無鉛化進(jìn)程中助焊劑的改變

朱火清

廣東省焊接技術(shù)研究所(廣東省中烏研究院)，廣東 廣州 510650

?

無鉛化進(jìn)程中助焊劑的改變

朱火清

廣東省焊接技術(shù)研究所(廣東省中烏研究院)，廣東 廣州 510650

摘要：通過鋪展試驗(yàn)，對助焊劑在有鉛和無鉛焊接中的鋪展性及焊料的鋪展外形和殘留情況進(jìn)行了比較，提出了從有鉛向無鉛工藝轉(zhuǎn)變中助焊劑的改變思路，并制備了四種針對Sn0.7Cu波峰焊接的助焊劑.其中無鹵低固含量松香免清洗助焊劑的鋪展率達(dá)到82%以上，無鹵無松香低固含量免清洗助焊劑的鋪展率達(dá)到83%以上，添加了鹵素取代有機(jī)酸的助焊劑鋪展率可達(dá)82%～89%，接近錫鉛焊料的鋪展性能.

關(guān)鍵詞：無鉛焊料；免清洗助焊劑；鋪展率；表面活性劑

目前,研究較多的無鉛焊料合金主要是Sn-Ag系，Sn-Cu系和Sn-Zn系，這些合金與傳統(tǒng)的錫鉛焊料相比都存在錫含量高、熔點(diǎn)高、潤濕性差、高溫易被氧化以及成本高等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)無疑會增加無鉛焊接工藝的難度，產(chǎn)生更多的焊接缺陷，嚴(yán)重地影響焊點(diǎn)的可靠性.無鉛焊料的研究主要采用微合金化和顆粒增強(qiáng)兩種方法.通過添加合金元素改變焊料的組織結(jié)構(gòu)和提高焊料的性能，如適量的稀土元素可使釬料的基體組織得到細(xì)化，明顯提高無鉛釬料的潤濕性能、抗氧化性能和焊點(diǎn)的力學(xué)性能[1-2].最新的研究是在無鉛釬料中添加微米級和納米級的金屬/非金屬以及相關(guān)的氧化物等進(jìn)行顆粒增強(qiáng)，顆粒的添加可以提高釬料和焊點(diǎn)的力學(xué)性能，抑制界面層的生長[3].楊明等[4]通過控制無鉛焊料納米尺寸可使其熔點(diǎn)接近錫鉛共晶焊料熔點(diǎn)或者更低.助焊劑在焊接過程中能夠增強(qiáng)焊接區(qū)的熱量傳遞，去除被焊金屬和熔融焊料表面的氧化物，降低熔融釬料的表面張力，防止高溫下焊料和母材再氧化，增強(qiáng)釬料對母材的潤濕性能.

從無鉛到有鉛焊接的過渡中助焊劑的改變至關(guān)重要.由于工藝條件的變化常規(guī)的錫鉛焊接助焊劑已經(jīng)不能滿足無鉛焊接工藝條件要求.本文分析了無鉛焊接與錫鉛焊接在工藝條件上的差異，提出了無鉛化進(jìn)程中助焊劑的合成思路，并針對Sn 0.7 Cu波峰焊接研制出四種助焊劑，其性能接近錫鉛焊料的鋪展性能.

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料

儀器設(shè)備：CM160無鉛鈦錫爐，SARTORIUS AG BT224電子天平，日本SAT-5100可焊性測試儀，DM-4000M萊卡金相顯微鏡，JXA-8100電子探針，上海雷磁PHS-25型pH計，科通101-1A型數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱，0～25 mm外徑千分尺.

試料：丁二酸、己二酸以及有機(jī)二元酸的衍生物；丁二酰胺和丁二酰亞胺等有機(jī)胺；OP-10、OP-15等醇醚類和FSN-100、FC-4430等氟碳類表面活性劑；乙醇、異丙醇和醇醚類溶劑；氫化松香、聚合松香、歧化松香及聚乙二醇系列和各種有機(jī)酸酯類化合物；自制(0.300±0.005)g Sn0.7Cu和Sn60Pb實(shí)芯焊錫絲.

