助焊剂的主要成分有哪些？在软钎焊中的作用是什么

《软钎焊行业配套助焊剂全分析》

作者：夏　杰

综述：软钎焊行业所涉及的专业层面非常广泛，首先是冶金学及物理学，其次在配套产品中，化学是主要的一个技术方面。在软钎焊行业所涉及的化学品中，常见的有助焊剂（在国家标准GB/T15829.1~4-1995中称之为软钎焊用钎剂）、焊锡膏、清洗剂、焊料防氧化剂、锡渣还原剂等，而在这些化学品中最重要的，也是最关键的就是助焊剂，本文就软钎焊行业相关配套助焊剂进行一次全面的、全方位的剖析，仅供业内外人士参考与了解。

一、助焊剂的作用：

关于助焊剂的作用概括来讲主要有“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”。

（一）、关于“辅助热传导”作用的理解。

在焊接时，焊料处于充分熔融的高温状态（传统的Sn63/Pb37焊料实际焊接温度约为245-255℃，各种无铅焊料的实际焊接温度约为260-270℃），在这种高温状态下，被焊接元器件与焊盘必然会经受一定的高温考验，至于最高温度的热冲击，人们在实际操作中会采用各种应对措施加以防范，同时要求被焊接物材质的耐热性能要比较强。一般根据标准工艺之温度要求，将其材质最终能够承受的温度极限（也叫耐热温度），设计在可能遭受的最高温度线以上20-30⁰C左右，应该说是这比较保险的安全范围。所以，一旦被焊物材质确定下来后，最终会承受热冲击的可能性基本都在安全许可范围内，但是，在实际的工艺操作过程中变数太多，如每台机器之间与标准工艺的误差，可能会造成整个焊接过程所有参数的改变，既使最高温度是在事先设定的安全范围内，但如果升温速率过大，会造成接触到锡液的每一个零部件或零部件之局部骤然升温，温度的急骤上升或急骤下降都能够引起材质性能的蠕变，对这种材质性能的蠕变，在短期内几乎所有检测手段都无能为力，它所造成的危害是长期的、潜在的、不易被查明原因的，这种危害对一些精密电子信息产品而言，尤其是致命的内伤。

    基于以上阐述，我们对助焊剂“辅助热传导”的作用就极易理解了，当前所有助焊剂的组份中，溶剂基本上是不可缺少的，同时溶剂中也有高沸点的添加剂，这些物质在遇热后能吸收一部分热量，在达到整体溶剂共沸点温度后开始挥发，同时带走部分热量，使被焊接材质不至于在瞬间产生急骤的温度变化；另外，因为助焊剂在焊接材质表面的涂覆，还能使整个板面的受热情况趋于均匀。所以，我们对种状况理解为“辅助热传导”，它所辅助的整个过程可以看成是延缓热冲击、使焊材受热均匀的过程，而不是在破坏热传导或帮助热能迅速传导的这样一个过程或作用。

（二）、关于“去除氧化物”作用的理解。

焊接的过程就是钎焊接头或焊点成型的过程，这个过程也是合金结构发生变化及合金重组的过程。焊料合金本身的结构状态基本都是稳定的，那么，它与其他金属或其他合金在极短的时间内重新融合，并形成新的合金结构就不是那么容易的事情。

传统的焊料合金为Sn63/Pb37，目前更多种类的无铅焊料种类使钎焊接头形成过程更加复杂，目前常见的无铅焊料种类包括Sn0.7Cu、Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.3Ag0.7Cu、Sn1.0Cu0.5Ni、Sn35Bi1.0Ag等，焊接的过程其实就是焊料合金与被焊件（焊盘、焊端）融合并形成焊点（金属间化物）的过程，如铜、镍、锌、银、金等，特别是金属铜极易与锡铅合金焊料融合。但是，当被焊金属表层被氧化或反应后，在这些金属物质表面会形成一个化合物钝化层（主要还是氧化物），虽然锡焊料与这些金属本身较易形成钎焊接头合金结构，但与这些物质的钝化层很难形成新的焊点接头。

几乎所有的焊料设计者在论证焊料的可焊性时，都是将焊接材质及工艺环境设定在理想状态，而所有的理想状态在实际工艺过程中几乎是不存在的，就线路板、元器件、或其他被焊接材质的制造与储存、运送、再生产等各个环节而言，各种焊接材质表面被腐蚀、被氧化的可能性都是100%存在的。

