表面贴装用助焊剂的作用、要求及相关技术指标 一.表面贴装用助焊剂的要求 具一定的化学活性；具有良好的热稳定性；具有良好的润湿性；对焊料的扩展具有促进作用；留存于基板的焊剂残渣,对基板无腐蚀性；具有良好的清洗性；氯的含有量在0.2%(W/W)以下。 二.助焊剂的作用 焊接工序：预热//焊料开始熔化//焊料合金形成//焊点形成//焊料固化 作用：辅助热传异/去除氧化物/降低表面张力/防止再氧化 说明：溶剂蒸发/受热,焊剂覆盖在基材和焊料表面,使传热均匀/放出活化剂与基材表面的离子状态的氧化物反应,去除氧化膜/使熔融焊料表面张力小,润湿良好/覆盖在高温焊料表面,控制氧化改善焊点质量 三.助焊剂的物理特性 助焊剂的物理特性主要是指与焊接性能相关的溶点,沸点,软化点,玻化温度,蒸气压, 表面张力,粘度,混合性等.. 四.助焊剂残渣产生的不良与对策 助焊剂残渣会造成的问题：对基板有一定的腐蚀性；降低电导性,产生迁移或短路；非导电性的固形物如侵入元件接触部会引起接合不良；树脂残留过多,粘连灰尘及杂物；影响产品的使用可靠性；
使用理由及对策：选用合适的助焊剂,其活化剂活性适中；使用焊后可形成保护膜的助焊剂；使用焊后无树脂残留的助焊剂；使用低固含量免清洗助焊剂；焊接后清洗 五.QQ-S-571E 规定的焊剂分类代号 助焊剂喷涂方式和工艺因素 喷涂方式有以下三种: 1.超声喷涂：将频率大于20KHz 的振荡电能通过压电陶瓷换能器转换成机械能,把焊剂雾化,经压力喷嘴到PCB 上. 2.丝网封方式：由微细,高密度小孔丝网的鼓旋转空气刀将焊剂喷出,由产生的喷雾,喷到PCB 上. 3.压力喷嘴喷涂：直接用压力和空气带焊剂从喷嘴喷出 喷涂工艺因素： 设定喷嘴的孔径,烽量,形状,喷嘴间距,避免重叠影响喷涂的均匀性.；设定超声雾化器电压,以获取正常的雾化量.；喷嘴运动速度的美国的合成树脂焊剂分类 SR 非活性合成树脂,松香类 SMAR 中度活性合成树脂,松香类 SAR 活性合成树脂,松香类 SSAR 极活性合成树脂,松香类 代号 焊剂类型 S 固体适度(无焊剂) R 松香焊剂 RMA 弱活性松香焊剂 RA 活性松香或树脂焊剂 AC 不含松香或树脂的焊剂
助焊剂说明 助焊剂是以松香为主要成分的混合物，是保证焊接过程顺利进行的辅助材料。焊接是电子装配中的主要工艺过程,助焊剂是焊接时使用的辅料,助焊剂的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物,使金属表面达到必要的清洁度.它防止焊接时表面的再次氧化,降低焊料表面张力,提高焊接性能.助焊剂性能的优劣,直接影响到电子产品的质量. (1)助焊剂成分 近几十年来,在电子产品生产锡焊工艺过程中,一般多使用主要由松香、树脂、含卤化物的活性剂、添加剂和有机溶剂组成的松香树脂系助焊剂.这类助焊剂虽然可焊性好,成本低,但焊后残留物高.其残留物含有卤素离子,会逐步引起电气绝缘性能下降和短路等问题,要解决这一问题,必须对电子印制板上的松香树脂系助焊剂残留物进行清洗.这样不但会增加生产成本,而且清洗松香树脂系助焊剂残留的清洗剂主要是氟氯化合物.这种化合物是大气臭氧层的损耗物质,属于禁用和被淘汰之列.目前仍有不少公司沿用的工艺是属于前述采用松香树指系助焊剂焊锡再用清洗剂清洗的工艺,效率较低而成本偏高 免洗助焊剂主要原料为有机溶剂,松香树脂及其衍生物、合成树脂表面活性剂、有机酸活化剂、防腐蚀剂,助溶剂、成膜剂.简单地说是各种固体成分溶解在各种液体中形成均匀透明的混合溶液,其中各种成分所占比例各不相同,所起作用不同 有机溶剂:酮类、醇类、酯类中的一种或几种混合物,常用的有乙醇、丙醇、丁醇;丙酮、甲苯异丁基甲酮;醋酸乙酯,醋酸丁酯等.作为液体成分,其主要作用是溶解助焊剂中的固体成分,使之形成均匀的溶液,便于待焊元件均匀涂布适量的助焊剂成分,同时它还可以清洗轻的脏物和金属表面的油污 天然树脂及其衍生物或合成树脂 表面活性剂:含卤素的表面活性剂活性强,助焊能力高,但因卤素离子很难清洗干净,离子残留度高,卤素元素(主要是氯化物)有强腐蚀性,故不适合用作免洗助焊剂的原料,不含卤素的表面活性剂,活性稍有弱,但离子残留少.表面活性剂主要是脂肪酸族或芳香族的非离子型表面活性剂,其主要功能是减小焊料与引线脚金属两者接触时产生的表面张力,增强表面润湿力,增强有机酸活化剂的渗透力,也可起发泡剂的作用 有机酸活化剂:由有机酸二元酸或芳香酸中的一种或几种组成,如丁二酸,戊二酸,衣康酸,邻羟基苯甲酸,葵二酸,庚二酸、苹果酸、琥珀酸等.其主要功能是除去引线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。 防腐蚀剂:减少树脂、活化剂等固体成分在高温分解后残留的物质 助溶剂:阻止活化剂等固体成分从溶液中脱溶的趋势,避免活化剂不良的非均匀分布 成膜剂:引线脚焊锡过程中,所涂复的助焊剂沉淀、结晶,形成一层均匀的膜,其高温分解后的残余物因有成膜剂的存在,可快速固化、硬化、减小粘性. (2)常用助焊剂的作用 1)破坏金属氧化膜使焊锡表面清洁，有利于焊锡的浸润和焊点合金的生成。 2)能覆盖在焊料表面，防止焊料或金属继续氧化。 3)增强焊料和被焊金属表面的活性，降低焊料的表面张力。 4)焊料和焊剂是相熔的，可增加焊料的流动性，进一步提高浸润能力。 5)能加快热量从烙铁头向焊料和被焊物表面传递。 6)合适的助焊剂还能使焊点美观。 (3)常用助焊剂应具备的条件 1)熔点应低于焊料。