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1鋪展率的測試

參考電子行業(yè)免清洗液態(tài)助焊劑標(biāo)準(zhǔn)SJ/T 11389-2009，實(shí)驗(yàn)步驟如下.

(1)釬料環(huán)的制備無鉛焊料為自制的直徑約1.75 mm、質(zhì)量(0.300±0.005)g的Sn0.7Cu實(shí)芯焊料環(huán).錫鉛焊料為直徑1.50 mm、質(zhì)量(0.300±0.005)g的Sn40Pb實(shí)芯焊料環(huán).將繞好的焊環(huán)分別用熱的無水乙醇清洗兩次后干燥備用.

(2)鋪展用銅片的處理按GB/T 2040-2008要求，在2號銅板(牌號為T2)上截取50mm×50mm×0.4mm 平整試片5塊，去油后用10～15 μm細(xì)砂紙去除氧化膜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%鹽酸清洗，去離子水漂洗，再用無水乙醇清洗干凈后充分干燥.將試片放在溫度為(150±2)℃的鼓風(fēng)烘箱中氧化1 h，從烘箱中取出，確認(rèn)氧化試片的顏色均勻正常后放入密封的干燥箱中備用.

(3)實(shí)驗(yàn)步驟從干燥器中取出5塊銅試片，在每塊試片中部放一個焊料環(huán)，在環(huán)的中央滴2滴助焊劑，再將試片水平放在焊錫槽熔融焊錫的新鮮表面上保持30 s，小心取出試片并水平放置，冷卻到室溫.使用軟布和無水乙醇除去焊料表面助焊劑殘渣，測量焊點(diǎn)高度H(精確到0.001 mm).參照標(biāo)準(zhǔn)SJ/T 11390-2009，以5塊試片焊點(diǎn)高度的算術(shù)平均值作為焊點(diǎn)高度計算平均鋪展率.測試有鉛焊料錫爐溫度為(245±5)℃，測試無鉛焊料時調(diào)整錫爐溫度為(265±2)℃.

1.2.2鹵素含量

參照英國標(biāo)準(zhǔn)BS EN14582-2007廢棄物特性描述-鹵素和硫含量-密閉系統(tǒng)內(nèi)氧氣燃燒法和測定方法.用該法可檢測出離子型和共價型等所有鹵素的含量.

1.2.3潤濕性能

參照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS Z 3198無鉛釬料試驗(yàn)方法，利用潤濕平衡測試法，測定不同材料(釬料、助焊劑和被焊母材)組合條件下的潤濕性能.

1.2.4其他性能測試

不揮發(fā)物含量、酸值、銅板腐蝕試驗(yàn)等其他性能測試，均參照無鉛焊接用助焊劑電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T 11389-2009進(jìn)行試驗(yàn).

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1助焊劑的制備

助焊劑的主要成分包括成膜物質(zhì)、活性劑、表面活性劑、助溶劑、緩蝕劑和其他添加劑.制備助焊劑時將溶劑和助溶劑混合后加熱到40～60 ℃，再在攪拌下依次加入成膜物質(zhì)、活性劑、表面活性劑、緩蝕劑和其它助劑，攪拌至物料全部溶解為均勻透明液體，經(jīng)過濾可得到助焊劑成品.

2.2錫鉛助焊劑對有鉛和無鉛焊料的鋪展對比實(shí)驗(yàn)

選取2種對有鉛焊料鋪展率較高的波峰焊助焊劑A和B，其中助焊劑A為低松香型低固含量免清洗助焊劑，助焊劑B為無鹵無松香低固含量免清洗助焊劑，兩種焊劑都是以乙醇和異丙醇為主要溶劑的醇基焊劑.分別按照前文所述的有鉛和無鉛焊料鋪展率的測試條件和步驟進(jìn)行試驗(yàn)，每次選取5個試樣，并重復(fù)多組試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果列于表1.