因此，焊接前对被焊材质表面氧化层的处理就显得格外关键，而助焊剂“去除氧化物”的过程，其实就是一个氧化还原的过程，助焊剂中的活性剂通常是各种有机酸或有机酸盐类物质，至少有一、两种酸或酸盐，通常由多种酸及酸盐复配来用。在氧化还原反应的过程中，反应进行的“速度”及反应“能力”是人们比较关注的问题，这两个是内在的问题，其外部表现就是通常人们所讲的“焊接速度”与“焊接能力”。在材质、工艺等情况既定的情况下，对不同活性助焊剂的选择就显得很重要：“（1），活性较弱的助焊剂焊接速度或焊接能力相对较差；（2），活性较强的助焊剂去除氧化膜的能力较强、上锡速度较快，但如果助焊剂中活性剂过量或整体配伍不好的时候，很可能会导致焊后有活性物质残留，这样就存在焊后继续腐蚀的可能性，对产品的安全性能造成了相当隐患。”。

（三）、关于“降低被焊接材质表面张力”作用的理解。

在电子软行焊焊接过程中，焊料处于液体状态，而元件管脚或焊盘则为固体状态。当液态与固态物质接触时，因液态物质表面张力的作用，会直接造成两种物质接触界面的减小，我们对这种现象的表面概括是“锡液流动性差”或“扩展率小”，这种现象的存在影响合金形成的面积、体积或形状。

这时就需要助焊剂中“表面活性剂”的作用，“表面活性剂”通常指在极低的浓度下，就能够显著降低其他物质表面张力的一种物质，它的分子两端有两个机团结构，一端亲水憎油另一端亲油憎水，通过其外部表现可以看到，它由溶剂可溶性和溶剂不溶性两部分组成，这两个部分正处于分子的两端，形成一种并不对称的结构，它能够显著降低表面张力的作用正是由这种特殊结构所决定的。

助焊剂中表面活性剂的添加量很小，但作用却很关键，降低“被焊接材质表面张力”，所表现出来的就是一种强效的润湿作用，它能够确保锡液在被焊接材质表面顺利扩展、流动、浸润等。通常焊点成球、假焊、拉尖等类似不良状况均与表面活性不够有一定关系，而这种原因不一定是焊剂“表面活性剂”添加量太少，也有可能是表面活性剂选择不当，或在生产工艺过程中造成表面活性剂的分解、失效等。

（四）、关于其他方面作用的理解。

上文已有提到，在助焊剂的几种作用中，最重要的是“去除氧化物”与“降低被焊接材质表面张力”，通过上文的分析，助焊剂其他方面的作用其实更容易理解。“去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积”是比较容易被人们接受的。通常情况下，人们肉眼所见的焊盘或其他焊接材质的表面都是光洁或平整的，其实用高倍放大镜观察时，我们可以发现，这些材质表面并不光洁也不平整，而是有很多的凸凹，而在这些凸凹点中会有油污或其他灰尘分布，助焊剂中的有机溶剂及表面活性剂能够很容易地去除这些污垢，使被焊接物表面仍表现出凸凹不平的状况，这样在焊接时，焊接面积增大，焊接强度也会随之增强。

关于“防止再氧化”这个作用，在早期的松香型焊剂时表现的尤其明显，当前免清洗助焊剂已被广大使用者接受，免清洗助焊剂固含量及树脂含量的降低，在这个方面的作用已大不如前，但是，仍有部分焊剂中添加少量高效成膜物质，这种物质能够代替早期松香或树脂的保护作用，使焊后新焊点合金受氧化的程度降低、机率减小。

二、助焊剂的工作原理：

通过对助焊剂相关作用的分析，助焊剂的工作原理就很容易理解了，概括来讲：就是在焊接过程中，助焊剂通过自身的活性物质作用，去除焊接材质表面的氧化层，同时使液态锡焊料与被焊材质之间的表面张力减小，增强液态锡焊料流动、浸润的性能，帮助焊接完成，所以它的名字叫“助焊剂”。

如果要对助焊剂工作原理进行一个全面细致分析概括，那就是通过助焊剂中活化物质对焊接材质表面的氧化物进行清理，使焊料合金能够很好地与被焊接材质结合并形成焊点，在这个过程中，起到主要作用的是助焊剂中的活化剂等物质，这些物质能够迅速地去除焊盘及元件管脚的氧化物，并且有时还能保护被焊材质在焊接完成之前不再氧化。

另外，在去除氧化膜的同时，助焊剂中的表面活性剂也开始工作，它能够显著降低液态焊料在被焊材质表面所体现出来的表面张力，使液态焊料的流动性及铺展能力加强，并保证锡焊料能渗透至每一个细微的钎焊缝隙。在常见锡炉焊接工艺中，当被焊接材质离开锡液表面的一瞬间，因为助焊剂的润湿作用，多余的锡焊料会顺着管脚流下，从而避免了拉尖、连焊等不良现象。

