助焊劑（flux）：在焊接工藝中能幫助和促進焊接過程，同時具有保護作用、阻止氧化反應的化學物質。助焊劑可分為固體、液體和氣體。主要有“輔助熱傳導”、“去除氧化物”、“降低被焊接材質表面張力”、“去除被焊接材質表面油污、增大焊接面積”、“防止再氧化”等幾個方面，在這幾個方面中比較關鍵的作用有兩個就是：“去除氧化物”與“降低被焊接材質表面張力”。
基本介紹
- 中文名：助焊劑
- 外文名：FLUX
- 概述：助焊劑（flux）：在焊接工藝中能
- 簡介：助焊劑通常是以松香為主要成
- 成分：近幾十年來，在電子產品生產
簡介,成分,作用,溶解焊母氧化膜,被焊母材再氧化,熔融焊料張力,保護焊接母材,具備性能,種類,有機,樹脂系列,具備條件,如何選擇,一，聞氣味,二，確定樣品,檢測方法,技 術,免清洗的概念,材料要求,免清洗焊接工藝,殘渣影響,殘渣問題,對策,噴塗工藝,噴塗方式,噴塗工藝因素,
簡介
助焊劑通常是以松香為主要成分的混合物，是保證焊接過程順利進行的輔助材料。焊接是電子裝配中的主要工藝過程，助焊劑是焊接時使用的輔料，助焊劑的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使金屬表面達到必要的清潔度.它防止焊接時表面的再次氧化，降低焊料表面張力，提高焊接性能.助焊劑性能的優劣，直接影響到電子產品的質量。
成分
近幾十年來，在電子產品生產錫焊工藝過程中，一般多使用主要由松香、樹脂、含鹵化物的活性劑、添加劑和有機溶劑組成的松香樹脂系助焊劑.這類助焊劑雖然可焊性好，成本低，但焊後殘留物高.其殘留物含有鹵素離子，會逐步引起電氣絕緣性能下降和短路等問題，要解決這一問題，必須對電子印製板上的松香樹脂系助焊劑殘留物進行清洗.這樣不但會增加生產成本，而且清洗松香樹脂系助焊劑殘留的清洗劑主要是氟氯化合物.這種化合物是大氣臭氧層的損耗物質，屬於禁用和被淘汰之列.仍有不少公司沿用的工藝是屬於前述採用松香樹指系助焊劑焊錫再用清洗劑清洗的工藝，效率較低而成本偏高.
免洗助焊劑主要原料為有機溶劑，松香樹脂及其衍生物、合成樹脂表面活性劑、有機酸活化劑、防腐蝕劑，助溶劑、成膜劑.簡單地說是各種固體成分溶解在各種液體中形成均勻透明的混合溶液，其中各種成分所占比例各不相同，所起作用不同.
有機溶劑：酮類、醇類、酯類中的一種或幾種混合物，常用的有乙醇、丙醇、丁醇;丙酮、甲苯異丁基甲酮;醋酸乙酯,醋酸丁酯等.作為液體成分，其主要作用是溶解助焊劑中的固體成分，使之形成均勻的溶液，便於待焊元件均勻塗布適量的助焊劑成分，同時它還可以清洗輕的髒物和金屬表面的油污.
天然樹脂及其衍生物或合成樹脂
表面活性劑：含鹵素的表面活性劑活性強，助焊能力高，但因鹵素離子很難清洗乾淨，離子殘留度高，鹵素元素（主要是氯化物）有強腐蝕性，故不適合用作免洗助焊劑的原料，不含鹵素的表面活性劑，活性稍有弱，但離子殘留少.表面活性劑主要是脂肪酸族或芳香族的非離子型表面活性劑，其主要功能是減小焊料與引線腳金屬兩者接觸時產生的表面張力，增強表面潤濕力，增強有機酸活化劑的滲透力，也可起發泡劑的作用
有機酸活化劑：由有機酸二元酸或芳香酸中的一種或幾種組成，如丁二酸，戊二酸，衣康酸，鄰羥基苯甲酸，葵二酸，庚二酸、蘋果酸、琥珀酸等.其主要功能是除去引線腳上的氧化物和熔融焊料表面的氧化物，是助焊劑的關鍵成分之一
防腐蝕劑：減少樹脂、活化劑等固體成分在高溫分解後殘留的物質
助溶劑：阻止活化劑等固體成分從溶液中脫溶的趨勢，避免活化劑不良的非均勻分布
成膜劑：引線腳焊錫過程中，所塗復的助焊劑沉澱、結晶，形成一層均勻的膜，其高溫分解後的殘餘物因有成膜劑的存在，可快速固化、硬化、減小粘性.
