珀酸、戊二酸、衣康酸、邻羟基苯甲酸、壬二酸、庚二酸、苹果酸、琥珀酸等。其主要功能是去除引脚上的氧化物和熔融焊料表面的氧化物,是助焊剂的关键成分之一。
(4) 防腐剂:减少树脂和活化剂等固体成分在高温分解后的残留。
(5) 共溶剂:防止活化剂等固体成分溶解的趋势,避免活化剂分布不均匀。
(6) 成膜剂:在焊接引脚的过程中,涂覆的助焊剂沉淀并结晶形成均匀的薄膜,高温分解后的残留物由于成膜剂的存在可以快速固化、硬化并降低粘度。
在未来的研究中,科学家们可能能够通过寻找新的物质来取代现有通量中的一些成分,从而克服这些局限性。例如,为了解决无机助焊剂的腐蚀性问题,可以探索一些具有相似化学效应但腐蚀性很小的物质。对于有机助焊剂,尽量提高其助焊剂性能,同时保持其腐蚀性较小。对于树脂基助焊剂,特别是活性松香助焊剂,可以研究如何提高活性,同时避免氯离子等腐蚀性物质的残留。For无清洁焊剂如何优化各组分的比例,以实现最佳的通量效果并确保副作用最小,也是一个重要的研究方向。
综上所述,助焊剂的发展仍有很大的空间,通过对其组成和功能的深入了解,有望开发出性能更好、应用更广泛的助焊剂产品。