三、常用助焊剂的一些基本要求

通过对助焊剂作用与工作原理的分析，概括来讲，常用助焊剂应满足以下几点基本要求：

1、具一定的化学活性（保证去除氧化层的能力）；

2、具有良好的热稳定性（保证在较高的焊锡温度下不分解、不失效。）；

3、具有良好的润湿性、对焊料的铺展具有促进作用（保证较好的焊接效果）；

4、留存于基板的焊剂残渣，对焊后材质无腐蚀性（基于安全性能考虑，水清洗类或明示为清洗型焊剂应考虑在延缓清洗的过程中有较低的腐蚀性，或保证较长延缓期内的腐蚀性是较弱的。）；

5、需具备良好的清洗性（不论是何类焊剂，不论是否为清洗型焊剂，都应具有良好的清洗性，如果在确实需要清洗的时候，能够保证有适当的溶剂或清洗剂进行彻底的清洗；因为助焊剂的根本目的只是帮助焊接完成，而不是要在被焊接材质表面做一个不可去除的涂层。）；

6、各类助焊剂应基本达到或超过相关国标、行标或其他标准对相关焊剂一些基本参数的规范要求；（达不到相关标准要求的助焊剂，严格意义上讲是不合格的助焊剂。）；

7、助焊剂的基本组份应对人体或环境无明显公害，或已知的潜在危害；（环保是当前一个世界性的课题，它关系到人体、环境的健康、安全，也关系到行业持续性发展的可能性。）。

四、常用助焊剂的组份

通过对助焊剂作用及其工作原理等情况的分析，常用助焊剂的组份可以基本概括为以下几个方面：

1、溶剂：它能够使助焊剂中的各种组份均匀有效的混合在一起，传统常用溶剂以乙醇、异丙醇等为主，但因此类低碳醇属于易燃类物质，通过多年的技术发展与研究以及焊接设备的进步，闪点高、不易燃的多碳醇醚以及水都已经具备做为助焊剂溶剂的可能。

2、活化剂：以有机酸或有机酸盐类为主，无机酸或无机酸盐类在电子装联焊剂中基本不用，在在特殊助焊剂中偶尔会使用。

3、表面活性剂：以阳离子、阴离子或非离子类、氟碳类等高效表面活性剂为主。

4、松香（树脂）：松香本身具有一定的活化性，但在助焊剂中添加时一般作为载体使有，它能够在溶剂挥发以后，持续帮助其他组份发挥作用。

5、其他添加剂：除以上组份外，助焊剂往往根据具体的要求而添加不同的添加剂，如光亮剂、消光剂、阻燃剂等。

五、助焊剂的分类

（一）、国际较通用的主要分类方法：

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（二）、目前国内对焊剂的几种分类：

1、参照中华人民共和国国家标准《软钎焊用钎剂Soldering fluxes》（GB/T15829.1~15829.4-1995）之相关规定中“GB/T15829.1-1995”对软钎焊用钎剂的分类及代码规定如下：

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在“GB/T15829.2-1995”中参照了QQ-S-571E的相关标准，对树脂类钎剂的型号表示方法进行了以下规定：“根据需要，可以在钎剂型号后面用间隔符号‘—’隔开，将表示钎剂活性度的符号R（纯树脂基钎剂）、RMA（中等活性的脂基钎剂）、RA（活性树脂钎剂）标注于后”。

2、本人根据助焊剂的发展历程，结合客户的使用习惯及助焊剂用途等，对助焊剂进行了以下分类：

（1）、松香型助焊剂

此类助焊剂为传统型助焊剂，相对来讲含有较多的松香或树脂，因此固含量较高，多在10~20%或以上，一般松香型焊剂含有少量卤素，所以可焊性较强，能够适用于多种板材，焊完后的焊接面会有一层极薄的保护膜，从而保护焊点不被氧化，不被潮汽侵蚀(起到类似三防漆的作用）。时至今日的日韩系助焊剂，包括日本千住、KOKI、汤姆拉，韩国喜星等厂家的产品均以高松香焊助为主，这可能是因为海岛国家对电子产品防潮、防腐有更高的要求，并在实际应用中总结出来的经验。

