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1、,助焊剂與焊錫品質的關系,一.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
2、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,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
3、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.喷嘴运动速度的选择 PCB传送带速度的设定 焊剂的固含量要稳定 设定相应的喷涂宽度,免清洗助焊剂的主要特性可焊性好,焊点饱满,无焊珠,桥连等不良产生 无毒,不污染环境,操作安全 焊后板面干燥,无腐蚀性,不粘板 焊后具有在线测试能力 与SMD和PCB板有相应材料匹配性 焊后有符合规定的表面绝缘电阻值(SIR)适应焊接工艺(浸焊,发泡,喷雾,涂敷等),助焊剂常
4、见状况与分析一、焊后PCB板面残留多板子脏:1.焊接前未预热或预热温度过低(浸焊时，时间太短)。2.走板速度太快(FLUX未能充分挥发)。3.锡炉温度不够。4.锡液中加了防氧化剂或防氧化油造成的。5.助焊剂涂布太多。6.元件脚和板孔不成比例（孔太大）使助焊剂上升。9FLUX使用过程中，较长时间未添加稀释剂。,二、着 火：1.波峰炉本身没有风刀,造成助焊剂涂布量过多,预热时滴到加热管上。2.风刀的角度不对(使助焊剂在PCB上涂布不均匀)。3.PCB上胶条太多,把胶条引燃了。4.走板速度太快(FLUX未完全挥发,FLUX滴下)或太慢(造成板面热温度太高)。5.工艺问题(PCB板材不好同时发热管与P
5、CB距离太近)。三、腐 蚀（元器件发绿，焊点发黑）1预热不充分（预热温度低，走板速度快）造成FLUX残留多，有害物残留太多）。2使用需要清洗的助焊剂，焊完后未清洗或未及时清洗。四、连电，漏电（绝缘性不好）PCB设计不合理，布线太近等。PCB阻焊膜质量不好，容易导电。,五、漏焊，虚焊，连焊 FLUX涂布的量太少或不均匀。部分焊盘或焊脚氧化严重。PCB布线不合理（元零件分布不合理）。发泡管堵塞，发泡不均匀，造成FLUX在PCB上涂布不均匀。手浸锡时操作方法不当。链条倾角不合理。波峰不平。六、焊点太亮或焊点不亮1可通过选择光亮型或消光型的FLUX来解决此问题）；2所用锡不好（如：锡含量太低等）。七、
6、短 路 1）锡液造成短路：A、发生了连焊但未检出。,B、锡液未达到正常工作温度，焊点间有“锡丝”搭桥。C、焊点间有细微锡珠搭桥。D、发生了连焊即架桥。2）PCB的问题：如：PCB本身阻焊膜脱落造成短路 八、烟大，味大：1.FLUX本身的问题A、树脂：如果用普通树脂烟气较大B、溶剂：这里指FLUX所用溶剂的气味或刺激性气味可能较大C、活化剂：烟雾大、且有刺激性气味2.排风系统不完善九、飞溅、锡珠：1）工 艺A、预热温度低（FLUX溶剂未完全挥发）B、走板速度快未达到预热效果,C、链条倾角不好，锡液与PCB间有气泡，气泡爆裂后产生锡珠D、手浸锡时操作方法不当E、工作环境潮湿2）P C B板的问题A
7、、板面潮湿，未经完全预热，或有水分产生B、PCB跑气的孔设计不合理，造成PCB与锡液间窝气C、PCB设计不合理，零件脚太密集造成窝气十、上锡不好,焊点不饱满 使用的是双波峰工艺，一次过锡时FLUX中的有效成分已完全挥发 走板速度过慢，使预热温度过高 FLUX涂布的不均匀。焊盘,元器件脚氧化严重，造成吃锡不良 FLUX涂布太少；未能使PCB焊盘及元件脚完全浸润 PCB设计不合理；造成元器件在PCB上的排布不合理，影响了部分元器件的上锡,十三、FLUX的颜色 有些无透明的FLUX中添加了少许感光型添加剂，此类添加剂遇光后变色，但不影响FLUX的焊接效果及性能；十四、PCB阻焊膜脱落、剥离或起泡1、
