助焊剂的选用

J-STD-004标准与助焊剂的选用罗道军信息产业部电子第五研究所 (510610)摘要简要介绍了美国联合工业标准J－STD－004对助焊剂的分类方法与有关技术要求，并就该标准与传统各类助焊剂标准的异同进行了分析比较。

同时，根据作者多年从事电子产品失效分析与助焊剂产品检测的经验，提出了各种不同产品或工艺线对助焊剂产品的选用方法和基本原则。

关键词助焊剂标准选用Abstract The classified methods and requirements of American nationaljoint industry standard J-STD-004 were introduced in this article simply, and acomparison between J-STD-004 and other flux standard has been taken too.Meanwhile, basic means and principles of Choosing and using fluxes havebeen presented on the basis of author’s experience in many years from testingfluxes and failure analysis of electronic products in the end.Key words flux standard choice and use1、前言助焊剂是电子工业中最重要的辅助材料之一，它在电子装配工艺中影响电子产品质量与可靠性。

随着现代信息电子工业的迅猛发展，助焊剂的用量越来越大，对其质量的要求也越来越高。

因此，如何更好地选用适合的助焊剂，做到既满足产品质量与可靠性的要求又不造成浪费就显得十分重要。

由美国军方、IPC、EIA以及各国著名的助焊剂生产商共同制定的、适应性很强的联合工业标准-----J-STD-004(Requirements for Soldering Fluxes)标准就是目前国际上最盛行的助焊剂标准，但国内许多相关生产厂商对此并不十分了解，也不了解依据该标准获得的检测数据或参数的意义，从而造成了选择使用焊剂的误差。

本文阐述了J-STD-004标准的有关要求，并为用户选择使用助焊剂提供指导意见。

2．助焊剂的有关标准在1995年制定J-STD-004标准以前，国内外已经有许多助焊剂的标准、技术要求和试验方法，例如：GB9491-88、JIS Z3197－86、QQ－S－571、MIL－F－14256以及IPC－SF －818等，此外还有适用于焊锡丝树脂芯焊剂的GB3131－88与JIS Z3283－86等。

这些标准大多数是80年代制定的，有些适用范围比较窄，比如国标GB9491是早期对松香型焊剂的要求标准，现在已不能适应助焊剂发展的需求，如该标准中有规定固体含量(不挥发物含量)必须大于15％这类令人无所适从的要求等。

为了适应电子工艺的发展，助焊剂也朝低残留、免清洗的方向发展，于是国内曾经出现免洗型焊剂的试行标准，但该标准存在明显的缺陷，比如给免洗焊剂的概念规定了如固体含量、离子污染值(该参数与助焊剂使用的工艺条件、PCB等有关，并非为助焊剂所特有的指标)等具体的技术指标。

因此，根据我们长期从事助焊剂检测与研发的经验和分析，J－STD－004是目前最适用的标准，但必须熟悉该标准的有关要求以便更好地根据该标准选择焊剂。

3．J－STD－004的特点与技术要求J－STD－004标准几乎包括了所有类型的焊剂。

对于J－STD－004而言，没有不合格的助焊剂产品，仅仅类别不同而已，这就给焊剂的选用造成一定的困难。

所以用户必须首先熟悉该标准的分类方法以及每类产品的技术特点，然后根据自己的情况作出最佳的选择。

J －STD－004将所有焊剂分成24个类别，涵盖了目前所有的焊剂类型。

首先，该标准根据助焊剂的主要组成材料将其分成四大类：松香型(Rosin、RO)；树脂型(Resin、RE)；有机酸型(Organic、OR)；无机型(Inorganic、IN)。

括号中的缩写字母为代号。

其次，根据铜镜试验的结果将焊剂的活性水平划分为三级：L (表示焊剂/焊剂残留物的活性低或无活性)，M(表示焊剂/焊剂残留物活性中等)，H(表示焊剂/焊剂残留物高活性)；再根据焊剂中有无卤素进一步细分为L0、L1、M0、M1、H0、H1，其中0表示无卤素，1表示有卤素。

助焊剂的分类如表1所示。

表中各种分类是以焊剂中固体部分的主要组成为依据的，比如焊剂的固体部分中以有机酸为主，则该焊剂类型用OR表示。

表中第二列为焊剂的活性水平与焊剂类型，第三列则是焊剂的标识，例如ROL1焊剂表示该焊剂为松香型、低活性、卤素含量低于0.5%。

值得注意的是，该标准的卤素含量表示方法与以前其他标准形式一样但含义不同，这是由于测试方法不同所造成的，本标准引用的测试方法基本来自IPC－TM－650，其卤素含量是指卤素占焊剂固体部分的含量，旧标准比如GB9491或JIS Z3197－86等则是指卤素占整个焊剂的含量，因此，用J－STD－004标准规定的卤素含量常常比旧标准的规定高得多，它们之间无法直接进行比较。

根据以上分类，则大部分旧标准中的RMA焊剂相当于J－STD－004规定的ROL1类型焊剂；许多低固态免洗焊剂属于ORM0(有机酸、中等活性、无卤素)类型焊剂；而大部分水溶性膏状焊剂则属于ORH0类型焊剂。