松香型焊剂发展到上世纪90年代中期，有许多使用松香型助焊剂的客户，开始注意到焊后残留的问题，为了达到较好的光洁效果，不少客户采取了焊后清洗的办法，对此不少专家认为这种“用松香型助焊剂焊接，焊后再进行清洗的工艺”是较为可靠的一种焊接方式。但是，焊后清洗工序的增加造成了生产成本的上升，很快就成为困扰客户的一个问题，因此，一种新型的松香型焊剂应运而生，这种焊剂同样含有松香，但松香含量不是很多，焊后可不清洗，这就是我们在以下要谈的“免清洗低固态助焊剂”。  

结合以上所述，我们可以发现其实在松香型焊剂中，大致讲来也可以分为“松香不清洗型、松香清洗型和松香免清洗型”这样三大类。

（2）、免清洗低固态助焊剂

    此类助焊剂是直接从松香型焊剂演变而来的，它充当了从“松香型助焊剂”到“免清洗无残留助焊剂”发展过程中过渡者的角色。它们含有松香或树脂，但含量不多，一般固含量在4~8%或以下，多数含少量卤素也有的不含卤素，卤素含量基本要求控制在0.2%以下，焊接性能基本可达到普通松香型的效果，但焊后板面较为清洁，可清洗也可不清洗。相对来讲此类焊剂的“可焊性能”及“可靠性”要比“免清洗无残留助焊剂”强一些，相比松香型焊剂又稍弱一些，但焊后的可靠性能满足一般客户的要求。

（3）、免清洗无残留助焊剂

免清洗无残留助焊剂从上世纪90年中期开始在我国逐渐推广，在推广初期因为技术上的各种缺陷，以及习惯了使用松香型助焊剂客户的排斥，直到90年代未期才逐步被市场接受，同一时期我们国家制定了免清洗助焊剂相关的行业标准。

在2000年以后越来越多的客户使用各种免清洗助焊剂，同时客户对免清洗助焊剂提出了更高的要求，从外观要求“无色透明”到助焊剂本身的可焊性、以及焊后的表面残留及离子残留等方面都越来越严格。

在目前的免清洗无残留助焊剂中，包括含松香（树脂）及不含松香（树脂）的这样两个大类，此两类焊剂固含量均可保证在2%左右或以下，所以，焊后表面残留均能够达到客户的要求。同时，因为不含松香或松香含量较少，大多数助焊剂生产厂家为加强可焊性能，从多加活化剂与表面活性剂方面努力提高助焊剂的可焊性能，这也正是很多习惯于松香型焊剂的客户不能很快接受的一个原因，因为他们担心，在没有焊后松香膜保护的情况下，加强活化剂会造成焊接后的隐患。其实在“免清洗无残留助焊剂”推广初期，确实存在这样的问题，随着技术的不断提升与成熟，到目前为此这种状况已经得到了很好的解决。在外观方面多数能够做到无色或较淡颜色且透明、无沉淀及悬浮物，并能保持物理性能的稳定性。

另外，此类助焊剂多数不含卤素，基本可以保证焊后无离子残留或很少离子残留物，参照J-STD-001B及MIL-STD-2000A等国际相关标准要求，免清洗焊剂焊后离子污染物应在1.56μgNaCl/cm ² 以下；关于助焊剂离子残留量等级的化分一般参照：一级在200μgNaCl/cm²以下，二级在100μgNaCl/cm²以下，三级在40μgNa-Cl/cm²以下之规定；如能达到以上要求，基本可保证焊后板面无漏电或后续腐蚀的现象，确保焊后的稳定性与可靠性。

    虽然称之为“免清洗”助焊剂，但我们需要了解的是，“免清洗”助焊剂并不是不能清洗，也不是完全不必要清洗，更不是完全没有焊后残留物，所谓“免清洗无残留”助焊剂，只是相对来讲残留较少罢了。这里要搞清楚的实际上就是“免清洗”和“无残留”这样两个概念，是否需要“免清洗”以及是否需要清洗，要结合被焊接产品本身的要求而定，在精密电子装联工艺中，或要求100%的良品保证时，如军工、航天或医用电子产品的装联过程，任何极其微量的残留都有可能导致产品的不良，因此，多数时候这些行业并不能做到真正的“免清洗”；只有在具体的个案中，特定的条件下，当充分考证焊剂的残留物不足以造成产品的不良时，才有可能做到真正的“免清洗”。

（4）、其他助焊剂：

①、搪锡用助焊剂

此类助焊剂适用于线材、变压器、线圈或其他元件管脚镀锡，可分为免清洗型与松香型两种，目前多数线材厂家对线端焊锡使用免清洗型焊剂，而部分小型电感、变压器厂家因为较粗的Pin脚或较厚的漆膜等，需要高温焊接，此时就会选择高松香助焊剂，而此类高松香焊剂与传统松香型助焊剂稍有差异，其差异主要表现在溶剂与活化剂方面。搪锡用助助焊剂常见有以下几点要求：焊后残留少、对管脚无腐蚀、焊脚光亮、上锡快、易爬升、焊后管脚表面平滑无点状凹凸不平等。