表1　助焊劑對錫鉛和錫銅焊料的鋪展性能

從表1可看出，2種免清洗助焊劑對錫鉛焊料的擴(kuò)展率都較高，而對Sn0.7Cu無鉛焊料的鋪展效果欠佳，鋪展率下降約10%以上；且無鉛焊點(diǎn)的形貌不規(guī)則，熔融焊料表面張力大，流動性差，鋪展面積小.說明常規(guī)錫鉛焊接助焊劑已經(jīng)不能滿足無鉛焊接工藝的要求，必須依據(jù)無鉛焊料的特性和工藝條件做出相應(yīng)的調(diào)整.

2.3無鉛助焊劑的改進(jìn)方案

由于無鉛焊料具有熔點(diǎn)高、潤濕性差及高溫易被氧化等特點(diǎn)，所以用于無鉛焊接工藝的助焊劑必須與無鉛焊料和工藝條件相匹配.通常用于波峰焊接的Sn0.7Cu釬料熔點(diǎn)為227 ℃，比錫鉛共晶焊料Sn63Pb的熔點(diǎn)高出44 ℃，比Sn60Pb高出近36 ℃.錫鉛焊料用于波峰焊接工藝的峰值溫度一般都在245 ℃左右，而無鉛焊接的峰值溫度常常達(dá)到260 ℃，有時甚至高達(dá)到270 ℃以上.相應(yīng)的焊接工藝窗口變窄，無疑會增加無鉛焊接工藝的控制難度.由于電子元器件不能長時間處于高溫環(huán)境下，所以應(yīng)盡可能地縮短焊接時間以減少元件的熱損傷.無鉛助焊劑的活性比錫鉛助焊劑更強(qiáng)，所以焊劑配方中各種成分的高溫穩(wěn)定性和抗氧化性必須提高.按此分析要將錫鉛助焊劑應(yīng)用到無鉛焊接工藝中需改進(jìn)的成分主要是活化劑、成膜物質(zhì)、高沸點(diǎn)溶劑以及表面活性劑等.

2.3.1活化劑的選擇

助焊劑的活性大小主要取決于活化劑，但是又和成膜劑、表面活性劑及助溶劑等成分有一定的關(guān)系，這些成分復(fù)配所起的助焊作用的機(jī)理非常復(fù)雜，用一般的物理和化學(xué)理論很難解釋清楚.實(shí)際上有鉛焊接和無鉛焊接的焊接機(jī)理和過程非常相似，都是在預(yù)熱時助焊劑開始發(fā)揮活性作用，去除焊料和母材(焊盤、元器件引腳等)表面的氧化膜，達(dá)到焊接溫度時助焊劑覆蓋在熔融焊料和干凈的母材表面，降低熔融焊料的表面張力，增加焊料對母材的潤濕性能，防止高溫下焊料和母材的二次氧化.有鉛焊接和無鉛焊接最大的區(qū)別在于各個區(qū)域(預(yù)熱、保溫、急升溫、焊接、冷卻)的溫度差別較大，再加上無鉛焊料和錫鉛焊料本身性能上的差異，導(dǎo)致在錫鉛焊接中性能優(yōu)良的焊劑用到無鉛焊接工藝中無法發(fā)揮出令人滿意的作用.有鉛助焊劑的活化劑在無鉛工藝中由于不耐高溫，達(dá)到焊接溫度時大部分已揮發(fā)或分解，活化作用降低，因此必須對活化劑進(jìn)行調(diào)整，才能從根本上解決無鉛焊接所遇到的問題.在無鉛焊接工藝中助焊劑需要更長的加熱時間和更高的溫度，由于較難找到在較低溫度就開始起活化作用，且活性可持續(xù)到較高焊接溫度才分解的物質(zhì)作為活化劑，因此一般選取2～3種熔點(diǎn)和分解溫度不同的活性物質(zhì)復(fù)配，使助焊劑的活性在一個合適的溫度梯度發(fā)揮作用.南昌大學(xué)納米技術(shù)工程研究中心的趙曉青等人[5]采用復(fù)合有機(jī)二元酸作為助焊劑活化劑，研制了水基無鹵素?zé)o松香抗菌性免清洗助焊劑，高漢等[6]研制了Sn-Cu系無松香無鹵免清洗助焊劑，這些助焊劑都具有較好的鋪展性能，殘留物少，對銅板的腐蝕性小，焊后絕緣性好等特點(diǎn).另外一個方法是在復(fù)合有機(jī)酸的基礎(chǔ)上添加活性溫度接近無鉛焊接溫度的活性物質(zhì)，保證在高溫環(huán)境下助焊劑的活性能延續(xù)較長時間.這種方法的局限性較大，因?yàn)榭晒┻x擇的活化劑不多，即使是含有鹵素的活性物質(zhì)在文獻(xiàn)中報道的也很少.易江龍等人[7]使用丁二酰胺作為無鹵活性增強(qiáng)劑合成的一種無鹵素免清洗助焊劑NHC-1，其潤濕優(yōu)良，焊點(diǎn)光亮，焊前及焊后對PCB板均無腐蝕.張鳴玲、廖高兵等人[8]發(fā)明的免清洗無鉛焊料助焊劑專利CN 1562554 ，是通過添加二溴丁二酸增強(qiáng)焊劑的活性.按此思路將丁二酸和己二酸等常用的有機(jī)二元羧酸復(fù)配作為基本的活化劑，可保證助焊劑活性作用的梯度，同時在焊劑中添加熔點(diǎn)和分解溫度較高的活性成分，可大幅度提高助焊劑對Sn0.7Cu焊料的鋪展性.經(jīng)試驗(yàn)優(yōu)化選用含質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%～3.0%丁二酸和己二酸復(fù)配有機(jī)酸，耐高溫活化劑選用有機(jī)酰胺及鹵素取代有機(jī)酸類物質(zhì).經(jīng)試驗(yàn)優(yōu)化選擇丁二酰亞胺和2,3-二溴丁二酸作為無鉛焊接耐高溫的活性物質(zhì).