作用
助焊劑中的主要起作用成分是松香，松香在260攝氏度左右會被錫分解，因此錫槽溫度不要太高．
助焊劑是一種促進焊接的化學物質。在焊錫中，它是一種不可缺少的輔助材料，其作用極為重要。
溶解焊母氧化膜
在大氣中，被焊母材表面總是被氧化膜覆蓋著，其厚度大約為2×10-9～2×10-8m。在焊接時，氧化膜必然會阻止焊料對母材的潤濕，焊接就不能正常進行，因此必須在母材表面塗敷助焊劑，使母材表面的氧化物還原，從而達到消除氧化膜的目的。
被焊母材再氧化
母材在焊接過程中需要加熱，高溫時金屬表面會加速氧化，因此液態助焊劑覆蓋在母材和焊料的表面可防止它們氧化。
熔融焊料張力
熔融焊料表面具有一定的張力，就像雨水落在荷葉上，由於液體的表面張力會立即聚結成圓珠狀的水滴。熔融焊料的表面張力會阻止其向母材表面漫流，影響潤濕的正常進行。當助焊劑覆蓋在熔融焊料的表面時，可降低液態焊料的表面張力，使潤濕性能明顯得到提高。
保護焊接母材
被焊材料在焊接過程中已破壞了原本的表面保護層。好的助焊劑在焊完之後，並迅速恢復到保護焊材的作用。能加快熱量從烙鐵頭向焊料和被焊物表面傳遞；合適的助焊劑還能使焊點美觀
具備性能
⑴助焊劑應有適當的活性溫度範圍。在焊料熔化前開始起作用，在施焊過程中較好地發揮清除氧化膜、降低液態焊料表面張力的作用。焊劑的熔點應低於焊料的熔點，但不易相差過大。
⑵助焊劑應有良好的熱穩定性，一般熱穩定溫度不小於100℃。
⑶助焊劑的密度應小於液態焊料的密度，這樣助焊劑才能均勻地在被焊金屬表面鋪展，呈薄膜狀覆蓋在焊料和被焊金屬表面，有效地隔絕空氣，促進焊料對母材的潤濕。
⑷助焊劑的殘留物不應有腐蝕性且容易清洗；不應析出有毒、有害氣體；要有符合電子工業規定的水溶性電阻和絕緣電阻；不吸潮，不產生黴菌；化學性能穩定，易於貯藏。
種類
助焊劑按功能分類有：手浸焊助焊劑、波峰焊助焊劑及不鏽鋼助焊劑；前面兩者為廣大用戶所熟悉了解，這裡解釋不鏽鋼助焊劑,它是專門針對不鏽鋼而焊接的一種化學藥劑，一般的焊接只能完成對銅或錫表面的焊接，但不鏽鋼助焊劑可以完成對銅、鐵、鍍鋅板、鍍鎳、各類不鏽鋼等的焊接；
助焊劑的種類很多，大體上可分為有機、無機和樹脂三大系列。
樹脂焊劑通常是從樹木的分泌物中提取，屬於天然產物，沒有什麼腐蝕性，松香是這類焊劑的代表，所以也稱為松香類焊劑。
由於焊劑通常與焊料匹配使用，與焊料相對應可分為軟焊劑和硬焊劑。
電子產品的組裝與維修中常用的有松香、松香混合焊劑、焊膏和鹽酸等軟焊劑，在不同的場合應根據不同的焊接工件進行選用。
助焊劑的種類繁多，一般可分為無機系列、有機系列和樹脂系列。無機系列助焊劑
無機系列助焊劑的化學作用強，助焊性能非常好，但腐蝕作用大，屬於酸性焊劑。因為它溶解於水，故又稱為水溶性助焊劑，它包括無機酸和無機鹽2類。
含有無機酸的助焊劑的主要成分是鹽酸、氫氟酸等，含有無機鹽的助焊劑的主要成分是氯化鋅、氯化銨等，它們使用後必須立即進行非常嚴格的清洗，因為任何殘留在被焊件上的鹵化物都會引起嚴重的腐蝕。這種助焊劑通常只用於非電子產品的焊接，在電子設備的裝聯中嚴禁使用這類無機系列的助焊劑。
