助焊劑
助焊劑是波峰焊接、SMT焊接過程不可缺少的輔料，在波峰焊中助焊劑和合金焊料分開使用，而在回流焊中，助焊劑則作為焊膏的重要組成部分。
一、助焊劑的主要作用
助焊劑（FLUX）來源於拉丁文“流動”（Flow in soldering），有以下主要功能：
1、除去焊接表麵的氧化物，迅速使焊接表麵金屬清潔、裸露，使焊料在被焊金屬表麵具有較強的潤濕能力。
2、防止焊接時焊料和焊接表麵的再氧化。
3、降低焊料的表麵張力。
4、有利於熱量傳遞到焊接區。
二、焊劑的特性
1、具有去除表麵氧化物、防止再氧化、降低表麵張力等特性；
2、熔點比焊料低，在焊料熔化之前，助焊劑要先熔化，才能充分發揮助焊的作用；
3、浸潤擴散速度比熔化焊料塊，通常要求擴展率在90％或90％以上；
4、粘度和相對密度比焊料小。粘度大會使擴散困難，密度大就不能覆蓋焊料表麵；
5、焊接時不產生焊珠飛濺，也不產生毒氣和強刺激的氣味；
6、焊接後殘渣易去除，並具有不腐蝕、不吸濕和不導電等特性；
7、焊接後不沾手，焊後不易拉尖；
8、在常溫下存儲穩定。
參考資料：
1、化學活性（Chemical Activity）
要達到一個好的焊點，被焊物必須要有一個完全無氧化層的表麵，但金屬一旦曝露於空氣中回生成氧化層，這中氧化層無法用傳統溶劑清洗，此時必須依賴助焊劑與氧化層起化學作用，當助焊劑清除氧化層之後，乾凈的被焊物表麵，才可與焊錫結合。
助焊劑與氧化物的化學放映有幾種：1、相互化學作用形成第三種物質；2、氧化物直接被助焊劑剝離；3、上述兩種反應並存。
松香助焊劑去除氧化層，即是第一中反應，松香主要成份為松香酸（Abietic Acid）和異構雙萜酸（Isomeric diterpene acids），當助焊劑加熱後與氧化銅反應，形成銅松香（Copper abiet），是呈綠色透明狀物質，易溶入未反應的松香內與松香一起被清除，即使有殘留，也不會腐蝕金屬表麵。
氧化物曝露在氫氣中的反應，即是典型的第二種反應，在高溫下氫與氧發生反應成水，減少氧化物，這種方式長用在半導體零件的焊接上。
幾乎所有的有機酸或無機酸都有能力去除氧化物，但大部分都不能用來焊錫，助焊劑被使用除瞭去除氧化物的功能外，還有其他功能，這些功能是焊錫作業時，必不可免考慮的。
2、熱穩定性（Thermal Stability）
當助焊劑在去除氧化物反應的同時，必須還要形成一個保護膜，防止被焊物表麵再度氧化，直到接觸焊錫為止。所以助焊劑必須能承受高溫，在焊錫作業的溫度下不會分解或蒸發，如果分解則會形成溶劑不溶物，難以用溶劑清洗，W/W級的純松香在280℃左右會分解，此應特別註意。
3、助焊劑在不同溫度下的活性
好的助焊劑不隻是要求熱穩定性，在不同溫度下的活性亦應考慮。
助焊劑的功能即是去除氧化物，通常在某一溫度下效果較佳，例如RA的助焊劑，除非溫度達到某一程度，氯離子不會解析出來清理氧化物，當然此溫度必須在焊錫作業的溫度范圍內。另一個例子，如使用氫氣做為助焊劑，若溫度是一定的，反映時間則依氧化物的厚度而定。
當溫度過高時，亦可能降低其活性，如松香在超過600℉（315℃）時，幾乎無任何反應，如果無法避免高溫時，可將預熱時間延長，使其充分發揮活性後再進入錫爐。
也可以利用此一特性，將助焊劑活性純化以防止腐蝕現象，但在應用上要特別註意受熱時間與溫度，以確保活性純化。