2.3.2成膜物質(zhì)的選擇

成膜劑在焊接過程中能夠熔化覆蓋在熔融焊料表面，并攜帶活性成分向焊盤周圍擴(kuò)散，降低助焊劑和熔融焊料的表面張力，增強(qiáng)助焊劑的去氧化膜能力，促進(jìn)熔融焊料在母材表面的鋪展和潤濕，阻止焊料和母材的二次氧化.試驗(yàn)中選擇1號氫化松香、2號聚合松香、3號歧化松香、4號氫化松香醇、5號十八醇、6號辛酸甘油酯、7號聚乙二醇400單油酸酯(PEG400MO)及8號甘油單油酸酯(GMO)等物質(zhì)作為成膜物質(zhì)，按照表2的配方配制助焊劑樣品.

表2　選擇成膜劑的助焊劑配比

圖1　含不同成膜劑助焊劑的鋪展率對比Fig.1　Comparison of spreading rate containing different film-forming agent flux

試驗(yàn)時選擇復(fù)配的有機(jī)二元羧酸為活化劑，如丁二酸和己二酸，助溶劑為二乙二醇乙醚、二丙二醇甲醚等醇醚類高沸點(diǎn)溶劑，表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、松香醇醚、及碳氟類表面活性劑，緩蝕劑為苯并三氮唑，余量為混合溶劑(異丙醇45%，乙醇55%).按表2配方配制不含成膜劑的焊劑半成品800 g，攪拌均勻后均分8份，在每一份焊劑中分別加入上述8種成膜物質(zhì)中的一種，稍加熱攪拌溶解即得含不同成膜劑的助焊劑，其編號與相應(yīng)的成膜劑編號一致.測試所制備的助焊劑對Sn60Pb錫鉛焊料和Sn0.7Cu無鉛焊料的鋪展率，結(jié)果如圖1所示.以S表示鋪展率.由圖1可知，所制備的8種助焊劑對錫鉛焊料都具有比較好的鋪展性，且殘留物很少，焊點(diǎn)規(guī)則.7號(PEG400MO)和8號(GMO)助焊劑的焊點(diǎn)和銅片表面外觀很干凈，但是焊點(diǎn)表面有粘性，容易吸附灰塵，影響絕緣性能.對于無鉛焊料成膜劑為歧化松香的3號助焊劑，其鋪展率最高，達(dá)79.86%，而且焊點(diǎn)光亮，鋪展后的焊料外形非常規(guī)則，接近圓形.用4號氫化松香醇和5號十八醇制備的助焊劑，其無鉛鋪展率較高，分別達(dá)78.58%和77.04%，焊料外形規(guī)則，銅片上焊劑殘留物很少.用2號聚合松香制備的助焊劑，其無鉛鋪展率為76.22%.雖然鋪展率不高，但是聚合松香的酸值較高，軟化點(diǎn)在90～120 ℃之間，活化溫度范圍較寬，熱穩(wěn)定性和抗氧化性及成膜性能均優(yōu)于普通松香[9-10]，且鋪展后銅片上焊劑所到達(dá)的區(qū)域顏色淺而均勻，焊點(diǎn)光亮，殘留物很少.因此，歧化松香和聚合松香特別適合松香含量低的助焊劑.實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)將歧化松香和聚合松香復(fù)配比單獨(dú)使用這兩種松香的效果好，鋪展率達(dá)到80.55%，成膜性優(yōu)良，又兼具耐高溫和較佳的抗氧化性能，說明兩者有加合作用.因此，選擇復(fù)配的松香作為松香基助焊劑的成膜劑.氫化松香醇和十八醇成膜均勻，焊點(diǎn)光澤柔和，外形規(guī)則，擴(kuò)展面積較大，幾乎沒什么殘留，特別適合制備無鹵無松香低固含量免清洗的助焊劑.