有機
有機系列助焊劑的助焊作用介於無機系列助焊劑和樹脂系列助焊劑之間，它也屬於酸性、水溶性焊劑。含有有機酸的水溶性焊劑以乳酸、檸檬酸為基礎，由於它的焊接殘留物可以在被焊物上保留一段時間而無嚴重腐蝕，因此可以用在電子設備的裝聯中，但一般不用在SMT的焊膏中，因為它沒有松香焊劑的粘稠性（起防止貼片元器件移動的作用）。
樹脂系列
在電子產品的焊接中使用比例最大的是樹脂型助焊劑。由於它只能溶解於有機溶劑，故又稱為有機溶劑助焊劑，其主要成分是松香。松香在固態時呈非活性，只有液態時才呈活性，其熔點為127℃活性可以持續到315℃。錫焊的最佳溫度為240～250℃，所以正處於松香的活性溫度範圍內，且它的焊接殘留物不存在腐蝕問題，這些特性使松香為非腐蝕性焊劑而被廣泛套用於電子設備的焊接中。
為了不同的套用需要，松香助焊劑有液態、糊狀和固態3種形態。固態的助焊劑適用於烙鐵焊，液態和糊狀的助焊劑分別適用於波峰焊。
在實際使用中發現，松香為單體時，化學活性較弱，對促進焊料的潤濕往往不夠充分，因此需要添加少量的活性劑，用以提高它的活性。松香系列焊劑根據有無添加活性劑和化學活性的強弱，被分為非活性化松香、弱活性化松香、活性化松香和超活性化松香4種，美國MIL標準中分別稱為R、RMA、RA、RSA，而日本JIS標準則根據助焊劑的含氯量劃分為AA（0.1wt%以下）、A（0.1～0.5wt%）、B（0.5～1.0wt%）3種等級。
①非活性化松香（R）：它是由純松香溶解在合適的溶劑（如異丙醇、乙醇等）中組成，其中沒有活性劑，消除氧化膜的能力有限，所以要求被焊件具有非常好的可焊性。通常套用在一些使用中絕對不允許有腐蝕危險存在的電路中，如植入心臟的起搏器等。
②弱活性化松香（RMA）：這類助焊劑中添加的活性劑有乳酸、檸檬酸、硬脂酸等有機酸以及鹽基性有機化合物。添加這些弱活性劑後，能夠促進潤濕的進行，但母材上的殘留物仍然不具有腐蝕性，除了具有高可靠性的航空、航天產品或細間距的表面安裝產品需要清洗外，一般民用消費類產品（如收錄機、電視機等）均不需設立清洗工序。在採用弱活性化松香時，對被焊件的可焊性也有嚴格的要求。
③活性化松香（RA）及超活性化松香（RSA）：在活性化松香助焊劑中，添加的強活性劑有鹽酸苯胺、鹽酸聯氨等鹽基性有機化合物，這種助焊劑的活性是明顯提高了，但焊接後殘留物中氯離子的腐蝕變成不可忽視的問題，所以，在電子產品的裝聯中一般很少套用。隨著活性劑的改進，已開發了在焊接溫度下能將殘渣分解為非腐蝕性物質的活性劑，這些大多數是有機化化合物的衍生物。
具備條件
⑴熔點應低於焊料。
⑵表面的張力、黏度、密度要小於焊料。
⑶不能腐蝕母材，在焊接溫度下，應能增加焊料的流動性，去除金屬表面氧化膜。
⑷焊劑殘渣容易去除。
⑸不會產生有毒氣體和臭味，以防對人體的危害和污染環境。
如何選擇
對於使用廠商來說，因為助焊劑的成份是沒有辦法做出測試的.如果要想了解助焊劑溶劑是否揮發，可以簡單的從比重上測量,如果比重增大很多，就可以斷定溶劑有所揮發.
