助(zhu)焊劑的介(jie)紹和波峰(feng)焊焊接理(li)論
助焊劑的(de)主要批标(biao)：外觀，物理(li)穩定性，比(bi)重，固态含(han)量⛷️，可焊👣性(xing)，鹵🔴素含量(liang)，水萃取液(ye)電阻率，銅(tong)鏡腐蝕性(xing)，
表面絕緣(yuan)電阻，酸值(zhi)。
1
。外觀(guan)：助焊劑外(wai)觀首先必(bi)須均勻，液(ye)态焊劑還(hai)需要透明(ming)（水基松香(xiang)助焊劑則(ze)是乳狀的(de)）。
2
。物理(li)穩定性：通(tong)常要求在(zai)一定的溫(wen)度環境（一(yi)般
5-45
º
C
）下(xia)，産品無分(fen)層現象。
3
。比重：這(zhe)是工藝選(xuan)擇與控制(zhi)參數。
4
。固态含量(liang)（不揮發物(wu)含量）：是焊(han)劑中的非(fei)溶劑部分(fen)，它與焊接(jie)後的殘留(liu)量有一定(ding)的對應關(guan)系，但并非(fei)唯一
。
5
。擴散
性：指(zhi)标非常關(guan)鍵，它表示(shi)助焊效果(guo)，以擴展率(lü)來表示🍓，爲(wei)了保證良(liang)好的焊接(jie)，一般控制(zhi)在
80-92
之(zhi)間。
6
。鹵(lu)素含量：這(zhe)是以離子(zi)氯的含量(liang)來表示離(li)子性的氯(lü)，溴，碘的總(zong)和。
7
。
水(shui)萃取液電(dian)阻率：該指(zhi)标反映的(de)是焊劑中(zhong)的導電🌏離(li)子的🥰含量(liang)水平，阻值(zhi)越低離子(zi)含量越多(duo)，随着助焊(han)劑向低
固(gu)
含免(mian)清方向發(fa)展，因此最(zui)新的
ANSI/J-STD-004
标準已經(jing)放棄該指(zhi)标。
8
。腐(fu)蝕性：助焊(han)劑由于其(qi)可焊性的(de)要求，必然(ran)會給
PCB
或焊點帶(dai)來一定的(de)腐蝕性，爲(wei)了衡量腐(fu)蝕性的大(da)❤️小，
銅
鏡
腐蝕測(ce)試是溶液(ye)的腐蝕性(xing)大小，銅闆(pan)腐蝕測試(shi)反映的🏃♀️是(shi)🔞焊🆚後殘留(liu)物的腐蝕(shi)性大小，其(qi)環境測試(shi)時間爲
10
天(tian)。
9
。表面(mian)絕緣阻抗(kang)：
按
GB
或(huo)
JIS-3197
标準(zhun)的要求
SIR
值最低(di)不能小于(yu)
10
10
Ω
，而
J-STD-004
則(ze)要求
SIR
值最低不(bu)
能
小(xiao)
于
10
8
Ω
，由(you)于試驗方(fang)法不同，這(zhe)兩個要求(qiu)的數值間(jian)沒有可比(bi)🏒性。
10.
