助焊剂的分类与应用

背景及概述^[1]

随着电子工业的飞速发展和市场的激烈竞争，焊料生产企业都希望能生产出焊接性能优异、价格低廉的产品。助焊剂作为焊膏的辅料(质量分数为10%~20%)，不仅可以提供优良的助焊性能，而且还直接影响焊膏的印刷性能和储存寿命。因此，助焊剂的品质直接影响表面贴装技术(Surfacemountedtechnology，简称SMT)的整个工艺过程和产品质量。在目前生产中使用的助焊剂，根据其后继清洗工艺分为溶剂清洗型、水清洗型和免清洗型3种，其中溶剂清洗型包括CFC(氟氯烃)清洗型及非CFC溶剂清洗型。

分类及应用^[1-3]

1.清洗型助焊剂

在焊接结束后，某些助焊剂会有物质残留在基板上，这些残留物对电子元件性能影响极大，所以需要后续工艺清洗残留物。根据助焊剂的成分和腐蚀性的差异，清洗工艺也有所不同。

1)溶剂清洗型

溶剂清洗型助焊剂通常含有天然松香、人造松或树脂，焊接后需要用有机溶剂清洗去除助焊剂残留物。溶剂清洗型的特点是清洗溶剂的溶解能力强，清洗效果好，大部分溶剂都可回收再用，而且溶剂清洗技术成熟，适用性强，因此溶剂清洗型助焊剂在生中得到广泛应用。但清洗剂中含有CFC或者HCFC(氢氟氯烃)，这些物质对环境有一定的影响，所以需要为清洗剂寻找替代产品。根据清洗溶剂不同溶剂清洗型助焊剂主要分为CFC溶剂型和非CFC溶剂型，其中非CFC型又可分为可燃型和不可燃型两种。

A：CFC溶剂清洗型

CFC溶剂的主要成分包括CFC-113、1，1，1-三氯乙烷和四氯化碳。CFC清洗技术极为成熟，并且CFC溶剂具有毒性低、不易燃、化学性能稳定、去油污能力强等特性，与金属、塑料等材料有很好的相容性，易挥发而可以省去干燥工艺，并可进行大规模连续生产，因此CFC溶剂型助焊剂广泛应用于电子、邮电、轻工、航空航天、军工、家电等行业，如液晶、显像管、高档印刷电路板、汽车化油器、精密仪器仪表部件、医疗器械、卫星、雷达等生产企业。

但由于在清洗过程中会排放出臭氧贫乏物质(Ozonedepletingsubstances)(ODS)，对环境影响非常大。根据1990年《蒙特利尔议定书伦敦修订案》，发展中国家必须在2010年前停止使用该类物质，我国则已承诺在2006年前停止在清洗行业中使用ODS类物质。因此，CFC溶剂清洗型助焊剂已在生产中禁止使用，寻找替代CFC型助焊剂已成为行业的迫切需求。

B：非CFC溶剂清洗型

非CFC溶剂清洗型助焊剂主要是通过清洗剂的有机溶剂溶解除去基板表面上的胶状物。非CFC型溶剂的优点是溶解能力强，清洗时间短，并且可以通过蒸馏再生而回收再利用。非CFC溶剂又分为可燃型溶剂和不可燃型溶剂2种。可燃型溶剂包括碳氢类、醇类、乙二醇酯等，不可燃型溶剂主要指氟化烃(HCFC、HFC)和氯化烃等。可燃型溶剂的主要优点为清洗能力强、应用范围广、毒性低，缺点是易燃、投入成本高；不可燃型溶剂具有与传统的CFC型溶剂类似的优点，但由于通常含有氢氟氯烃，根据《蒙特利尔议定书》(修订)，此类物质必须在2030年前淘汰，所以只能作为过渡产品使用。

2）水清洗型

水清洗型助焊剂中含有有机卤化物、有机酸(OA)、胺和氨类化合物，这些物质在焊后还具有一定腐蚀性，特别是卤素化合物，对基板影响很大，需要通过清洗减少腐蚀性。这些有机物通常可溶于水，所以常用去离子水配上一定量的添加剂作为清洗剂。水清洗型助焊剂是指焊后用皂化水和去离子水清洗，主要是利用去离子水和水中溶解的活性剂、分散剂、pH缓冲剂、络合剂等通过皂化反应去除印刷电路板上的杂质。水清洗型助焊剂在焊接生产中得到了应用，但是由于生产成本较高、焊接过程工序多而受到限制，特别是焊接生产中有废水产生，既提高了生产成本也引起环境污染，所以此类型的助焊剂未能完全替代CFC溶剂清洗型助焊剂。

2.免清洗型助焊剂

免清洗型助焊剂是1种不含卤化物活性剂，焊接后不需要清洗的新型助焊剂。使用这类助焊剂不但能节约对清洗设备和清洗溶剂的投入，而且还可减少废气和废水的排放对环境带来的污染，所以用免清洗型助焊剂替代传统助焊剂具有重要的经济效益和社会效益。为此，国内外很多研究人员进行了免清洗助焊剂产品的研制。20世纪90年代初，我国的免清洗型助焊剂主要依靠进口，如美国Alphagrillo RF-12A助焊剂、日本的NC316助焊剂等。

免清洗助焊剂应满足以下要求：1)润湿率或铺展面积大；2)焊后无残留物；3)焊后板面干燥，不粘板面；4)有足够高的表面绝缘电阻；5)常温下化学性能稳定，焊后无腐蚀；6)离子残留应满足免清洗要求；7)具有在线测试能力；8)不形成焊球，不桥连；9)无毒，无严重气味，无环境污染，操作安全；10)可焊性好，操作简单易行；11)能够用发泡和喷雾方式均匀涂覆。

在使用含有溶剂清洗型和水清洗型助焊剂的焊料进行焊接时都会不同程度地带来环境污染，特别是CFC型溶剂会排放出ODS，对臭氧层影响很大，所以各国都制定了相应的禁止使用的法律。非CFC型溶剂成本高，存在VOC污染和安全问题。而水清洗的设备投入大，且因多了一步清洗工艺导致操作成本提高，废水排放问题也较严重。相对于溶剂清洗型和水清洗型助焊剂，使用含有免清洗型助焊剂的焊料时具有无环境污染、成本低、生产周期短、工艺简单等优点。免清洗型助焊剂将是行业发展的趋势，也是各国今后研究的重点方向。

主要参考资料

[1] 助焊剂的研究及发展趋势

[2] 免清洗助焊剂在电子类产品中的应用

[3] 无铅焊膏用助焊剂的制备与研究[J].