2.3.3表面活性劑的選擇

表面活性劑在無鉛焊接中具有非常重要的作用，能夠有效地降低助焊劑的表面張力，增加助焊劑對焊料和母材的親潤性，提高無鉛焊料的潤濕性能.鋪展試驗(yàn)顯示，添加了合適表面活性劑的助焊劑能使無鉛焊料鋪展外形規(guī)則，焊點(diǎn)圓潤光亮.表面活性劑還具有去油去污的清潔作用和一定的緩釋作用.可用于助焊劑的表面活性劑有很多種，基本可為兩大類，即常用的氟碳系表面活性劑和碳?xì)浞请x子表面活性劑.常用的氟碳表面活性劑有FSN100，F(xiàn)C4430和F300等，常用的非離子表面活性劑是OP-10，NP-9，NP-15及其它如松香醇醚和聚氧乙烯甘油醚等表面活性劑.還有一種很重要的是鹵素取代表面活性劑，如2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇，該表面活性劑常用于助焊劑配方中，能促進(jìn)無鉛焊料的流動和鋪展，使焊點(diǎn)規(guī)則，光亮圓潤.非離子表面活性劑在焊劑中不以離子狀態(tài)存在，不受強(qiáng)酸強(qiáng)堿的影響，穩(wěn)定性高，可與其它表面活性劑混合使用并產(chǎn)生加合作用.因此，焊劑中通常添加兩種或兩種以上表面活性劑以獲得最佳效果.

試驗(yàn)中選取了幾種常用的表面活性劑，分別測試它們單獨(dú)使用和復(fù)配其他類型表面活性劑的鋪展率、焊料外形以及殘留物情況.最終確定無鹵助焊劑以O(shè)P-10和松香醇醚為表面活性劑，低鹵助焊劑(鹵素含量≤0.09%)以O(shè)P-10和2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇為表面活性劑.這兩組復(fù)配表面活性劑都具有較好的加合作用，比單獨(dú)使用時的效果好很多.