酸(suan)值：
稱取
2-5g
樣品（精(jing)确到
0.001g
）于
250ml
錐(zhui)形瓶中，加(jia)入
25ml
異(yi)丙醇，滴數(shu)滴酚酞指(zhi)示劑于錐(zhui)形瓶中，
用(yong)
KOH-
乙醇(chun)标液進行(hang)滴定，直至(zhi)淡紫色終(zhong)點（保持
15
秒鍾不(bu)消失）。
在(zai)配方考慮(lü)，助焊劑可(ke)用以下這(zhe)順序來分(fen)類：媒介種(zhong)😍類，有沒有(you)松香、可靠(kao)性。
媒介或(huo)溶劑是把(ba)助焊劑活(huo)性成份保(bao)持在液态(tai)狀況，它主(zhu)要是醇類(lei)或水。
醇基(ji)助焊劑的(de)優點是較(jiao)容易溶解(jie)焊劑成份(fen)，低表面張(zhang)力有🐪助提(ti)高濕潤性(xing)，容易在預(yu)熱階段蒸(zheng)發變🤩幹
。但(dan)也有易燃(ran)及大量容(rong)易揮發有(you)機化合物(wu)
(VOC)
放出(chu)的問題。相(xiang)反地，水基(ji)焊劑沒有(you)易燃及釋(shi)放大♻️
量
VOC
的問題(ti)，但水的溶(rong)解度較低(di)，高表面張(zhang)力及在預(yu)熱過程中(zhong)💞較難揮發(fa)。再者，焊後(hou)殘留較易(yi)
吸水，以緻(zhi)産生可靠(kao)性問題。
含有松(song)香
(
或(huo)變性樹脂(zhi)
)
它是(shi)适用于醇(chun)基及水基(ji)助焊劑。在(zai)配方中加(jia)進松香能(neng)決定🌈焊劑(ji)殘留有關(guan)電
性化學(xue)及外觀兩(liang)方面的特(te)質。
松香可(ke)容許助焊(han)劑具有較(jiao)高活性，因(yin)爲它能密(mi)封在殘留(liu)🧑🏽🤝🧑🏻中遺留的(de)離子物料(liao)如氯、溴化(hua)合物、或未(wei)反
應的酸(suan)（會造成可(ke)靠性問題(ti)的物料）。因(yin)松香是一(yi)種混♈合了(le)不同長鏈(lian)狀高分子(zi)量的酸性(xing)物質，可跟(gen)
金屬氧化(hua)物作出反(fan)應從而作(zuo)爲達到焊(han)接溫度時(shi)的活化劑(ji)。它是與其(qi)它活性物(wu)料在助焊(han)劑制造時(shi)🍉一起
溶解(jie)在媒介溶(rong)劑中。當在(zai)焊接過程(cheng)中加熱時(shi)，松香有助(zhu)❗熱穏定的(de)功能。當冷(leng)卻時，它固(gu)化後會變(bian)成
抗濕性(xing)的保護層(ceng)來密封在(zai)焊接過程(cheng)中沒有揮(hui)發掉的離(li)子化🆚活性(xing)成份。這密(mi)封能力使(shi)研發者能(neng)制造較
高(gao)活性的焊(han)劑使生産(chan)良率提高(gao)并維持焊(han)後的可靠(kao)性。對于使(shi)用低成本(ben)，紙基闆材(cai)（容易吸進(jin)助焊劑
）來(lai)說，松香基(ji)助焊劑更(geng)适合使用(yong)。
松香型助(zhu)焊劑最大(da)的共同問(wen)題是在闆(pan)上遺留焊(han)劑殘🌈留的(de)物🈲理外觀(guan)狀況，
不良(liang)的針測結(jie)果可能是(shi)由于
在闆(pan)上有太多(duo)助焊劑殘(can)留的原故(gu)。沒有松香(xiang)的助焊劑(ji)産生💋極⭕少(shao)的殘留，可(ke)達極佳的(de)外觀和改(gai)善針💯測
的(de)可測性，但(dan)需要在塗(tu)附過程中(zhong)有極佳的(de)制程控制(zhi)。當焊劑附(fu)在的地方(fang)不能給予(yu)完全活化(hua)，例如過☎️
份(fen)噴霧至
PWB
闆面的(de)焊盤上，不(bu)足夠被處(chu)理的高活(huo)殘留會導(dao)緻在使用(yong)環境中潛(qian)有可靠性(xing)問題。當
選(xuan)擇沒有松(song)香型助焊(han)劑時，闆材(cai)也需要考(kao)慮。通常這(zhe)類焊劑是(shi)不建議用(yong)于易于滲(shen)透的紙基(ji)産品上。
助焊劑(ji)殘留的電(dian)性化學活(huo)性決定是(shi)否水洗或(huo)免洗♈。