助焊剂的主要成份及其作用 A、活化剂(ACTIVATION)：该成份主要起到去除PCB铜膜焊盘表层及零件焊接部 位的氧化物质的作用，同时具有降低锡、铅表面张力的功效； B、触变剂(THIXOTROPIC) ：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； C、树脂（RESINS）：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；该项成分对零件固定起到很重要的作用； D、溶剂（SOLVENT）：该成份是焊剂组份的溶剂，在锡膏的搅拌过程中起调节均 匀的作用，对焊锡膏的寿命有一定的影响； （二）、焊料粉： 焊料粉又称锡粉主要由锡铅合金组成，一般比例为63/37；另有特殊要求时，也有在锡铅合金中添加一定量的银、铋等金属的锡粉。概括来讲锡粉的相关特性及其品质要求有如下几点： A、锡粉的颗粒形态对锡膏的工作性能有很大的影响： A-1、重要的一点是要求锡粉颗粒大小分布均匀，这里要谈到锡粉颗粒度分布比例的问题；在国内的焊料粉或焊锡膏生产厂商，大家经常用分布比例来衡量锡粉的均匀度：以25~45μm的锡粉为例，通常要求35μm左右的颗粒分度比例为60%左右，35μm 以下及以上部份各占20%左右； A-2、另外也要求锡粉颗粒形状较为规则；根据“中华人民共和国电子行业标准《锡铅膏状焊料通用规范》（SJ/T 11186-1998）”中相关规定如下：“合金粉末形状应是球形的,但允许长轴与短轴的最大比为1.5的近球形状粉末。如用户与
制造厂达成协议，也可为其他形状的合金粉末。”在实际的工作中，通常要求为锡粉颗粒长、短轴的比例一般在1.2以下。 A-3、如果以上A-1及A-2的要求项不能达到上述基本的要求，在焊锡膏的使用过程中，将很有可能会影响锡膏印刷、点注以及焊接的效果。 B、各种锡膏中锡粉与助焊剂的比例也不尽相同，选择锡膏时，应根据所生产产品、生产工艺、焊接元器件的精密程度以及对焊接效果的要求等方面，去选择不同的锡膏； B-1、根据“中华人民共和国电子行业标准《锡铅膏状焊料通用规范》（SJ/T 11186-1998）”中相关规定，“焊膏中合金粉末百分(质量)含量应为65%-96%,合金粉末百分(质量)含量的实测值与订货单预定值偏差不大于±1%”；通常在实际的使用中，所选用锡膏其锡粉含量大约在90%左右，即锡粉与助焊剂的比例大致为90：10； B-2、普通的印刷制式工艺多选用锡粉含量在89-91.5%的锡膏； B-3、当使用针头点注式工艺时，多选用锡粉含量在84-87%的锡膏； B-4、回流焊要求器件管脚焊接牢固、焊点饱满、光滑并在器件（阻容器件）端头高度方向上有1/3至2/3高度焊料爬升，而焊锡膏中金属合金的含量，对回流焊焊后焊料厚度（即焊点的饱满程度）有一定的影响；为了证实这种问题的存在，有关专家曾做过相关的实验，现摘抄其最终实验结果如下表供参考：
MATERIAL SAFETY DATA SHEET 物质安全资料表 1.CHEMICAL PRODUCT AND COMPANY IDENTIFICATION 产品和公司资料 PRODUCT NAME: The Halogen Free Copper Clad Laminate(S1155) 产品名称：无卤型覆铜箔层压板（S1155） PRODUCT USE: P rinted circuit board ;Multilayer Boards. 用途：用于制作印制电路板；制作多层板 NAME of COMPANY and ADDRESS: .Shengyi SCI.TECH CO.,LTD. No.5 Western Industry Road North Industry District,Dongguan SSL Sci.&Tech.Industry Park,Dongguan City,Guangdong ,P.R.China 公司名称及地址：广东生益科技股份有限公司; 中国广东省东莞市松山湖科技产业园区北部工业园工业西路5号 FOR MORE INFORMATION CALL: IN CASE OF EMERGENCY CALL: 紧急联络电话：(Monday-Friday, 8:00am-5:00pm) (24 Hours/Day, 7 Days/Week) (0769)22271828(万江)\ 22899388(松山湖) (0769)22271828(万江)\ 22899388(松山湖) 2. COMPOSITION/INFORMATION ON INGREDIENTS 组成成份资料 INGREDIENT NAME CAS # WEIGHT % 成分名称化学文摘号重量比 Continuous Filament Fiber Glass (65997-17-3) 10-60 玻纤布 Copper (7440-50-8) 5-80 铜箔 Inorganic fillers Trade secret5-30 无机填料商业秘密 Halogen free Epoxy Resin Trade secret15-60 无卤环氧树脂商业秘密 3.HAZARDS IDENTIFICATION 危害性资料 EMERGENCY OVERVIEW: 紧急情况概述： A nonflammable, sheet material. Dust, when machined or punched may cause skin or eye irritation. Fumes, if decomposed may irritate eyes, nose, and throat. 