2.3.4高沸點(diǎn)溶劑的選擇

助焊劑的溶劑是由乙醇和異丙醇組成的混合溶劑，兩者都屬于低沸點(diǎn)溶劑，乙醇沸點(diǎn)78.3 ℃，異丙醇沸點(diǎn)82.4 ℃.兩者的黏度較低，在預(yù)熱溫度下大部分揮發(fā)，低沸點(diǎn)醇揮發(fā)后活性成分失去載體和氫離子的電離環(huán)境，焊劑活性降低，所以通常在助焊劑中添加一定量的高沸點(diǎn)溶劑.高沸點(diǎn)溶劑的沸點(diǎn)較高，一般在180～230 ℃之間，在預(yù)熱和保溫的溫度下不會揮發(fā)，可保證活性成分有載體和電離環(huán)境，同時高沸點(diǎn)溶劑對很多有機(jī)物有助溶作用，因此常稱為助溶劑.選擇高沸點(diǎn)溶劑應(yīng)該考慮幾個因素，①高沸點(diǎn)溶劑應(yīng)無毒和無刺激性氣味；②要有合適的黏度，黏度太高不利于焊料的流動和鋪展；③在焊接溫度時能全部揮發(fā)無殘留；④對焊劑中的其它成分有較好的溶解性能.綜合考慮以上幾點(diǎn)要求，通過試驗(yàn)選出二乙二醇乙醚、二丙二醇甲醚及石油溶劑D40等幾種效果較好的溶劑，最后優(yōu)選味道較小、黏度適中的二乙二醇乙醚作為助焊劑的高沸點(diǎn)溶劑.用二乙二醇乙醚制備的助焊劑的鋪展率高，重現(xiàn)性好，焊后溶劑全部揮發(fā)無殘留.

2.4助焊劑性能測試

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，制備了以下4種類型的助焊劑，即低含量松香無鹵免清洗助焊劑F1020、無松香無鹵素低固含量免清洗助焊劑F1021、無松香低固含量免清洗助焊劑F1231A和無松香低固含量助焊劑F1231B.參考無鉛焊接用助焊劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T 11389-2009對所制備的焊劑的各項性能進(jìn)行測試，測試結(jié)果列于表3.

表3　四種助焊劑的性能測試

由表3可知，F(xiàn)1020和F1021兩種無鹵素助焊劑的性能指標(biāo)達(dá)到免清洗液態(tài)助焊劑標(biāo)準(zhǔn)SJ/T 11273-2002的技術(shù)要求，焊點(diǎn)光亮規(guī)則，焊后殘留極少，對PCB板無腐蝕，非常適合Sn0.7Cu無鉛焊料的波峰焊接工藝.F1021和F1021助焊劑中添加了無鹵素活性增強(qiáng)物質(zhì)丁二酰亞胺，鋪展率比不添加丁二酰亞胺的焊劑提高大約3%.羅道軍等人[11]強(qiáng)調(diào)無鉛助焊劑中常需添加適當(dāng)?shù)柠u素才能保證潤濕性的要求.鑒于此，在所研制的F1231A和F1231B助焊劑中添加了適量的含鹵表面活性劑二溴丁烯二醇和二溴丁二酸，結(jié)果表明助焊劑的鋪展率隨鹵素含量的增加呈上升趨勢，且鋪展率在82%～89%范圍內(nèi).當(dāng)鹵素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.60%時，助焊劑對Sn0.7Cu焊料的鋪展率達(dá)到89%，已經(jīng)接近錫鉛焊料的鋪展性.但是助焊劑的活性越強(qiáng)，去除金屬表面氧化物速度越快，液態(tài)釬料在銅基板上越容易鋪展，鋪展面積越大，液態(tài)釬料的溫度分布越均勻，Sn原子和溶解在液態(tài)釬料中的Cu原子的熱運(yùn)動更加劇烈，導(dǎo)致在焊料與母材界面之間形成的IMC越厚，嚴(yán)重影響焊點(diǎn)的可靠性，因此必須控制鹵素的含量以確保焊點(diǎn)的可靠性[12].助焊劑F1231A鹵素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18%，其鋪展率達(dá)84.05%，對于無鉛焊料來說其鋪展性能已非常好.圖2為助焊劑F1231A的電子探針和金相分析圖.圖2(a)中焊料與銅基體之間陰影部分為扇貝狀I(lǐng)MC層，圖2(b)顯示IMC層平均厚度約為2 μm.說明F1231A具有較好的活性，形成較薄的IMC層保證了焊點(diǎn)的可靠性.因此，不必片面追求鋪展率大小而去提高焊劑中的鹵素含量.