助焊(han)劑被定爲(wei)
“
水洗(xi)
”
是較(jiao)腐蝕的，在(zai)焊後必需(xu)經清洗去(qu)除殘留。很(hen)多水洗助(zhu)焊劑🚶♀️含有(you)鹵素及強(qiang)力有
機酸(suan)。這些活化(hua)劑在室溫(wen)中仍是高(gao)活性及不(bu)能完全在(zai)焊接⚽過程(cheng)中去除。
如(ru)果它們在(zai)焊後遺留(liu)在闆上
，會(hui)不斷與金(jin)屬發生反(fan)應，造成電(dian)路失效。
助(zhu)焊劑研發(fa)者在免洗(xi)焊劑材料(liao)的選擇較(jiao)爲受限制(zhi)，不像水洗(xi)的可選較(jiao)強，有效的(de)活化成份(fen)。水洗助
焊(han)劑明顯的(de)缺點是增(zeng)加成本去(qu)清洗，并且(qie)如清洗得(de)🔴不⭐完全，可(ke)靠性問題(ti)會産生。
免(mian)洗助焊劑(ji)減少制程(cheng)步驟而降(jiang)低成本，其(qi)活性則✨受(shou)焊🏃後可靠(kao)性要求所(suo)限制。它們(men)必須設計(ji)至可以在(zai)
波峰焊接(jie)制程中完(wan)全活化，使(shi)其殘留變(bian)得符合電(dian)氣要🥰求。由(you)于它被設(she)計爲在焊(han)接過程中(zhong)完全活化(hua)，
過程太短(duan)會不能使(shi)殘留變得(de)低活性，但(dan)太長則在(zai)接觸波烽(feng)前耗損太(tai)多活化劑(ji)，造成不良(liang)焊點。相對(dui)
水洗産品(pin)，免洗助焊(han)劑需的活(huo)性不能太(tai)強，所以其(qi)制程窗口(kou)會變窄。
美(mei)國環保局(ju)
(EPA)
提供(gong)測試
VOC
含量的方(fang)法。符合
VOC Free
的标準(zhun)是産品含(han)
VOC
量少(shao)于
1%
。雖(sui)
然沒有全(quan)球統一的(de)低
VOC
含(han)量标準，一(yi)般認爲是(shi)少于
5%
。
第二級别(bie)
–
專用(yong)服務類電(dian)子産品
包(bao)括通訊設(she)備，複雜的(de)工商業設(she)備和高性(xing)能，長壽命(ming)測量儀器(qi)等。這類設(she)備希望能(neng)
“
不中斷
”
工(gong)
作，但這又(you)不一定必(bi)須要達到(dao)的條件。在(zai)通常使用(yong)環境下，這(zhe)類🚩設備不(bu)應該發生(sheng)故障。
第二(er)級别産品(pin)例子：信息(xi)技術
/
通訊設備(bei)
這類組裝(zhuang)是最複雜(za)的。大部份(fen)的生産線(xian)是雙面表(biao)面貼裝🈚先(xian)回流後波(bo)峰焊或是(shi)先回流，貼(tie)片膠和
最(zui)後波峰焊(han)。在這兩種(zhong)技術，組裝(zhuang)闆是經過(guo)兩次受🈲熱(re)然後📐才波(bo)🌏峰焊。通常(chang)這些組裝(zhuang)是布滿大(da)量零
件，熱(re)量密度大(da)，零件高度(du)大和多層(ceng)闆。前面受(shou)熱次數及(ji)在熱量密(mi)度大的組(zu)裝時會引(yin)緻焊盆的(de)氧化
而挑(tiao)戰助焊劑(ji)的能力，殘(can)留物的外(wai)觀也會考(kao)慮，低殘🈚留(liu)物成爲必(bi)要的要求(qiu)。
受熱的次(ci)數，高複雜(za)性，和低殘(can)留物的要(yao)求要求助(zhu)焊劑要⚽有(you)🏃♀️一定的活(huo)性，低固含(han)量及不同(tong)熱容量元(yuan)♍
件的影響(xiang)。助焊劑可(ke)以是水性(xing)或醇基的(de)。
水性的在(zai)某些受
VOC
排放管(guan)制地區是(shi)首選。但因(yin)爲會要多(duo)些熱能才(cai)能将水‼️揮(hui)發通常都(dou)對預熱比(bi)較
敏感。波(bo)峰焊可以(yi)組合多段(duan)預熱器（最(zui)好加入頂(ding)部預熱器(qi)）。有一⭕或多(duo)段對流預(yu)熱器是最(zui)有效的。
醇(chun)類助焊劑(ji)是比較不(bu)受波峰焊(han)機的組合(he)影響，可以(yi)不使🈲用對(dui)💃🏻流預熱。低(di)殘留物和(he)經常針測(ce)常會選用(yong)