是一种难燃的层压板。当使用或打孔时可能产生粉末，可能使皮肤或眼睛感到刺激。当分解时产生的气体会刺激 眼睛、鼻和咽喉。 POTENTIAL HEALTH HAZARDS: 潜在的危害健康的危险品： SKIN: Dust may cause moderate skin irritation. 皮肤：粉末将导致中等程度皮肤过敏。 EYES: Dust may cause moderate eye irritation. Fumes may irritate eyes. 眼睛：粉末将导致中等程度眼睛过敏。 INHALATION: Fibrous glass dust may be released from the fiber-glass cloth substrate when machined. 吸入物：当使用玻璃布时玻璃纤维粉末可能会飞散出。 INGESTION: Not determined. 摄食：没有参考值。 DELAYED EFFECTS: Our product is reinforced with continuous filament fiber glass. Dust generated from the cutting, grinding, machining, etc., would not be expected to produce respirable particles.IARC considers continuous filaments as unclassifiable or probably non-carcinogenic. 慢性影响：我们的产品用的是加强型连续的玻璃纤维丝。当切割、打孔加工时不会产生可吸入的颗粒。IARC组织没有将连续型玻璃纤维丝列入致癌目录。 4. FIRST AID MEASURES 首要援助措施 SKIN: Wash in flowing water or shower. Remove contaminated clothing. 皮肤：脱下已污染衣服，用流动水冲洗。
免清洗型助焊剂的研究进展 金霞1 ,冒爱琴2 ,顾小龙 1 (1.浙江省冶金研究院亚通电子有限公司,浙江 杭州 310021; 2.安徽工业大学,安徽 马鞍山 243002) 摘 要:根据助焊剂的发展趋势,介绍了免清洗助焊剂的概念、分类及可靠性评价的方法,综述 了国内外科研工作者对制备免清洗助焊剂的研究进展状况,并指出了免清洗助焊剂在使用时急需注意的事项,最后阐述了无铅焊料用免清洗型助焊剂是近年来的研究热点。 关键词:免清洗;助焊剂;焊接性能中图分类号:T N 604 文献标识码:A 文章编号:1001-3474(2007)06-0334-04 Develop ment Progress of No -clean Flux J I N X i a 1 ,M AO A i -q i n 2 ,GU X i a o -long 1 (1.A si a Genera l Electron i cs CO.,L T D of Zheji a ng et a llurg i ca l Research I n stitute,Hangzhou 310021,Ch i n a; 2.An Hu i Un i versity of Technology,M aan shan,243002,Ch i n a) Abstract:The concep ti on,classificati on,the reliability evaluati on methods of no -clean flux are in 2tr oduced,according t o the latest devel opment trends of flux .Recent advances of research of no -clean flux in side and out side of China are als o summarized .The p r oble m s which was found in using of no -clean flux are pointed out .A t last rep resenting no -clean flux for lead -free s older has been become the f ocus of study recently . key words:No -clean;Flux;Soldering p r operties D ocu m en t Code:A Arti cle I D :1001-3474(2007)06-0334-04 众所周知,电子工业中使用的助焊剂,不但要提 供优良的助焊性能,而且还不能腐蚀被焊材料,同时还要满足一系列的机械和电学性能要求。因此,助焊剂的品质直接影响电子工业的整个生产过程和产品质量。传统的松香基助焊剂,能够很好地满足这一系列性能,但焊后残留多、腐蚀性大、外观欠佳,必须用氟里昂或氯化烃清洗印制板。但随着氟利 被禁止使用政策的实施,免清洗型助焊剂不可避免地成为这一领域的研究热点。它在解决不使用氟里昂类清洗溶剂减少环境污染方面,特别是解决因细间 隙、高密度元器件组装带来的清洗困难和元器件与清洗剂之间的相容问题方面具有重要的意义。因此 免清洗助焊剂[1～2] 是基于环境保护和电子工业发展的需要而产生的一种新型焊剂。另外它的推广还可以节省清洗设备等物资成本,简化工艺流程,缩短产品生产周期,节约储藏空间等。 自从欧盟于2006年7月1日(我国是2007年3月1日)限制使用含铅焊料在电子产品中的命令颁布后,推动了无铅焊料的急速发展。当前Sn AgCu 、SnB i 、SnAg 等合金是SnPb 最好的替代品,由于SnPb 基金项目:浙江省科技计划项目基金资助(项目编号:2005F12011)。 作者简介:金霞(1978-),女,硕士,毕业于安徽工业大学,主要从事助焊剂和电子封装焊料的研发工作。 4 33 电子工艺技术Electr onics Pr ocess Technol ogy 第28卷第6期 2007年11月