圖2　焊點(diǎn)界面的電子探針(a)和金相組織(b)Fig.2　Electron probe and microstructure analysis of solder joint interface

3結(jié)論

用于錫鉛焊接波峰焊的助焊劑不能直接用于無鉛焊接工藝中，必須對助焊劑中的活化劑、成膜物質(zhì)及表面活性劑等成分作出相應(yīng)的調(diào)整才能達(dá)到無鉛焊接工藝的要求.經(jīng)試驗(yàn)制備了幾種適用于Sn0.7Cu焊料波峰焊接助焊劑，添加了丁二酰亞胺活性物質(zhì)的無鹵素低固含量免清洗型助焊劑平均鋪展率達(dá)到83%左右，添加適量鹵素取代的表面活性劑和鹵素取代的有機(jī)二元酸助焊劑平均鋪展率隨鹵素含量的增加而提高，鋪展率變化范圍為82%～89%，接近錫鉛焊料鋪展性能.

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉文勝,鄧濤,馬運(yùn)柱,等.稀土元素對無鉛焊料性能的影響[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報, 2011,29(5):800-805.

[2] 李廣東,郝虎,史耀武,等.微量元素對Sn-0.7Cu無鉛釬料抗氧化性能的影響[J].電子元件與材料,2007, 26(11):49-52.

[3] 張亮,孫磊,郭永環(huán),等.電子組裝用無鉛軟釬料研究最新進(jìn)展[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2015,41(1):12-16.

[4] 楊明,韓蓓蓓,馬鑫,等.納米無鉛焊料的研究進(jìn)展[J].電子工藝技術(shù),2014(1):1-5.

[5] 趙曉青,肖文君,楊歡,等.水基無鹵素?zé)o松香抗菌型免清洗助焊劑[J].電子元件與材料,2012, 31(3)：53-56.

[6] 高漢,楊歡,黃德歡. Sn-Cu系無松香無鹵免清洗助焊劑研制[J].電子元件與材料,2013, 32(1) ：59-63.

[7] 易江龍,張宇鵬,許磊,等.無銀無鉛焊料用免清洗助焊劑研制[J].電子元件與材料, 2014(12) ：74-77.

[8] 張鳴玲,廖高兵.免清洗無鉛焊料助焊劑: 中國,1562554 A[P]. 2005.

[9] 齊帆,商士斌,高宏,等.松香及其改性產(chǎn)品在助焊劑中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].生物質(zhì)化學(xué)工程,2014(1):56-61.

[10] 齊帆,商士斌,高宏,等.不同脂松香對Sn0.7Cu無鉛焊料的助焊性能研究[J].化學(xué)研究與應(yīng)用, 2015(6):934-939.

[11] 羅道軍,劉子蓮.無鉛助焊劑助焊性能的可接收標(biāo)準(zhǔn)[C]//中國高端smt學(xué)術(shù)會議論文集.西安：四川省電子學(xué)會,陜西省電子學(xué)會,中國電子學(xué)會，2008.

[12]王濤,甘貴生,趙海健,等.活性劑對Sn-0.65Cu無鉛釬料的IMC影響[J].精密成形工程,2013(1):33-36.

The changes of flux in the process of promoting lead-free soldering

ZHU Huoqing

GuangdongAcademyofScienceGuangdongWeldingInstitute(China-UkraineE.O.PatonInstituteofWelding)，Guangzhou510650，China

Abstract:By spreading tests as well as other flux performance tests and monitoring solder’s spreading appearance, residue condition, microstructure of welding spot, this paper examined flux’s performance on tin-lead soldering and lead-free soldering, respectively. In this paper, the author put forward a method to optimize flux for lead-free soldering and developed four kinds of wave soldering flux, which were fit for Sn0.7Cu. Among which the spreading rate of halogen-free low-solid no-clean rosin flux could reach over 82%, while the spreading rate of low-solid no-clean flux without halogen and rosin reached over 83%. The spreading rate of flux with halogen replacing organic acids varied in the range of 82% to 89%, which was comparable with the spreading performance of tin-lead solder.

Key words:lead-free solder; no-clean flux; spreading rate; surfactant

中圖分類號：TG425+.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-9981(2016)01-0061-07

作者簡介：朱火清(1963-)，男，湖北黃石人，高級工程師,本科.

收稿日期：2015-01-05