無松香的(de)助焊劑，最(zui)常用的助(zhu)焊劑在低(di)固含，無松(song)香和活👉性(xing)強一些的(de)。選用類别(bie)
ROL0
，
ROL1,
ROM0
，
ORL0
及
ORM0
。對(dui)
FR4
組裝(zhuang)，
ORM0
類的(de)助焊劑是(shi)可以接受(shou)的。如果使(shi)用紙闆，
這(zhe)是有
可靠(kao)性的隐憂(you)。
第三級别(bie)
–
高性(xing)能電子産(chan)品
包括持(chi)續運行或(huo)嚴格按指(zhi)令運行的(de)設備和産(chan)品。這類産(chan)品在使用(yong)不能出現(xian)中斷，例如(ru)救生設備(bei)或飛
行控(kong)制系統。符(fu)合該級别(bie)要求的組(zu)件産品适(shi)用于高保(bao)證要求，高(gao)服務要求(qiu)，或者最終(zhong)産品使用(yong)環境
條件(jian)異常苛刻(ke)。
第三級别(bie)産品的例(li)子：汽車電(dian)子
在組裝(zhuang)考慮方面(mian)，汽車電子(zi)是屬于中(zhong)等複雜性(xing)的産品。設(she)計的重要(yao)考慮是電(dian)性及機械(xie)性的可靠(kao)度。
相對很(hen)多二級産(chan)品，
PCB
的(de)面積較小(xiao)，層數較少(shao)〈少于
8
〉─較低的連(lian)接密度。
PCB
主要是(shi)用有
鍍穿(chuan)孔的
FR4
環氧基樹(shu)脂玻璃纖(xian)維型的。這(zhe)類别的主(zhu)要要求是(shi)在相🈲對高(gao)🛀壓及苛刻(ke)環境狀況(kuang)下能保
證(zheng)電性化學(xue)的可靠性(xing)，并且在制(zhi)程中達到(dao)穩定焊接(jie)效果及高(gao)良率，這可(ke)靠性要求(qiu)其助焊劑(ji)需要具有(you)
松香及不(bu)含鹵素。松(song)香提供焊(han)接穩定的(de)高良率及(ji)📧長🐇期的🏃♂️可(ke)靠性，沒有(you)鹵素更可(ke)使殘留的(de)可靠性得(de)以
改善。雖(sui)然可使用(yong)水基助焊(han)劑，但醇基(ji)更常用。因(yin)爲醇基焊(han)😘劑是對預(yu)熱更兼容(rong)及其良好(hao)的濕潤性(xing)有
助填孔(kong)。對于無鉛(qian)汽車組裝(zhuang)産品，最合(he)理的選擇(ze)是醇基，具(ju)松香，無鹵(lu)素的助焊(han)劑─分類爲(wei)
ROL0
，
ROM0
，
REL0
或
REM0
。
無鉛焊(han)接的特點(dian)
當
PCB
以(yi)
V
0
=V
X
沿前(qian)頭所示方(fang)向運動時(shi)，此時
O-O
和
P-P
斷(duan)面的流體(ti)速度的分(fen)布就出現(xian)了變化。
粘(zhan)性流體質(zhi)點在壁面(mian)切線方向(xiang)的切向速(su)度
VC
等(deng)于剛壁上(shang)相應點的(de)切向速度(du)
V0
，即：
V
C
= V
0
即(ji)貼近界壁(bi)的流體質(zhi)點和界壁(bi)上相應點(dian)具有相同(tong)🆚的速度❗。在(zai)
O-O
斷面(mian)上，流體速(su)度零點将(jiang)不再出現(xian)
界壁上，而(er)是偏向流(liu)體内側的(de)
A-A
面上(shang)，管道内的(de)最大速度(du)線也将由(you)
N-N
移到(dao)
N
′
-N
′面上。我們(men)
把速度零(ling)線與
PCB
下側面之(zhi)間的流體(ti)層稱爲
附(fu)面層
。此時(shi)在附面層(ceng)内存在旋(xuan)渦運動。在(zai)此層内，沿(yan)
PCB
表面(mian)的切線方(fang)向速度變(bian)化很大。因(yin)而在
PCB
表面法線(xian)方向上的(de)速度梯度(du)很大，它将(jiang)加劇粘性(xing)流
體質點(dian)粘附在剛(gang)壁上。根據(ju)次現象波(bo)峰焊接中(zhong)
PCB
與液(ye)态銲料作(zuo)相對運動(dong)時，就必然(ran)要攜帶爲(wei)數不📐