不锈钢无铅锡焊助焊剂/无铅助焊剂 锡条：无铅助焊剂 型号：BXG-101 品牌：辛达焊宝 成份：复配活性剂 熔点：0℃ 适用范围：适用于不锈钢产品的无铅和有铅锡焊 焊点色度：光亮饱满 清洗角度：水洗 信息标题：不锈钢助焊剂/无铅助焊剂 一、不锈钢无铅锡焊助焊剂的特点 本产品在国内外助焊剂最新技术基础上，结合目前不锈钢无铅锡焊的工艺特点而开发的专用助焊剂，该助焊剂对不锈钢具有极佳的润湿铺展能力，其铺展性能和焊点质量丝毫不逊色于锡铅钎料的钎焊，具有快速清除不锈钢金属氧化层，上锡速度快且均匀，焊点饱满、光亮、牢固等优势。 二、物理性能 物理状态液体状 外观无色透明 气味无味 比重 1.06-1.1g/ml 沸点103-110℃ PH值0.8-2 扩展率≥89% 可燃性不燃 水溶性溶于水 溶剂溶性溶于酒精、异丙醇、丙酮
三、不锈钢无铅锡焊助焊剂的适用范围 该助焊剂产品不仅适用于不锈钢、铁、镍、铜等多种金属的无铅锡焊，在不锈钢的锡铅钎料钎焊上也具有极佳的润湿铺展性能，可以获得高可靠性的焊点。 应用于钟表仪器、精密部件、医疗器械、不锈钢工艺品、不锈钢餐具及各类PCB板的钎焊。 钎焊温度范围：250℃-380℃ 四、规格及包装 1Kg/瓶，25Kg/桶 五、不锈钢无铅锡焊助焊剂的使用方法 焊件用酒精棉擦拭去油、去污，然后将本焊剂滴于或涂于待焊面上，即可焊接。 六、不锈钢无铅锡焊助焊剂的化学反应特性 稳定性稳定（-5℃—60℃） 应避免之状况严禁阳光直射或高热，避免接触水汽或酸碱及静电、明火、火花等引火源 要避免的物料未知 分解产物如果遵照规定要求使用和储存则不会分解 有害之聚合物不会发生 七、不锈钢无铅锡焊助焊剂使用时的注意事项 a)本焊剂焊后残留物对金属具有一定的腐蚀性，上锡后应立即用水清洗干
- 5 - 电子产品中的无铅焊料及其应用与发展 苏佳佳1,2，文建国2 （1.广东工程职业技术学院，广州 510520；2.广东工业大学，广州 510006） 摘 要：由于传统焊接技术使用的Sn-Pb 焊料中的铅会对环境造成污染而被禁止使用，近年来无铅焊料成为了研究热点。文中介绍了运用于电子产品中的无铅焊料的发展背景、特点及要求。根据应用温度不同，无铅焊料可以分为低温、中温和高温无铅焊料。文章综述了它们各自的应用特点、场合及存在的问题和发展前景。 关键词：无铅焊料；锡银合金；锡锌合金；锡铋合金 中图分类号：TN305.94 文献标识码：A 文章编号：1681-1070（2007）08-0005-04 Application Feature and Development of Lead-Free Solders Used in Electronical Product SU Jia-jia 1，2 , WEN Jian-guo 2 （1. Guangdong Polytechnic College , Guangzhou 510520, China ;2. Guangdong University of technology , Guangzhou 510006, China ） Abstract: Due to the destroyed to environment, the solders of Sn-Pb which have been used in traditional welding technology are forbidden. And the lead-free solders have been extensively research in these years. In this paper, the developing-background, feature and requirement of lead-free solders which used in electronic product were introduced. According to the application temperature, the solders have three types, which are low-temperature, mid-temperature and high-temperature. And their application features, fields and existing problems were presented respectively. The development of lead-free solders was also described.Key words: lead-free solder; S n-Ag; Sn-Zn; Sn-Bi 收稿日期：2007-05-11 1 引言 焊料从发明到使用，已有几千年的历史。Sn-Pb 焊料以其优异的性能和低廉的成本，得到了广泛的使用。