②、线路板预涂层助焊剂

在印制线路板生产工序完成后，为防止线路板上焊盘的氧化，需要在其表面做一个涂层，这时所选用的助焊剂就是“线路板预涂层助焊剂”。有一单面板或少数双面板都会做这样的涂层，在涂布工艺上分为喷涂及滚涂法两种。这种助焊剂要求涂布后整体板面分布均匀，板面光洁透明、无明显松香树脂涂布痕迹。

③、线路板热风整平助焊剂

此类助焊剂为双面或多层印制线路板制造工艺专用助焊剂，适用于双面板及多层板的整平喷锡工艺，它能够使锡液流动性能加强，上锡迅速、均匀且镀层极薄，不阻塞线路板贯穿孔，不易产生针孔而能够获得致密锡层。此类焊剂多数在焊后可适用清水洗涤。客户要求焊接时烟雾要少、活性要好、上锡面具有镜面光泽、锡润湿性佳、上锡速度快。目前可以采用刷涂、喷涂、鼓泡、滚涂等方法对此类焊剂进行涂布。

④、水清洗助焊剂

这类助焊剂也称为“水溶性助焊剂”。在助焊剂发展过程中，为达到板面清洁无残留的目的，多数采用焊后清洗的方法解决，但是，长期使用有机溶剂作为清洗剂，易对环境造成污染，并对人体造成不良影响。为响应环保要求，人们开始思索用水作为清洗剂的可能性，为了配合水清洗的效果，助焊剂研发厂商开始对助焊剂进行改良，首先保证焊后板面的残留物具有水溶性，而且要易溶于水，只有这样，在焊后才能够被水清洗。

通过反复的实验，目前多数助焊剂生产厂商已能掌握相关生产技术，但是问题仍然存在，主要有两个方面：第一，焊后在延时清洗时效果不好，有些焊剂因活性太强会腐蚀焊点与焊盘而造成氧化，有时会造成管脚发蓝的现象，如果焊后即刻清洗则不会存在这样的问题，这也是使用厂商所最为烦恼的困扰之一；第二，焊后水清洗的效果不理想，有时会有清洗不掉的残留，有时洗后会造成泛白的现象。

⑤、水基助焊剂

上文已有论述助焊剂常用的传统溶剂以乙醇、异丙醇等低碳醇类为主，也有时添加少量醚类或其他物质作为助溶剂，虽然这些物质本身对人体及环境的影响不是特别大，但是经过高温分解后的产物也可能会对环境及人体造成不利影响，另外，这类溶剂还具有较强的易燃易爆的危险性。因此，人们开始研发以水作为溶剂基体的助焊剂，此类助焊剂我们称之为“水基助焊剂或水性助焊剂”。

“水基助焊剂”的生产技术不是很大难题，存在的主要问题在客户使用工艺的配合方面，很多客户的现有设备能达到水基焊剂的使用要求，但仍有个别老旧设备无法实现水基助焊剂生产工艺，特别是在预热方面，预热效果较差的波峰焊机在使用水基焊剂时，因预热不充分，在焊接时焊接面仍有水剂残留，从而导致锡珠的大量产生。如果在预热区能够使焊接面实际温度达到110⁰C以上8秒，或130⁰C以上5秒左右，板面的水剂将能够比较充分地挥发，此时再经过2-5秒的干燥区，焊接应该没有问题。初次试用可通过对“走板速度”及“预热温度”的调整，来达到我们想要的效果，这两个参数可先确定一个，然后再逐步调整另一个参数，并根据实验的焊接效果进行调整。

随着国家对环保及安全的监管越来越严，水基助焊剂有很大的潜在市场，以后，无论是纯水基、半水基或其他高闪点溶剂为主的助焊剂，终将成为助焊剂市场的主流，只是时间早晚问题。

⑥、焊锡丝用助焊剂。

焊锡丝用助焊剂以松香（树脂）型焊剂为主，较早些时候有些厂商推出过“水清洗焊锡丝”，目前，一般焊锡丝制造的都是“免清洗型焊锡丝”，只要不是实芯焊锡丝，那么，在焊接速度或可焊性等方面，焊锡丝中的助焊剂始终都起着至关重要的作用。