少的(de)被粘附在(zai)基體金屬(shu)表面的液(ye)态銲料一(yi)道前進😄，這(zhe)正好構成(cheng)了拉尖和(he)橋連的必(bi)然條件。
因(yin)此
PCB
的(de)運動速度(du)（
V
0
V
1
）愈(yu)大，被攜帶(dai)的銲料愈(yu)多，拉
尖和(he)橋連也就(jiu)愈嚴重。因(yin)此，放慢
PCB
的運動(dong)速度（
V
0
）或者(zhe)加快流體(ti)逆向流動(dong)的速度（
V
1
），就(jiu)
可以壓縮(suo)附面層的(de)厚度，因而(er)有力的抑(yi)制了附面(mian)層内的旋(xuan)☀️渦運動。粘(zhan)附在
PCB
壁面上的(de)随
PCB
一(yi)道
運動的(de)多餘焊料(liao)被大量抑(yi)制了，也就(jiu)有效的抑(yi)制了❤️拉尖(jian)和橋🈲連的(de)發生幾率(lü)。
對于
P- P
斷面的情(qing)況就與
O-O
斷面有(you)所不同。由(you)于此時
PCB
的運動(dong)方向（
V
0
）與流(liu)體順向流(liu)速方向
（
V
2
）是(shi)相同的，故(gu)不存在附(fu)面層的問(wen)題，也就不(bu)存在銲🚶♀️料(liao)回流所形(xing)成的旋渦(wo)運動。調節(jie)流體順向(xiang)
流速（
V
2
）的大(da)小，就可以(yi)在
PCB
與(yu)波峰脫離(li)處獲得最(zui)佳的脫離(li)條件。
焊料波速(su)對波峰焊(han)接效果的(de)影響
當
PCB
進入波(bo)峰工作區(qu)間時，由于(yu)
PCB
的運(yun)動方向與(yu)銲料流動(dong)方向是相(xiang)反的，所以(yi)在貼☁️近
PCB
的下
表(biao)面存在着(zhe)一個附面(mian)層。附面層(ceng)的厚度是(shi)與
PCB
的(de)夾送速度(du)和逆
PCB
運動方向(xiang)的流體流(liu)速的大小(xiao)有
關系。
例(li)如當
PCB
的速度一(yi)定時增大(da)逆向的流(liu)體流動速(su)度，那麽附(fu)面層的🤟厚(hou)度就将變(bian)薄，從而渦(wo)流現象将(jiang)
明顯減弱(ruo)。焊料流體(ti)對
PCB
的(de)逆向擦洗(xi)作用将明(ming)顯增強，顯(xian)然就不容(rong)易産生拉(la)尖和橋連(lian)現象，但很(hen)
可能将形(xing)成焊點的(de)正常輪廓(kuo)所需要的(de)焊料量也(ye)被過量的(de)擦洗掉了(le)，因而造成(cheng)焊點吃錫(xi)不夠、幹癟(bie)🏃🏻♂️、
輪廓不對(dui)稱等缺陷(xian)。反之流體(ti)速度太低(di)，擦洗作用(yong)⛹🏻♀️減少，焊點(dian)豐滿了，但(dan)産生拉尖(jian)和橋連的(de)概率也
增(zeng)大了。因此(ci)對某一特(te)定的
PCB
及其速度(du)都對應着(zhe)一個最佳(jia)的流體速(su)度。
銲料波(bo)峰的類型(xing)及其特點(dian)
目前在工(gong)業生産中(zhong)運行的波(bo)峰焊接設(she)備多種多(duo)樣，從銲料(liao)波峰形狀(zhuang)的類型來(lai)看，這些裝(zhuang)置大緻可(ke)分
成兩類(lei)。即：
（
1
）
單向波(bo)峰式
這種(zhong)噴嘴波峰(feng)銲料從一(yi)個方向流(liu)出的結構(gou)，在早期的(de)設備上比(bi)較多見。現(xian)在，除空心(xin)波以外，其(qi)它
單向波(bo)形在較新(xin)的機器上(shang)，已不多見(jian)了。
（
2
）
雙向波(bo)峰式
這種雙向(xiang)波峰系統(tong)的特性是(shi)從噴嘴内(nei)出來的銲(han)料到達噴(pen)嘴頂部後(hou)，同時向前(qian)、後兩個方(fang)向流動，
如(ru)圖所示。根(gen)據應用的(de)需要，這種(zhong)分流可以(yi)是對稱🌐的(de)也可🥵以💃是(shi)不對稱，甚(shen)至在沿傳(chuan)送的後方(fang)向增加
了(le)延伸器，以(yi)使波峰在(zai)
PCB
拖動(dong)方向上變(bian)寬變平以(yi)減少脫離(li)角。