表2则是J－STD－004规定的焊剂活性分类的检测技术要求，同时也是当用户或供应商指定焊剂标识或类型后检测合格与否的基本依据。

例如，对于表面绝缘电(SIR)，L0或L1均要求焊接后（清洗和未清洗）应大于100MΩ；而H类型产品则要求清洗后达到该要求。

此外，该标准与以前其他标准的明显不同是，对水萃取液电阻率没有具体的规定。

笔者认为可能是本标准的SIR(表面绝缘电阻)测试方法(在85℃、85％RH、DC50V下168h后直接在该环境下测试)非常严格，其中包含了水萃取液电阻率测试的目的与要求的缘故。

同时，根据笔者对大量测试数据的分析发现，除了松香含量较高的部分松香性产品外，很少有其他样品能达到原来标准规定的基本要求(如RMA 型需大于5×104Ωcm)。

所以，去掉该项要求是合理的，也适应了焊剂发展的需要。

此外，J －STD －004规定的SIR 的合格值与一些旧标准规定的合格值(如RMA ：≥1011Ω)相比小了很多，这是由于J 标准引用的测试方法基本上来自IPC －TM －650，后者的测试条件与旧标准比起来严酷得多，新旧标准之间的SIR 值大小没有可比性。

表1 J-STD-004对助焊剂的分类焊剂(主要)组成材料 Flux Materials of Composition焊剂活性水平(卤素含量％)/焊剂类型FluxActivity Levels(% Halide)/ Flux Type焊剂标识(代号)Flux Designator Low (0.0%) L0ROL0 Low (<0.5%) L1ROL1 Moderate (0.0%) M0ROM0 Moderate (0.5~2.0%) M1ROM1 High (0.0%) H0ROH0 Rosin (RO) High (>2.0％) H1ROH1 Low (0.0%) L0REL0 Low (<0.5%) L1REL1 Moderate (0.0%) M0REM0 Moderate (0.5~2.0%) M1REM1 High (0.0%) H0REH0 Resin (RE) High (>2.0％) H1REH1 Low (0.0%) L0ORL0 Low (<0.5%) L1ORL1 Moderate (0.0%) M0ORM0 Moderate (0.5~2.0%) M1ORM1 High (0.0%) H0ORH0 Organic (OR) High (>2.0％) H1ORH1 Low (0.0%) L0INL0 Low (<0.5%) L1INL1 Moderate (0.0%) M0INM0 Moderate (0.5~2.0%) M1INM1 High (0.0%) H0INH0 Inorganic (IN) High (>2.0％) H1INH1表2 焊剂活性分类的测试要求 卤素含量 (定性) 卤素含量(定量)焊剂类型铜镜试验 铬酸银试验(Cl,Br)含氟点测试 (F) (Cl,Br,F) 腐蚀试验 SIR 必须大于100M Ω的条件L0通过 通过 0.0% L1铜镜无穿透现象 通过 通过 < 0.5% 无腐蚀 清洗与未清洗M0通过 通过 0.0% M1铜镜穿透性腐蚀面积<50% 不通过 不通过 0.5~2.0% 轻微腐蚀 清洗或未清洗H0通过 通过 0.0% H1铜镜穿透性腐蚀面积>50% 不通过 不通过 > 2.0% 较重腐蚀 清 洗4． 焊剂的选择4.1 J 标准与传统标准的焊剂类型性能比较为了更好地选择适合自己的焊剂，我们对传统的焊剂分类方法划分的焊剂类型与J －STD －004规定的L 、M 、H 各类型焊剂进行比较分析，以便给用户一个更清晰的轮廓，表3就是它们之间的分类比较表。

由表中可看出，一个低固态免清洗焊剂可能是L1类型焊剂也可能是M0类型焊剂，有些工艺线可以用REL1类型的低固态免洗焊剂产品，而有些则不能用ORL1的低固态免洗类型，显然J －STD －004的分类更具有广泛性，用活性与腐蚀性与卤素含量及主要材质来细分焊剂类型，更有利于用户根据自己产品实际情况的选择使用。

表3 传统焊剂的分类与J －STD －004的分类比较 序号J －STD －004分类 与之相当的传统焊剂分类 1所有R 类型焊剂 2一些低固态“免洗”型焊剂 3L0类型焊剂 一些RMA 类型焊剂 4大部分RMA 5L1类型焊剂 一些RA 类型 6一些RA 类型 7M0类型焊剂 一些低固态“免洗”型焊剂 大部分RA 类型焊剂 8M1类型焊剂 一些RSA 类型焊剂 9H0类型焊剂 一些水溶性焊剂 10一些RSA 类型焊剂 11H1类型焊剂 大部分水溶性焊剂与合成活化焊剂4.2 消费类电子产品的一般分类方法我们借用另一个J 标准，即J －STD －001B(电气焊接与电子装配的技术要求)中规定的有关终端电子产品的分类方法。

该标准根据主要功能或性能的要求将电子产品分成三大类：第一类为通用电子产品，主要是普通的消费类电子产品，如收录机、收音机等。