在交付客人使用时，经常反映的焊锡丝的问题有几个方面如：上锡速度慢、焊点不光亮、腐蚀烙铁头、烟雾太大、气味太刺激等。在这些问题中，“上锡速度慢”可能是烙铁功率不够，但锡丝中助焊剂的活化性能及表面润湿性能，也是决定上锡速度的主要原因；“腐蚀烙铁头”的重要原因是锡焊料合金中砷含量过多，但助焊剂的活性较强时，或添加了无机类活化剂，也有导致烙铁头被腐蚀的可能；至于“烟雾太大”及“气味太刺激”虽然是主观不良状况，但助焊剂中的活化剂、表面活性剂或添加物的选择不当是造成这种状况的主要原因。

所以，总结上述问题，在焊锡丝用助焊剂的研发中，应该注意的问题有以下几个方面：

A、助焊剂的活化剂选择适当。针对无机活化剂与有机活化剂做选择时，尽量避免使用腐蚀性较强的无机酸或无机酸盐类活化剂；

B、助焊剂中活化剂的量要适中。不能一味追求上锡速度及可焊性能，而不顾焊接时的烟雾、毒害性，以及焊后残留后续腐蚀等状况出现的可能性。

C、助焊剂中表面活性剂选择要适当。好的表面活性剂可确保在焊接过程中有较好的铜锡润湿性，但同时必须考虑到使用中的烟雾、毒害性等。

D、助焊剂的残留物必须易于清洗。目前大多数的电子装联采用波峰焊接或SMT表面贴装焊接，焊锡丝仅做为焊接不良时的修补用品，不论何种焊锡丝焊后的残留物必须易于清洗，以达到与整个焊接面光洁度一致的效果。

E、在研制免清洗焊锡丝助焊剂时，不能因为没有松香（树脂）或松香（树脂）很少而添加其他腐蚀性较强的活化剂，或添加较多的表面活性剂，不但要保证焊后较少的残留物，更要注意焊后的可靠性能。

⑦、SMT焊锡膏用助焊剂。

SMT焊锡膏主要由两个部分组成即：合金粉末及助焊剂（也有人称之为焊油），与波峰焊接用助焊剂的最大区别就是，它含有一定量的触变剂，而普通助焊剂则没有。SMT焊锡膏用助焊剂的主要成份大致可分为以下几类：

A、活化剂：该成份主要起到去除线路板铜膜焊盘表层及零件焊接部位的氧化层的作用；此类活化剂目前多用有机类活化剂，它们的活化性能一般偏弱活性，可确保焊后的电气性能及可靠性；对于活性较强的活化剂一般添加量很少，无机类活化剂基本不予使用；

B、表面活性剂：在SMT用焊锡膏的助焊剂中多使用高效的表面活性剂，它添加量很小，但降低焊料在焊盘或焊脚表面张力的作用却很明显；

C、触变剂：该成份主要是调节焊锡膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出现拖尾、粘连等现象的作用；在整个组分中，这一部分的作用比较关键，多数焊锡膏出现问题时都与此有关，焊膏生产厂家目前仍在不断地寻求与开发更好的、更有效的触变剂；

D、树脂：该成份主要起到加大锡膏粘附性，而且有保护和防止焊后PCB再度氧化的作用；该项成分对贴片时零件固定起到很重要的作用；

E、溶剂：该成份是焊剂各种组份的溶剂，在焊剂生产过程中使各种组份均匀混合在一起。另外，在焊锡膏的搅拌过程中能调节金属粉末与助焊剂均匀混合，溶剂选择的优劣对焊锡膏在印刷时的使用寿命也有一定影响。

⑧、特种助焊剂。

在软钎焊行业，使用到特种助焊剂的情况，主要发生在不锈钢器件、铁合金、镍合金或其他合金材料的焊接过程中，特种助焊剂中的活化剂主要是腐蚀性较强的无机酸或无机酸盐，同时添加少量的可溶性锡铅化合物；较强的活性能确保上锡及焊接时的可焊性，但焊后的腐蚀同样不可避免，为确保焊后器件的可靠性，焊后必须及时清洗，目前多数此类焊剂适用于水洗工艺，避免了使用有机溶剂清洗造成的较高焊接成本。

六、电子装联工艺过程中，助焊剂对焊接的影响及常见不良状况原因分析：

    助焊剂对焊接质量的影响很多，客户经常反映由助焊剂引起的不良问题，主要有以下几个方面：

（一）、焊后线路板板面残留多、板子脏。

从助焊剂本身来讲，主要原因可能是助焊剂固含量高、不挥发物太多，而这些物质焊后残留在了板面上，从而造成板面残留多，另外从客户工艺及其他方面来分析有以下几个原因:

1.走板速度太快，造成焊接面预热不充分，助焊剂中本来可以挥发的物质未能充分挥发；

    2.锡炉温度不够，在经过焊接高温的瞬间助焊剂中相关物质未能充分分解、挥发或升华；

    3.锡炉中加了防氧化剂或防氧化油，焊接过程中这些物质沾到焊接面而造成的残留；

    4.助焊剂涂敷的量太多，从而不能完全挥发；

    5.线路板元件孔太大，在预热和焊接过程中使助焊剂上升到零件面造成残留；

    6.有时虽然是使用免清洗助焊剂，但焊完之后仍然会有较明显残留，这可能是因为线路板焊接面本身有预涂松香（树脂）的保护层，这个保护层本来的分布是均匀的，所以在焊接前看不出来板面很脏，但经过焊接区时，这个均匀的涂层被破坏，从而造成板面很脏的状况出现；

    7.线路板在设计时，预留过孔太少，造成助焊剂在经过预热及锡液时，造成助焊剂中易挥发物挥发不畅；

    8．在使用过程中，较长时间未添加稀释剂，造成助焊剂本身的固含量升高；

（二）、上锡效果不好，焊点吃锡不饱满或部分焊点虚焊及连焊。出现这种状况的原因主要有以下几个方面：

1、助焊剂活性不够，不能充分去除焊盘或元件管脚的氧化物；

2、助焊剂的润湿性能不够，使锡液在焊接面及元件管脚不能完全浸润，造成上锡不好或连焊。

<!--[if !supportLists]-->3、<!--[endif]-->使用的是双波峰工艺，第一次过锡时助焊剂中的有效成分已完全分解，在过第二次波峰时助焊剂已起不到去除氧化及浸润的作用；

<!--[if !supportLists]-->4、<!--[endif]-->预热温度过高，使活化剂提前激发活性，待过锡波时已没活性，或活性已很弱，因此造成上锡不良；

5、发泡或喷雾不恰当，造成助焊剂的涂布量太少或涂布不均匀，使焊接面不能完全被活化或润湿；

6、焊接面部分位置未沾到助焊剂，造成不能上锡；

7、波峰不平或其他原因造成焊接面区域性没有沾锡。

8、部分焊盘或焊脚氧化特别严重，助焊剂本身的活性不足以去除其氧化膜。

9、线路板在波峰炉中走板方向不对，有较密的成排焊点与锡波方向垂直过锡，造成了连焊。（如图所示）

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10、锡含量不够，或铜等杂质元素超标，造成锡液熔点（液相线）升高，在同样的温度下流动性变差。

11、手浸锡时操作方法不当，如浸锡时间、浸锡方向把握不当等。

（三）、焊后有腐蚀现象造成元器件、焊盘发绿或焊点发黑。主要原因有以下几个方面：

1、助焊剂中活化物质的活性太强，在焊后未能充分分解，从而造成继续腐蚀。

2、预热不充分（预热温度低，或走板速度快）造成助焊剂残留多，活化物质残留太多。

3、助焊剂残留物或离子态残留本身不易腐蚀，而这些物质发生吸水现象以后所形成的物质会造成腐蚀现象。

4、用了需要清洗的活性极强的助焊剂，但是焊完后未清洗或未及时清洗。

（四）、焊后板面漏电（绝缘性能不好），主要原因有以下几个方面：

1、焊后助焊剂残留太多，而助焊剂本身的绝缘阻抗不够。

2、助焊剂焊后在板面上呈离子状残留，而这些离子残留吸水造成导电。

3、线路板设计不合理，布线太近，经过高温焊接或高压冲击后造成漏电现象。

4、线路板阻焊膜本身质量不好，经过高温焊接后绝缘阻抗能力下降，造成漏电现象。

（五）、焊接时飞溅，焊后板面有锡珠。造成这种状况的原因有以下几个方面：

1、助焊剂中的水份含量较大或超标，在经过预热时未能充分挥发；

2、助焊剂中有高沸点物质或不易挥发物，经预热时不能充分挥发；

3、预热温度偏低，助焊剂中溶剂部分未完全挥发；

4、走板速度太快未达到预热效果；

5、链条倾角过小，锡液与焊接面接触时中间有气泡，气泡爆裂后产生锡珠；

6、助焊剂涂布的量太大，多余助焊剂未能完全流走或未能完全挥发；

7、手浸锡时操作方法不当，线路板焊接面垂直浸入锡液，造成锡暴现象，有大量飞溅同时产生锡珠。（如下示意图所示）

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8、工作环境潮湿线路板过完预热区后，即刻吸湿造成板面湿度过大，以致过锡时产生飞溅及锡珠；