選擇助焊劑時，有以下幾點建議給使用廠商：
一，聞氣味
初步斷定是用何種溶劑如甲醇味道比較小但很嗆，異丙醇味道比較重一些，乙醇就有醇香味，雖然說供應商也可能用混合溶劑，但要求供應商提供成份報告，一般他們還是會提供的；但是，異丙醇的價格大概是甲醇的3-4倍，如果和供應商壓價的厲害，可能這裡面的東西就不好說了
二，確定樣品
這也是很多廠商選擇助焊劑的最根本的方法，在確認樣品時，應要求供應商提供相關參數報告，並與樣品對照，如樣品確認OK，後續交貨時應按原有參數對照，出現異常時應檢查比重，酸度值等,助焊劑的發煙量也是很重要的一個指標。
三，助焊劑市場是良莠不齊，選擇時對供應商的資質應該進行確切了解，如有必要可以去廠商去看廠，如果是不正規的焊劑廠商，是很怕這一套的。
檢測方法
內部檢測方法；
⒈看顏色
⒉聞氣味:氣味越濃相較之助焊劑穩定性越好
⒊測比重
⒋看上錫情況
⒌測阻抗
第三方檢測：
⒈測試ROHS項目
⒉測試助焊劑成分
丁二酸（Succinic acid） 別 名：琥珀酸 分子式：C4H6O4 分子量：118.09
性 狀：無色結晶體，熔點185oC，沸點235oC（分解為酸酐），比重1.572；溶於甲、乙醇、異丙醇、醚、酮類，不溶於苯、四氯化碳。
應 用：丁二酸主要用在電子化學品、助焊劑、錫膏上用作助焊酸，有良好的助焊、酸化活性作用，配合己二酸及一定的表面活性劑和一些助劑即可提高助焊能力和配製可焊性好的，優質的松香型、環保型助焊劑。丁二酸在化學工業中用於生產染料、醇酸樹脂、玻璃纖維增強塑膠、離子互動樹脂及農藥等；在醫藥工業中用於合成鎮靜劑、避孕藥及治癌物等，此外，還可用於分析試劑、食品鐵質強化劑、調味劑以及配製電鍍藥水和PCB線路
技 術
免清洗的概念
⑴什麼是免清洗
免清洗是指在電子裝聯生產中採用低固態含量、無腐蝕性的助焊劑，在惰性氣體環境下焊接，焊後電路板上的殘留物極微、無腐蝕，且具有極高的表面絕緣電阻（SIR），一般情況下不需要清洗既能達到離子潔淨度的標準（美軍標MIL-P-228809離子污染等級劃分為：一級≤1.5ugNaCl/cm2無污染；二級≤1.5～5.0ugNACl/cm2質量高；三級≤5.0～10.0ugNaCl/cm2符合要求；四級>10.0ugNaCl/cm2不乾淨），可直接進入下道工序的工藝技術。
必須指出的是“免清洗”與“不清洗”是絕對不同的2個概念，所謂“不清洗”是指在電子裝聯生產中採用傳統的松香助焊劑（RMA）或有機酸助焊劑，焊接後雖然板面留有一定的殘留物，但不用清洗也能滿足某些產品的質量要求，如家用電子產品、專業聲視設備、低成本辦公設備等產品，它們生產時通常是“不清洗”的，但絕對不是“免清洗”。
⑵免清洗的優越性
①提高經濟效益：實現免清洗後，最直接的就是不必進行清洗工作，因此可以大量節約清洗人工、設備、場地、材料（水、溶劑）和能源的消耗，同時由於工藝流程的縮短，節約了工時提高了生產效率。
②提高產品質量：由於免清洗技術的實施，要求嚴格控制材料的質量，如助焊劑的腐蝕性能（不允許含有鹵化物）、元器件和印製電路板的可焊性等；在裝聯過程中，需要採用一些先進的工藝手段，如噴霧法塗敷助焊劑、在惰性氣體保護下焊接等。實施免清洗工藝，可避免清洗應力對焊接組件的損傷，因此免清洗對提高產品質量是極為有利的。