但是，铅及其化合物属于有毒物质，长期使用会给人类生活环境和安全带来危害。因此，限制铅使用的呼声越来越高，各个国家已积极通过立法来减少和禁止铅等有害元素的使用。20世纪90年代初，美国国会提出了关于铅的使用限制法案（HR2479-Lead Based Paint Hazard Abatement Trust Fund Act ，S-1347-Lead Abate-ment Trust Fund Act ，S-729-lead Exposure Reduction Act ），并由NCMS （the National Center for Manu facturing Sciences ）Lead Free Solder Project 等进行无铅焊料的研究开发活动。目前，研究替代Sn-Pb 焊料的无铅焊料主要集中在Sn-Ag 、Sn-Bi 、Sn-Zn 几种合金焊料上[1]。 2 无铅焊料的特点 理想的无铅焊料最好与原来的Sn-Pb 共晶焊料有相同或相近的性能，比如具备低熔点，能像纯金属那样在单一温度下熔融、凝固，具有与Sn-Pb 相同的熔融温度范围、良好的接合性能和浸润性等。对于
目前国内最常用的可靠性评价试验主要为：表面绝缘阻抗测试，其次铜镜腐蚀测试、离子浓度测试、软钎焊性试验等。 表面绝缘阻抗测试 试验时用规定的材质的梳型电极或环型电极，均匀地涂覆定量的焊剂，在约85℃的温度下干燥30 rain作为试片。先在常态下测定上述试片的绝缘电阻，然后将试片置于温度为(40±2)℃，湿度约90%的恒温恒湿箱中，保持96 h后取出，再放人用在(20±2)℃温度下的特级酒石酸钠的饱和溶液调节湿度(90%)的干燥器中，在1 h内取出，然后在标准状态下，使用绝缘电阻测定器测定表面绝缘电阻。表面绝缘电阻值大于108Ω才算符合可靠性要求。 国外对于免清洗助焊剂的表面绝缘电阻要求较高，一般要求做加偏置电压、长时间潮热试验。观察焊后焊剂残留物对表面绝缘电阻的时效影响，以此来衡量免清洗助焊剂的可靠性。 铜镜腐蚀测试 将欲测试的免清洗助焊剂滴在铜板(40.0mm×40.0 mm×0.2 mm)上，使其自然漫流，然后放人80℃的烘箱中烘2 h，取出冷却后再放入潮湿箱(温度40℃，湿度93%)中72 h查看铜板的颜色变化，如颜色变为深绿，则发生了腐蚀，如颜色无变化或有残渣，则表明未发生腐蚀现象。 不粘附性试验 将粉笔末撒到此种涂有免清洗助焊剂焊料的表面，然后擦去，不粘附；用纱布方法试验，纱布上看不到助焊剂残留物，试板上也无明显纱布痕迹。说明此种免清洗助焊剂的不粘附性性能优良。 软钎焊性试验 在涂有免清洗助焊剂的清洁铜板(50 mm×50mm×1 mm)中央放上HLSnPb50(D8 mm×4 mm)钎料，钎料上分别滴上两滴助焊剂，然后置于275℃的恒温箱内1 min，取出测其漫流面积，据此可判断助焊性能的强弱。 免清洗助焊剂成分及作用作用 免清洗型助焊剂的成分包括溶剂、活性剂和其它添加剂。其它添加剂又包括表面活性剂、缓蚀剂、成膜剂和防氧化剂等。用户可根据焊料的种类、成分和焊接工艺条件等选择合适的助焊剂，所以助焊剂的配方灵活，种类非常多。 3.3.1溶剂： 是溶解焊剂中的所含成分，作为各成分的载体，使之成为均匀的粘稠液体。目前常用溶剂主要以醇类为主，如乙醇、异丙醇等，甲醇虽然价格成本较低，但因其对人体具有较强
从元素周期表认识无铅焊料的性能 人们对无铅焊料已做了广泛的研究，并已开发出三大系列无铅焊料（表1）。但这几大系列无铅焊料的部分性能，特别是焊接性能/润湿性、焊接温度/工艺性以及经济性等方面，尚不及SnPb焊料。考察这些元素在元素周期表中的位置，我们不难看出，为什么已开发出的无铅焊料在性能上只能部分达到SnPb焊料的水平？或者说，为什么寻找真正能与SnPb合金相同性能的物质是非常非常的困难？ 焊料合金元素在元素周期表中的位置 目前，已经开发成功的无铅焊料的合金成份，基本上由下列元素组成（图1）。元素周期表（表2）显示，这几种元素作为焊膏的合金成分几乎是“非君莫属”。 图1 无铅焊料的基本元素 SnPb合金最符合“相似相融”原则 Sn-Pb焊料几乎有了几千年的历史，至今尚无法完全取代它们，表观上与他们的物化性能有关，而最根本的原因是与Sn、Pb两元素在周期表中的位置有关，它们均是第Ⅳ主族元素，排列位置紧紧相连（Sn 在第五周期内，Pb在第六周期内），就好象同一家族内的弟兄俩一样，血脉相通，它们之间互熔性能好，合金本身不存在金属间化合物（IMC）。 但又由于Pb在元素周期表中是第82号元素位，碳族的末端，属第六周期。而Sn在元素周期表中是
第50号元素，排列在次末端，属第五周期。因为Pb的核电荷数为82，远大于核电荷为50的Sn，故通常Sn可以失去最外层的4个电子形成Sn4+离子，如SnO2，故Sn呈现出明显的金属性能，而Pb原子外层也有4个电子，但因核电荷数有82个，对最外层4个电子有大的引力，故通常Pb只能失去2个电子，形成Pb2+离子，如PbO，故Pb元素的活泼性不及Sn元素的活泼性，因此在使用SnPb焊料焊接金属Cu时，实际上只有Sn参与被焊金属Cu等的结合，而Pb不参与反应，Sn与Cu通过相互扩散的原理，形成金属间化合物Cu6Sn5，焊接学中这种扩散又称之为选择性的扩散，但微观的原因仍是由Sn、Pb元素的原子结构所决定，不同的原子结构显示出Sn的活性要高于Pb。 为何Sn仍将是焊料的基材？ 