8、80%以上的原因是PCB制造过程中出的问题A、清洗不干净B、劣质阻焊膜C、PCB板材与阻焊膜不匹配D、钻孔中有脏东西进入阻焊膜E、热风整平时过锡次数太多2、锡液温度或预热温度过高3、焊接时次数过多4、手浸锡操作时，PCB在锡液表面停留时间过长,焊剂焊料检测方法一、卤素含量的测定二、酸值的测定:三、扩展率测定:四、焊剂含量测定(焊丝)五、锡含量测定六、样品制备七、发泡实验八、颜色九、比重十、机械杂质十一、水溶物电导率试验十二、绝缘电阻试验十三、铜板腐蚀试验,一.卤素含量的测定实验方法:电位滴定法1.试剂:(1)乙醇苯混合溶液(10:1)(2)硝酸银标准溶液 0.05N(需标定)2.仪器:电位差计
9、、银电极、甘汞电极(玻璃电极)3.基本原理:(略)注:由能斯特公式导出电位滴定法是一种测量滴定反应过程中电位变化的方法,当滴定反应达到等当点时,待测物质浓度突变,使指示电极的电位产生突跃,故可确定终点。4.硝酸银标准溶液的配制:用万分之一天平称量8.494g硝酸银,后溶解至1容量瓶中(0.05N)。5.基准氯化钠标准溶液的配制:用减量法称量氯化钠(优级纯)至坩锅中,在550下烘烤2个小时左右,降至室 温,转至称量瓶中称量,取50ml小烧瓶,将氯化钠慢慢(分几次)向小烧杯中倒,称重 1.64g,溶解后转移至1容量瓶中。(1ml=0.001g氯)6.铬酸钾(2%)溶液配制:称取2g铬酸钾配成2%的
10、水溶液。7.标定硝酸银:吸取10ml溶液于250ml锥形瓶中,以铬酸银溶液为指示剂,用硝酸银溶液滴定至淡黄色为终点。按下式计算系数C：C=0.01/V(g/ml).,8.实验步骤：准确称量试样(约1g)若为焊剂则移取已知比重的试液1ml,配制成200ml溶液于500ml烧杯中,接好电极,开动电磁搅拌,用0.05N硝酸银溶液滴定,记录消耗的硝酸银溶液体积(ml)和相应的电极电位(mv).全部实验需进行空白试验。Cl%=C(V-V0)/m x100%二、酸值的测定:实验方法:酸碱滴定法1.试剂:(1)无水乙醇(2)甲苯(3)0.1N KOH标准溶液:将5.6gKOH溶于蒸馏水中,备用。(4)酚酞溶
11、液:1g酚酞溶于甲醇溶液中至100ml。2.实验步骤:(1)用溶剂(选(1)、(2)或(1)+(2)溶解约1g样品(若为焊剂则移取已知比重的试液1ml),溶于100溶剂内。(2)滴加酚酞指示剂,立即用KOH溶液滴定至浅粉红色,持续15S即可。(须做空白)酸值=N(V-V0)56.11/m(mgKOH/g),四、焊剂含量测定(焊丝)实验方法:减量法1.试剂:丙三醇、异丙醇(无水乙醇或95乙醇)实验步骤:1.取样:取焊丝1020g,并准确称至0.001g,质量为m1。2.熔样:取大约60g丙三醇于烧杯中,加热至冒白烟,用长镊夹取样品,轻轻放入溶液中继续加热至微沸。3.洗样:待样品冷却,凝固后取出,
12、用水冲净,再用异丙醇将表面擦净。4.称样:准确称量上述样品,质量为m2,焊剂含量%=(m1-m2)/m1 100五、锡含量测定实验方法:滴定法1.试剂:(1)浓硫酸H2SO4(2)浓盐酸HCl(3)KIO3标准溶液(0.004000g/ml,需标定)(4)Al片、锡粒(99.99%以上)(5)碳酸氢钠饱和溶液、1%的淀粉溶液2.仪器:酸式滴定管、玻璃弯管(带胶塞)、锥形瓶,3.实验准备(1)KIO3标准溶液的配制和标定A:配制:称5.2gKIO3、26gKI、0.9gNaOH置于500ml烧杯中,加入200ml水,加热至完全溶解,冷却至室温后,转移于2000ml容量瓶中,用纯水稀释至刻线,混匀
13、备用。注:1.若溶液不澄清,应先过滤后稀释。2.此溶液应避光保存,每次标定后使用。B:标定:1.准确称取0.100g纯锡,质量为m,置于锥形瓶中。2.加入20ml浓硫酸,加热,至冒白烟后,自然冷却至室温。3.加入70ml纯水,沿壁缓慢加入,摇匀,静置。4.加入50mlHCL后,再加入1.52gAl片,迅速塞紧瓶口,待反应一段时间后加热,且胶管一端插入NaHCO3饱和液中,反应至冒大泡,迅速用水冲冷。5.加入5ml淀粉溶液,快速用KIO3溶液滴定,至溶液由无色变成淡兰紫色,持续15S即可。消耗KIO3溶液体积为V3溶液体积为V3溶液体积为V滴定度T=m/v(g/ml)(2)饱和NaHCO3溶液配
