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01 助焊剂的分类 根据美国联合工业标准《标准与助焊剂的使用》 （J-STD-004），助焊剂可分为松香型(RO)、树脂型(RE)、有机酸型(OR)和无机型(IN)四大类。其下，还可以按助焊剂残留物情况和含有卤素情况进行细分。通常IN类助焊剂被广泛应用于表面处理工序，但在对精密度要求较高的电子行业适用性较低。OR型助焊剂和RO、RE型助焊剂的应用更为广泛。 从工艺制程的角度，RO、RE型助焊剂通常为溶剂型且需采用大量溶剂型或半水基、水基清洗剂用于后续清洗；水基型助焊剂通常可采用去离子水进行清洗；免洗助焊剂理论上来说不用清洗，但在对产品质量要求较高的部分场景下，需考虑后续清洗。  本图摘自微信公众号 actSMTC文章“ 不同类型助焊剂的清洗工艺总结” 02 助焊剂及清洗剂中 VOCs的产生 目前在PCB线路板电子组件制程SMT中，常用的焊接工艺为波峰焊工艺和回流焊接工艺，从减少清洗工艺的费用以及对环境的影响两方面考量，使用的助焊剂大部分是免洗助焊剂以及免洗锡膏。助焊剂及后续清洗制程中使用物料及其VOCs含量，可大致归纳为下表。其中，不同类型清洗剂中VOCs含量可参照《清洗剂挥发性有机物挥发性化合物含量限值》（GB 38509-2020）。  03 免洗助焊剂的适用场景 1 溶剂型免洗助焊剂 对需要后续清洗的溶剂型免洗助焊剂而言，由于其本身固含量较低、醇类溶剂含量高，其工艺制程中VOCs的产量甚至高于传统松香与树脂助焊剂；但若可以实现不使用清洗剂或采用VOCs含量较低的半水基型清洗剂，可以在一定程度上减少VOCs的产生与排放。在免洗助焊剂、免洗锡膏在原有的技术规范和要求下实现的指标能达到高可靠性组件产品的要求的情况下，由于其工艺相对变化较少，溶剂型免洗助焊剂替代是一个可行的选择，但需在技改前综合评价整体制程的VOCs削减量。 2 水基型免洗助焊剂 水基型免洗助焊剂采用去离子水替代大部分醇类溶剂，是截至目前VOCs产生量最少的免洗助焊剂使用场景。对于追求高可靠性的电子通讯、航空航天、汽车电子、医疗器械以及军工行业，免洗材料的少量残留物在后续制程中可能产生电化学腐蚀、迁移，受外界不同的温度、湿度和时间等影响因素的变化可能造成不可预见的风险，需要进行清洗流程，彻底消除可能产生此类腐蚀和迁移破坏性风险，提高产品的可靠性能。这种场景中，采用水基型免洗助焊剂可以减少后续溶剂型清洗剂的使用，在含VOCs物料使用上整体有显而易见的用量与VOCs含量削减效果。 04 水基免洗助焊剂的 应用局限性 1 助焊剂涂覆方式 免洗助焊剂的固体含量一般低于5%，低固含量的则要求低于2%，不适用于发泡法涂覆。喷雾法是唯一可以精确控制焊剂沉淀量的涂覆技术，也是免洗焊接工艺的首选涂覆方法。较好的助焊剂涂覆方式是使用超声波式喷雾法和喷嘴喷雾法，可使免清洗助焊剂均匀地涂布在PCB上，保证表面组装元器件的焊接质量。 2 预热 在波峰焊焊接过程中，预热也是一个关键环节。其目的是活化活性剂，蒸发PCB上的助焊剂溶剂，降低基板和电子元器件所受的热冲击，均匀板面温度。水基免清洗助焊剂对波峰焊机的预热有强加的额外要求。如果水在印制电路板装置接触到助焊剂波峰前没有完全蒸发掉，喷雾将会在通孔钎焊接头上产生焊球或者是气孔；水还会在焊接时容易发生飞溅，造成炸焊、虚焊等焊接不良。该工艺的困难之处就是如何在PCB不过热的情况下充分蒸发掉水。可以通过增加高容量强制对流预热而最有效地达到这个目的。 参考文献： [1] 张呈波,秦旺洋,范从国. 免洗助焊剂“清洗”的意义.电子质量, 2022(03):47-50. [2] 朱火清,曾燕,李世婕. 低VOCs无卤素水基免清洗助焊剂的研制与应用. 广东化工, 2016, 15(43): 64-66. [3] 石波,徐安莲,邓小安. 绿色电子制造水基助焊剂的研究. 电子世界,2014(04):261-262. [4] 徐冬霞,雷永平,夏志东,史耀武. 无VOCs水基免清洗助焊剂的研究. 电子元件与材料,2005,24(12):26-28.  |
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