由于Pb的有害性而将被取代，然而Sn仍是作用优良的焊料基材而被利用，这是因为Sn和其它许多金属之间有良好的亲和作用，它的熔点低，无毒无公害，特别是在地球上储藏量大，价格低，因而仍是一种无法取代的焊料基材，因此所谓的无铅焊料仍是以Sn为基材的焊料，既然Sn的位置已定，从元素周期表来看，任何元素都无法代替Pb而构成类似Sn-Pb合金的焊料。 以Bi为例，Bi是除Pb以外离Sn较近元素，Bi是元素周期中排在第Ⅴ主族（氮族）元素的末位，若从周期上看，Bi排在第六周期期第15列与Pb在同一周期，但Pb排在第14列，根据上述的规律Bi与Sn 不是同族元素，并且Bi的金属性比Pb要弱，表3为Sn、Pb、Bi三者的部分物理常数。 从表3中看出，Bi的非金属性明显比Pb强，Bi是菱状晶体（类似金属晶体），具有脆性，SnBi合金的导电/导热性能不及SnPb合金，Bi与Sn有较好的互熔性，但Sn-Bi合金硬度高，延伸性低，不能拉成丝，一句话SnBi合金焊料不及SnPb合金焊料那样好。 只要将相关金属的熔点同它们与Sn构成的共晶合金比例进行比较（图1），就会发现有一个有趣的规律，即随着金属熔点的降低或者更准确地说，随着金属熔点向Sn熔点的靠近，这些金属与Sn的共晶成份的比例就明显提高（表4），这也形象地验证了“相似相融”的原则。 挑选合金配方不是改进无铅焊料性能的唯一方法 已开发出来的Sn-Zn、Sn-Ag、Sn-Cu合金等无铅焊料的部分性能，特别是焊接性能尚达不到Sn-Pb 焊料的水平，这与它们在元素周期表中的位置以及原子结构有着密切的关系。
无卤素低固含水基免清洗助焊剂立项投 资融资项目 可行性研究报告 (典型案例〃仅供参考) 广州中撰企业投资咨询有限公司
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目录 第一章无卤素低固含水基免清洗助焊剂项目概论 (1) 一、无卤素低固含水基免清洗助焊剂项目名称及承办单位 (1) 二、无卤素低固含水基免清洗助焊剂项目可行性研究报告委托编制单位 (1) 三、可行性研究的目的 (1) 四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (2) （一）项目可行性报告编制依据 (2) （二）可行性研究报告编制原则 (2) （三）可行性研究报告编制范围 (4) 五、研究的主要过程 (5) 六、无卤素低固含水基免清洗助焊剂产品方案及建设规模 (6) 七、无卤素低固含水基免清洗助焊剂项目总投资估算 (6) 八、工艺技术装备方案的选择 (6) 九、项目实施进度建议 (6) 十、研究结论 (7) 十一、无卤素低固含水基免清洗助焊剂项目主要经济技术指标 (9) 项目主要经济技术指标一览表 (9) 第二章无卤素低固含水基免清洗助焊剂产品说明 (15) 第三章无卤素低固含水基免清洗助焊剂项目市场分析预测 (15) 第四章项目选址科学性分析 (15) 一、厂址的选择原则 (15) 二、厂址选择方案 (16) 四、选址用地权属性质类别及占地面积 (17) 五、项目用地利用指标 (17) 项目占地及建筑工程投资一览表 (18)
六、项目选址综合评价 (19) 第五章项目建设内容与建设规模 (19) 一、建设内容 (19) （一）土建工程 (20) （二）设备购臵 (20) 二、建设规模 (21) 第六章原辅材料供应及基本生产条件 (21) 一、原辅材料供应条件 (21) （一）主要原辅材料供应 (21) （二）原辅材料来源 (21) 原辅材料及能源供应情况一览表 (21) 二、基本生产条件 (23) 第七章工程技术方案 (24) 一、工艺技术方案的选用原则 (24) 二、工艺技术方案 (25) （一）工艺技术来源及特点 (25) （二）技术保障措施 (25) （三）产品生产工艺流程 (25) 无卤素低固含水基免清洗助焊剂生产工艺流程示意简图 (26) 三、设备的选择 (26) （一）设备配臵原则 (26) （二）设备配臵方案 (27) 主要设备投资明细表 (28) 第八章环境保护 (28) 一、环境保护设计依据 (29) 二、污染物的来源 (30) （一）无卤素低固含水基免清洗助焊剂项目建设期污染源 (30)
锡膏&助焊剂成分及作用 大致讲来，焊锡膏的成份可分成两个大的部分，即助焊剂和焊料粉（FLUX &SOLDER POWDER）。 （一）、助焊剂的主要成份及其作用： A、活化剂(ACTIVATION)：该成份主要起到去除PCB铜膜焊盘表层及零件焊接部位的氧化物质的作用，同时具有降低锡、铅表面张力的功效； B、触变剂(THIXOTROPIC) ：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； C、树脂（RESINS）：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；该项成分对零件固定起到很重要的作用； D、溶剂（SOLVENT）：该成份是焊剂组份的溶剂，在锡膏的搅拌过程中起调节均匀的作用，对焊锡膏的寿命有一定的影响； （二）、焊料粉： 焊料粉又称锡粉主要由锡铅合金组成，一般比例为63/37；另有特殊要求时，也有在锡铅合金中添加一定量的银、铋等金属的锡粉。概括来讲锡粉的相关特性及其品质要求有如下几点： A、锡粉的颗粒形态对锡膏的工作性能有很大的影响： A-1、重要的一点是要求锡粉颗粒大小分布均匀，这里要谈到锡粉颗粒度分布比例的问题；在国内的焊料粉或焊锡膏生产厂商，大家经常用分布比例来衡量锡粉的均匀度：以25~45μm的锡粉为例，通常要求35μm左右的颗粒分度比例为60%左右，35μm 以下及以上部份各占20%左右； A-2、另外也要求锡粉颗粒形状较为规则；根据“中华人民共和国电子行业标准《锡铅膏状焊料通用规范》（SJ/T 11186-1998）”中相关规定如下：“合金粉末形状应是球形的,但允许长轴与短轴的最大比为1.5的近球形状粉末。如用户与制造厂达成协议，也可为其他形状的合金粉末。”在实际的工作中，通常要求为锡粉颗粒长、短轴的比例一般在1.2以下。 A-3、如果以上A-1及A-2的要求项不能达到上述基本的要求，在焊锡膏的使用过程中，将很有可能会影响锡膏印刷、点注以及焊接的效果。 B、各种锡膏中锡粉与助焊剂的比例也不尽相同，选择锡膏时，应根据所生产产