14、制3溶液配制3溶液配制取与所需溶液等体积的纯水,然后慢慢加入NaHCO3,边加边搅拌,至固体溶解。(3)1%的淀粉溶液配制取30ml纯水加热至沸,溶入1.0g淀粉,至完全溶解后,再加入69ml纯水,备用。4.锡含量测定,A:试样制备取2030g焊丝,用甘油加热熔化,以除去焊剂,冷却后,用镊子夹出后,用水洗再用异丙醇将表面擦净,备用。B:测定将A所得试样锯末,准确称取约0.150g,加入H2SO4等,其余步骤同KIO3溶液标定。原始记录模式:硫酸纸重:KIO3VSn%=100m六、样品制备实验方法:抽提法1.试剂:异丙醇2.仪器:250ml平底烧瓶、配套温包、抽提管、冷凝管。实验步骤:(1)取样
15、:取焊丝80100g,切成23mm,作为样品备用。(2)抽提:取抽提管,用滤纸堵上小孔,小心将样品倒入抽提管,并保证滤纸与管壁间无样品进入。取100ml左右异丙醇加入烧瓶,安装好装置,并将冷凝管上口用滤纸包好,大约抽提4小时。(3)蒸馏:卸下抽提管,装上蒸馏装置,将溶液蒸至75ml左右后,停止加热。(4)挥发:将抽提液倒入小烧杯中,水浴加热,至剩2ml左右。(5)烘干:放入烘箱中于1105下烘干,2小时后取出,放入干燥器中备用。,九、比重一.仪器:比重计、比重管、温度计。二.实验步骤:(1)将待测液约100ml,倒入比重管,估计其大约比重,选比重计,将其放入待 测液中,静置。(2)在视线与其刻
16、线对应凹液面相平时,读数,准确至0.001。(3)记录测试时环境温度和湿度。十、机械杂质实验方法:目测法实验步骤:1.取干净烧杯200ml,倒入150ml左右待测液,静置。2.透过烧杯看溶液中是否有悬浮物、漂浮物等杂质。十二、绝缘电阻试验1.样板制备1.1 将特别的梳型电极样板,用1:2盐酸溶液除去氧化膜后,用水洗净,用乙醇擦干。1.2 将液体焊剂或固体焊剂(配成30%异丙醇溶液)1ml均匀涂覆在1.1中处理的板上。1.3 a.焊后:1.2处理的将覆铜板放在干净的锡锅中焊接,待用。,b.焊前:1.1处理好的板子即可放在干燥箱中在601温度下干燥1h。1.4放入温度402,相对湿度约90+2(-
17、3)%的潮湿箱中,72h后取出,再放入盛有特级酒石酸钾钠饱和溶液的干燥器内。1小时左右取出测定,使用高阻表,以直流 500v在3min内测定。十三、铜板腐蚀试验1.试样制备1.11试样:0.33030mm的2铜板放入HCL(1:2)溶液中,除去氧化膜后,用水冲 洗,再用乙醇清洗。放置空气中充分干燥后,放入干燥器待用。1.12 50150mm单面覆铜板放入HCL(1:2)中除去氧化膜后,用水冲洗,再用乙醇清洗放置空气中充分干燥后,放入干燥器待用。1.2试料1.21 0.1g树脂芯锡丝或焊膏1.22 0.1g实芯焊丝试验时再加0.005g固体焊剂或松香焊剂1.23 0.1实芯焊丝试验时再滴液体焊剂
18、。2.试验步骤:2.1取0.1g试料放在1.11制备的铜板表面,250左右加热,(放在设定的锡锅中),加热约5s,使试料熔化,常温冷却后作为试样。制四块试样,一块保持在常温干燥状态作为对照,三块放在402温度,902(3)%的恒温箱中,连续72 小时后取出将它们同时对照试样相比,检验腐蚀。,2.2在1.12制的覆铜板用75W的烙铁焊接5个焊点,共制四块试样,其中一块试样保持常温干燥状态,留作对照试样。三块试样作为腐蚀试样,放在温度为402%,湿度90+2(-3)%的潮湿箱中,连续72h后取出,将它们同对照试样相比,检验腐蚀与否。3.腐蚀结果评定放大20倍观察比较腐蚀试样与对照试样,无明显变化时
19、则可以为无腐蚀,但试样与对照试样比较,出现下列现象之一者则视为腐蚀。A.试样在焊接过程中产生的颜色可不判为腐蚀,但当其潮湿条件下产生的绿兰色或与对照试样比较颜色扩大,则视为腐蚀。B.当焊剂残留物内产生白斑或焊剂水化时,则视为腐蚀。焊料杂质容限及对焊接质量的影响杂质最高容限杂质超标对焊点性能的影响,铜0.300焊料硬而脆，流动性差,金0.200焊料呈颗粒状,镉0.005焊料疏松易碎,锌0.005焊料粗糙和颗粒状，起霜和多孔的树枝结构,铝0.006焊料粘滞起双多孔,锑0.500焊料硬脆,铁0.020焊料熔点升高，流动性差,砷0.030小气孔，脆性增加,鉍0.250熔点降低，变脆,银0.100失去自然光泽，出现白色颗粒状物,镍0.010起泡，形成硬的不溶化物,