9、线路板焊接面的零件脚太密集，而过孔或贯穿孔设计不合理，造成焊接面与锡液间的排气不畅，从而引起飞溅及锡珠。

（六）、焊后线路板板面绿油（阻焊膜）起泡

1、线路板本身绿油质量不好，所能承受的温度极限值偏低，经过焊接高温时出现起泡等现象；

    2、助焊剂中添加了能够破坏阻焊膜的一些添加剂；

    3、在焊接时锡液温度或预热温度过高，超出了线路板阻焊膜所能承受的温度范围，造成绿油起泡。

    4、在焊接过程中出现不良后，又重复进行焊接，焊接次数过多同样会造成线路板板面绿油起泡等不良状况的产生。

    5、手浸锡操作时，线路板焊接面在锡液表面停留时间过长，一般时间在2-3秒左右，如果时间太长，同样会造成这种不良状况的出现。

七、如何选择适当的助焊剂：

这一部分主要写给软钎焊料及助焊剂的使用单位，但作为软钎焊料生产厂家，如果我们能够了解客人的选择要求，那么在产品的推广过程中就会少走一些弯路，同时可以帮助客户做好助焊剂的选择工作。

针对使用者来讲，选择助焊剂并不是越贵越好，更不是知名厂家生产的就一定好，关键问题是“要选择适合自身产品特性及工艺特点的助焊剂”，根据多年推广助焊剂的经验，针对助焊剂的选择问题，总结了以下几点经验供业内外人仕参考：

1、结合产品选择助焊剂。

自身产品的档次及产品本身的特点，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，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1.5μgNacl/cm²左右，大大加强了焊后产品的可靠性。

如果对免清洗焊剂不是很放心，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，在线材线端焊锡时，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。但在变压器、线圈及小型片式（SMD）变压器等元件管脚镀锡时，视实际要求及工艺条件，有免清洗及高松香两种可选。

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、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。

    （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。锡铅焊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“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，我们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，因为我们都知道“下制程是上制程的客户”，只有时时刻刻、一点一滴不断加强，我们的产品品质才能够不断进步与提升。

3、根据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，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。

八、未来助焊剂的发展趋势：

    未来助焊剂的发展趋势，用两个字来概括其中心思想就是——“环保”。免清洗助焊剂的发展其实也是环保的趋动，从焊后板面较多的松香残留，到焊后用溶剂清洗，然后再到免清洗就是一个日益环保的发展历程，水洗助焊剂只不过是发展到了溶剂清洗过程中的一个产物而已。

    怎样才能更环保？怎样才能符合更高标准的环保要求？使用无铅焊料只是焊接过程中焊料的环保，助焊剂同样也需要环保，助焊剂未来的发展，其环保意义的概念有以下三个方面：

第一：助焊剂本身是环保的。包括它的溶剂及其他添加剂都不应该对人体及其使用环境造成污染与影响；

第二：助焊剂焊后在焊接面的残留是环保的。前文已有论述，无论任何助焊剂，完全没有残留是不可能的，在这种情况下，尽量把残留量降低；同时残留物质最好是稳定的、对板面及环境无影响的物质。

第三：助焊剂在焊接过程中所分解出的烟雾或其他物质不能破坏大气与水，对环境的影响尽量小，对人体不能有太大的刺激与影响。

未来助焊剂发展的趋势是越来越环保，这也是我们每个软钎焊料研发人员的心愿！也是我们每年投入大量人力、物力不断研发“免清洗助焊剂”、“水基助焊剂”、“无铅助焊剂”等环保新产品的始动力！衷心期望我们的努力能得到业内外人仕的大力支持，让我们携手并进，共同迈向一个绿色的环保时代！

本文针对软针焊行业助焊剂作用、原理、组分、性能等多个方面，做了一次全分析，仅供参考、互相学习。因本人知识局限，文中可能有常识性或观点性的错误，请业内外专家学者多多批评指正，不吝赐教！另在本文写作过程中，承蒙天津市瑞星高新技术发展公司高级工程师张建辉先生的大力支持与关照，在此深表感谢！        

（2005年3月23日于常州，2021年1月修订于昆山）

注：该文发表于“中国电子材料行业协会锡焊料分会”内部期刊《锡焊料》２００５年第四期，后根据该文，２００６年６月在“中国电子材料行业协会锡焊料分会”柳州年会上作同题技术报告！