无铅助焊剂助焊性能的可接收标准 罗道军 刘子莲 信息产业部电子第五研究所（中国赛宝实验室） 510610 广州，luodj@https://www.doczj.com/doc/0714293598.html, 摘要本文通过对标准助焊剂、有铅助焊剂、无铅助焊剂在不同条件下扩展率与 润湿性的测试与对比分析，研究了无铅焊接用助焊剂与有铅助焊剂助焊性能的异 同，并结合有铅助焊剂的标准，给出了建议无铅助焊剂助焊性能的可接受标准和 合格依据。本文的研究将给制定新的无铅焊接用助焊剂标准提供了很好的依据。 关键词无铅助焊剂助焊性能扩展率润湿时间 前言 由于各国在电子电气领域的环保法律法规的影响以及市场竞争的推动，含有包括铅在内的六种有害物质的材料将被禁止或限制在电子制造领域中使用，因此，目前世界范围内的电子制造正从传统的有铅工艺如火如荼地向无铅工艺转换。而无铅焊料的高熔点与低润湿性的特点导致了无铅工艺实施的许多困难，高熔点可导致焊接温度的升高，并将可能导致元器件与PCB等材料的热损伤；而低润湿性能将导致大量的润湿不良和焊点缺陷，进而导致组装的电子产品的可靠性问题，为此必须综合考虑无铅焊接工艺过程中的各影响要素，以便使无铅过渡顺利实施。其中应对无铅焊料的低润湿性问题最有效的方式就是改善或提升助焊剂的助焊效果，以弥补有铅焊料向无铅焊料转换而导致的润湿性下降。但是目前尚无统一的无铅助焊剂的国际标准或工业标准，如何评价无铅助焊剂的助焊性能以便选择和保证符合使用要求的助焊剂产品就成了业界棘手的技术问题。本文将就这一问题展开研究，通过比较有铅、无铅助焊剂助焊性能的异同，来探讨评价无铅助焊剂的助焊性能的新方法以及合格判定的依据。 1 试验方法与原理 按照以前一贯通行的方法，表征助焊剂的助焊性能的参数主要有两个，即扩展率与润湿时间。在使用锡铅焊料的时代，测试这两个参数的方法主要按照国家标准GB9491[1]、日本工业标准JIS Z3197[2]、JIS Z3198-4[3]、国际电工委员会标准IEC61189或美国IPC标准J-STD-004A[5]，具体的测试方法均基本一致。但在使用无铅焊料后，其测试过程中使用的标准焊料（Sn60Pb40或Sn63Pb37）和温度（235℃）均不再适用，而这两个影响因数对结果的影响又非常关键。另外，目前在无铅工艺中广泛使用且及可能取代锡铅共晶焊料的无铅焊料就是锡银铜（简称SAC）合金，其典型合金比例为Sn Ag(3~4) Cu(0.5~0.7)。因此综合以上因素并参考现有的评估标准规定的方法，设计试验方案如下： 标准合金为Sn96.5Ag3.0Cu0.5（SAC）和Sn63Pb37，扩展率试验使用的标准铜板参照标准JIS Z3197的方法制作，润湿时间测试使用的标准铜片参照标准JIS Z3198-4的方法制作；润湿测试使用日本利士科（Rhesca）的SAT-5100润湿天平。一组在原来标准焊剂（25％松香＋75％异丙醇）[6]的基础上通过调整二乙胺盐酸盐的含量来改变其助焊性能的助焊剂（见表1），该组助焊剂的活性覆盖了电子组装常用的活性系列；另外随机收集一组目前使用的无铅助焊剂（见表2）进行对比评价。 扩展率与润湿时间测试的原理分别见图1和图2。
1.1 何为无卤基材 按照JPCA-ES-01-2003标准：氯(C1)、溴(Br)含量分别小于0.09％Wt(重量比)的覆铜板，定义为无卤型覆铜板。(同时，CI+Br总量≤0.15％[1500PPM]) 1.2 为什么要禁卤 卤素，指化学元素周期表中的卤族元素，包括氟(F)、氯(CL)、溴(Br)、碘(1)。目前，阻燃性基材，FR4、CEM-3等，阻燃剂多为溴化环氧树脂。溴化环氧树脂中，四溴双酚A、聚合多溴联苯，聚合多溴联苯乙醚，多溴二苯醚是覆铜板的主要阻燃料，其成本低，与环氧树脂兼容。但相关机构研究表明，含卤素的阻燃材料(聚合多溴联苯PBB：聚合多溴化联苯乙醚PBDE)，废弃着火燃烧时，会放出二嗯英(dioxin戴奥辛TCDD)、苯呋喃(Benzfuran)等，发烟量大，气味难闻，高毒性气体，致癌，摄入后无法排出，不环保，影响人体健康。因此，欧盟发起，禁止在电子信息产品以PBB、PBDE作为阻燃剂。中国信息产业部同样文件要求，到2006年7月1日起，投入市场的电子信息产品不能含有铅、汞、六价铬、聚合多溴联苯或聚合多溴化联苯乙醚等物质。 欧盟的法律禁止使用的是PBB和PBDE等六种物质，据了解，PBB和PBDE在覆铜板行业已基本上不在使用，较多使用的是除PBB和PBDE以外的溴阻燃材料，例如四溴双苯酚A，二溴苯酚等，其化学分子式是CISHIZOBr4。这类含溴作阻燃剂的覆铜板未有任何法律法规加以规定，但这类含溴型覆铜板，燃烧或电器火灾时，会释放出大量有毒气体(溴化型)，发烟量大；在PCB作热风整平和元件焊接时，板材受高温(>200)影响，也会释放出微量的溴化氢；是否也会产生二恶英，还在评估中。因此，含有四溴双酚A阻燃剂的FR4板材，目前法律上没有被禁止，还可以使用，但不能叫作无卤板材。 