③有利於環境保護：採用免清洗技術後，可停止使用ODS物質，也大幅度地減少了揮發性有機物（VOC）的使用，從而對保護臭氧層具有積極作用。
材料要求
⑴免清洗助焊劑
要使焊接後的PCB板面不用清洗就能達到規定的質量水平，助焊劑的選擇是一個關鍵，通常對免清洗助焊劑有下列要求：
①低固態含量：2%以下
傳統的助焊劑有較高的固態含量（20～40%）、中等的固態含量（10～15%）和較低的固態含量（5～10%），用這些助焊劑焊接後的PCB板面留有或多或少的殘留物，而免清洗助焊劑的固態含量要求低於2%，而且不能含有松香，因此焊後板面基本無殘留物。
②無腐蝕性：不含鹵素、表面絕緣電阻>1.0×1011Ω
傳統的助焊劑因為有較高的固態含量，焊接後可將部分有害物質“包裹起來”，隔絕與空氣的接觸，形成絕緣保護層。而免清洗助焊劑，由於極低的固態含量不能形成絕緣保護層，若有少量的有害成分殘留在板面上，就會導致腐蝕和漏電等嚴重不良後果。因此，免清洗助焊劑中不允許含有鹵素成分。
對助焊劑的腐蝕性通常採用下列幾種方法進行測試：
a．銅鏡腐蝕測試：測試助焊劑（焊膏）的短期腐蝕性
b．鉻酸銀試紙測試：測試焊劑中鹵化物的含量
c．表面絕緣電阻測試：測試焊後PCB的表面絕緣電阻，以確定焊劑（焊膏）的長期電學性能的可靠性
d．腐蝕性測試：測試焊後在PCB表面殘留物的腐蝕性
e．測試焊後PCB表面導體間距減小的程度
③可焊性：擴展率≥80%
可焊性與腐蝕性是相互矛盾的一對指標，為了使助焊劑具有一定的消除氧化物的能力，並且在預熱和焊接的整個過程中均能保持一定程度的活性，就必須包含某種酸。在免清洗助焊劑中用得最多的是非水溶性醋酸系列，配方中可能還有胺、氨和合成樹脂，不同的配方會影響其活性和可靠性。不同的企業有不同的要求和內部控制指標，但必須符合焊接質量高和無腐蝕性的使用要求。
助焊劑的活性通常是用pH值來衡量的，免清洗助焊劑的pH值應控制在產品規定的技術條件範圍內（各生產廠家的pH值略有不同）。
④符合環保要求：無毒，無強烈刺激性氣味，基本不污染環境，操作安全。
⑵免清洗印製電路板和元器件
在實施免清洗焊接工藝中，制電路板及元器件的可焊性和清潔度是需要重點控制的方面。為確保可焊性，在要求供應商保證可焊性的前提下，生產廠應將其存放在恆溫乾燥的環境中，並嚴格控制在有效的儲存時間內使用。為確保清潔度，生產過程中要嚴格地控制環境和操作規範，避免人為的污染，如手跡、汗跡、油脂、灰塵等。
免清洗焊接工藝
在採用免清洗助焊劑後，雖然焊接工藝過程不變，但實施的方法和有關的工藝參數必須適應免清洗技術的特定要求，主要內容如下：
⑴助焊劑的塗敷
為了獲得良好的免清洗效果，助焊劑塗敷過程必須嚴格控制2個參數，即助焊劑的固態含量和塗敷量。
通常，助焊劑的塗敷方式有發泡法、波峰法和噴霧法3種。在免清洗工藝中，不宜採用發泡法和波峰法，其原因是多方面的，第一，發泡法和波峰法的助焊劑是放置在敞開的容器內，由於免清洗助焊劑的溶劑含量很高，特別容易揮發，從而導致固態含量的升高，因此，在生產過程中用比重法來控制助焊劑的成分保持不變是有困難的，且溶劑的大量揮發也造成了污染和浪費；第二，由於免清洗助焊劑的固體含量極低，不利於發泡；第三，塗敷時不能控制助焊劑的塗敷量，塗敷也不均勻，往往有過量的助焊劑殘留在板的邊緣。因此，採用這2種方式不能得到理想的免清洗效果。
噴霧法是最新的一種焊劑塗敷方式，最適用於免清洗助焊劑的塗敷。因為助焊劑被放置在一個密封的加壓容器內，通過噴口噴射出霧狀助焊劑塗敷在PCB的表面，噴射器的噴射量、霧化程度和噴射寬度均可調節，所以能夠精確地控制塗敷的焊劑量。由於塗敷的焊劑是霧狀薄層，因此板面的焊劑非常均勻，可確保焊接後的板面符合免清洗要求。同時，由於助焊劑完全密封在容器內，不必考慮溶劑的揮發和吸收大氣中的水分，這樣可保持焊劑比重（或有效成分）不變，一次加入至用完之前無需更換，較發泡法和波峰法可減少焊劑用量60%以上。因此，噴霧塗敷方式是免清洗工藝中首選的一種塗敷工藝。
在採用噴霧塗敷工藝時必須注意一點，由於助焊劑中含有較多的易燃性溶劑，噴霧時散發的溶劑蒸氣存在一定的爆燃危險性，因此設備需要具有良好的排風設施和必要的滅火器具。
⑵預熱
塗敷助焊劑後，焊接件進入預熱工序，通過預熱揮發掉助焊劑中的溶劑部分，增強助焊劑的活性。在採用免清洗助焊劑後，預熱溫度應控制在什麼範圍最為適當呢？
實踐證明，採用免清洗助焊劑後，若仍按傳統的預熱溫度（90±10℃）來控制，則有可能產生不良的後果。其主要原因是：免清洗助焊劑是一種低固態含量、無鹵素的助焊劑，其活性一般較弱，而且它的活性劑在低溫下幾乎不能起到消除金屬氧化物的作用，隨著預熱溫度的升高，助焊劑逐漸開始激活，當溫度達到100℃時活性物質才被釋放出來與金屬氧化物迅速反映。另外，免清洗助焊劑的溶劑含量相當高（約97%），若預熱溫度不足，溶劑就不能充分揮發，當焊件進入錫槽後，由於溶劑的急劇揮發，會使得熔融焊料飛濺而形成焊料球或焊接點實際溫度下降而產生不良焊點。因此，免清洗工藝中控制好預熱溫度是又一重要的環節，通常要求控制在傳統要求的上限（100℃）或更高（按供應商指導溫度曲線）且應有足夠的預熱時間供溶劑充分揮發。
⑶焊接
由於嚴格限制了助焊劑的固態含量和腐蝕性，其助焊性能必然受到限制。要獲得良好的焊接質量，還必須對焊接設備提出新的要求——具有惰性氣體保護功能。除了採取上述措施外，免清洗工藝還要求更嚴格地控制焊接過程的各項工藝參數，主要包括焊接溫度、焊接時間、PCB壓錫深度和PCB傳送角度等。應根據使用不同類型的免清洗助焊劑，調整好波峰焊設備的各項工藝參數，才能獲得滿意的免清洗焊接效果。
殘渣影響
殘渣問題
對基板有一定的腐蝕性
降低電導性，產生遷移或短路
非導電性的固形物如侵入元件接觸部會引起接合不良
樹脂殘留過多，粘連灰塵及雜物
影響產品的使用可靠性
對策
選用合適的助焊劑，其活化劑活性適中
使用焊後可形成保護膜的助焊劑
使用焊後無樹脂殘留的助焊劑
使用低固含量免清洗助焊劑
焊接後清洗
噴塗工藝
噴塗方式
⒈超聲噴塗： 將頻率大於20KHz的振盪電能通過壓電陶瓷換能器轉換成機械能，把焊劑霧化,經壓力噴嘴到PCB上.
⒉絲網封方式：由微細，高密度小孔絲網的鼓旋轉空氣刀將焊劑噴出，由產生的噴霧，噴到PCB上.
⒊壓力噴嘴噴塗：直接用壓力和空氣帶焊劑從噴嘴噴出