本文讨论的是无卤素印制板的加工特点、加工过程的一些体会。 1.3 无卤基板的原理 就目前而言，大部分的无卤材料主要以磷系和磷氮系为主。含磷树脂在燃烧时，受热分解生成偏聚磷酸，极具强脱水性，使高分子树脂表面形成炭化膜，隔绝树脂燃烧表面与空气接触，使火熄灭，达到阻燃效果。含磷氮化合物的高分子树脂，燃烧时产生不燃性气体，协助树脂体系阻燃。 2 无卤板材的特点 2.1 材料的绝缘性 由于采用P或N来取代卤素原子因而一定程度上降低了环氧树脂的分子键段的极性，从而提高质的绝缘电阻及抗击穿能力。 2.2 材料的吸水性 无卤板材由于氮磷系的还氧树脂中N和P的狐对电子相对卤素而言较少，其与水中氢原子形成氢键的机率要低于卤素材料，因而其材料的吸水性低于常规卤素系阻燃材料。对于板材来说，低的吸水性对提高材料的可靠性以及稳定性有一定的影响。 2.3 材料的热稳定性 无卤板材中氮磷的含量大于普通卤系材料卤素的含量，因而其单体分子量以及Tg值均有所增加。在受热的情况下，其分子的运动能力将比常规的环氧树脂要低，因而无卤材料其热膨胀系数相对要小。 3 生产无卤PCB的体会
2019年第2期 SAC105钎料用无卤素助焊剂活性剂的选择 林雨生1，戴宗倍2，刘凤美2，车欣1，易江龙 2 （1．沈阳工业大学，沈阳410083；2．广东省焊接技术研究所（广东省中乌研究院），广东省现代焊接技术重点实验室，广州510651） 摘要： 选用弱有机酸—乙醇酸和邻苯二甲酸作为活性剂，制备出无卤素松香基助焊剂，用于低银钎料Sn- 1．0Ag-0．5Cu （SAC105）/Cu 的钎焊。文中考察了弱有机酸的含量及其复配比例对焊接性、铺展率及电气稳定性的影响，发现当有机酸的质量分数为4%，乙醇酸和邻苯二甲酸质量比1?1时，能够满足SAC105钎料对焊接性及铺展能力的要求， 且通过表面绝缘电阻试验结果，发现所研制的助焊剂焊后残留少，具备很好的电气稳定性，能够有效避免潮热环境下的离子迁移失效。结果表明，乙醇酸和邻苯二甲酸具备作为商用助焊剂活性剂的潜力。 关键词： 低银铜SAC105钎料；无卤素松香基助焊剂；乙醇酸；邻苯二甲酸 中图分类号： TG425 0前言 由于各类电子产品在现代人类的生活、工作中扮 演着不可或缺的角色， 因此，管控其对自然环境及人体健康的影响是至关重要的。依据欧盟WEEE （Waste E-lectrical and Electronic Equipment ）， EuP （Energy using Products ）及RoHS （Restriction of Hazardous Substances ） 等指令，一些有害物质被消费电子产品行业禁止使用， 如Pb ，Hg ，Cd ，六价Cr ，多溴二苯醚等［1］ 。由此驱使行 业及学界对无铅钎料及配套使用的助焊剂进行了大量研究， 以使得新工艺对原有的生产线的冲击最小以减少技术升级改造，并避免对电子元器件造成损伤。其中， Sn-Ag-Cu （SAC ）钎料因突出的力学及电气性能，与SnPb 钎料熔点相差小于40?，被认为是Sn-Pb 钎料的最佳替代品 ［2－3］ 。特别是低银SAC 系列钎料（Ag 质量分数不多于1%）以低成本、 优越的散塑性能和抗跌落性能， 适用于易发生意外跌落的便携式电子产品，得到了美国Indium Corporation 的推荐［4］ 。 虽然低银SAC 钎料在抗跌落失效方面具有优势， 但是在一般商用助焊剂作用下，其润湿性不如传统SnPb 钎料，在焊接温度更高时，需使用仍能起到去除氧化膜作用的特殊助焊剂 ［5－6］ 。此外，随着便携式电子 收稿日期：2018－10－24 基金项目：国家重点研发计划（2017YFB0305700）；广州市科技计划项目 （201807010029）；广东省科学院实施创新驱动发展能力建设专项资金项目（2018GDASCX －0113）。 doi ：10．12073/j．hj．20181024001 产品日益轻薄化、电子元器件小型化，且封装形式从 2D 发展成3D ，使得焊点之间、元器件与电路板的间距越来越小，封装几何结构更复杂，这给焊后清洗带来了 很大的挑战［7］ 。因此， 助焊剂要尽可能避免含有卤素、无机酸等物质，趋向无卤素、免清洗的方向发展，使焊后残留腐蚀性降低， 削弱后续服役失效的风险；故而常选用弱有机酸作为活性剂的活性松香或中等活性松香 助焊剂［8］ 。弱有机酸种类繁多， 其中，乙醇酸分解温度较低（100?）， 能自然存在于一些植物和蔬菜中，可用于皮肤护理、纺织品及皮革加工、电镀及金属酸洗等 ［9］ 。而邻苯二甲酸可由萘经过催化作用，进行气相 氧化而得， 分解温度较高（210?），可用于药物、合成香水、 化学分析试剂等［10］ 。但还未见有将这两种弱有机酸应用于电子装联助焊剂的报道。 文中以低银SAC105钎料作为试验对象，进行润湿平衡、 铺展及表面绝缘电阻试验，研究以乙醇酸、邻苯二甲酸两种低、高分解温度的有机酸复配作为松香基助剂的活性剂的最佳比例和含量，能满足助焊剂在无卤素条件下对活性的要求，并保证焊后残留物不会影响焊点的电化学可靠性，以避免后续在潮热环境中发生离子迁移而导致失效。1试验材料与方法 1．1 主要试验设备及材料 试验设备有Rhesca SAT-5100焊接性测试仪，恒温无铅锡炉， 恒温恒湿箱（ER-04KA ），电阻在线监测系统SIR8458等。助焊剂为乙醇酸（Glycolic Acid ，下文简称GA ），邻苯二甲酸（Phthalic Acid ，下文简称PA ），醇醚 6 2