4、潤濕能力（Wetting Power）
為瞭能清理材表麵的氧化層，助焊劑要能對基層金屬有很好的潤濕能力，同時亦應對焊錫有很好的潤濕能力以取代空氣，降低焊錫表麵張力，增加其擴散性。
5、擴散率（Spreading Activity）
助焊劑在焊接過程中有幫助焊錫擴散的能力，擴散與潤濕都是幫助焊點的角度改變，通常“擴散率”可用來作助焊劑強弱的指標。
三、助焊劑的化學組成
傳統的助焊劑通常以松香為基體。松香具有弱酸性和熱溶流動性，並具有良好的絕緣性、耐濕性、無腐蝕性、無毒性和長期穩定性。目前，在SMT中采用的大多是以松香為基體的活性助焊劑。還包括以下成分：活性劑、成膜劑、添加劑和溶劑等。
1、活性劑
活性劑是為提高助焊能力而加入的活性物質，它對焊劑凈化焊料表麵和被焊件表麵起主要作用。活性劑的活性是指它與焊料和被焊件表麵氧化物等起化學反應的能力。在焊劑中，活性劑的添加量通常為1％～5％。
活性劑分無機活性劑和有機活性劑兩種。無機活性劑如氯化鋅、氯化銨等，助焊性好，單作用時間長，腐蝕性大，不宜在電子裝聯中使用。有機焊劑如有機酸及有機鹵化物等，作用柔和，時間短，腐蝕性小，電氣絕緣性好，適宜在電子裝聯中使用。
2、成膜劑
焊接後焊劑殘留物能形成一層緊密的有機膜，保護瞭焊點和基板，具有一定的防腐蝕性能和電氣絕緣性能。常用的成膜劑有松香、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、氯乙烯樹脂、聚氨酯等。一般加入量在10％～20％。
3、添加劑
添加劑是為瞭適應工藝環境而加入的具有特殊物理和化學性能的物質。通常加入的添加劑有：PH調節劑、潤濕劑、光亮劑、削光劑、緩蝕劑、發泡劑、阻然劑等。
4、溶劑
由於使用的焊劑大多數是液態的，必須將助焊劑中的固體成份溶解在一定的溶劑中，使之成為均相溶劑。一般采用異丙醇和乙醇作為溶劑。
四、助焊劑的分類
1、按助焊劑的狀態分：液態、糊狀、固態三類焊劑。
A）液態焊劑：用於浸焊和波峰焊接用；
B）糊狀焊劑：SMT焊錫膏用；
C）固態焊劑：焊錫絲芯用。
2、按助焊劑活性的大小分：R、RMA、RA和RSA焊劑
A）低活性（R）：用於級別較高的電子產品，可實現免清洗；
B）中等活性（RMA）：用於民用電子產品；
C）活性（RA）：用於可焊性差的元器件；
D）極活性（RSA）：用於可焊性差的元器件或有鎳鐵合金。
3、按助焊劑中不揮發物含量分：低固含量、中固含量、高固含量焊劑。
A）低固含量：≤2％，精密機器或較高級別的電子產品
B）中固含量：＞2.0～5.0％ 通用電子產品
C）高固含量：＞5.0～10.0％ 民用電子產品
4、按殘留物的溶解性能，可將助焊劑分為：有機溶劑清洗型（樹脂型）、水溶型和免清洗型。
五、助焊劑常見狀況與分析
（一）焊後PCB板麵殘留多板子臟：
1.焊接前未預熱或預熱溫度過低(浸焊時，時間太短)。
2.走板速度太快(FLUX未能充分揮發)。
3.錫爐溫度不夠。
4.錫液中加瞭防氧化劑或防氧化油造成的。
5.助焊劑塗佈太多。
6.組件腳和板孔不成比例（孔太大）使助焊劑上升。
7.FLUX使用過程中，較長時間未添加稀釋劑。
（二）著 火：
1.波峰爐本身沒有風刀,造成助焊劑塗佈量過多,預熱時滴到加熱管上。
2.風刀的角度不對(使助焊劑在PCB上塗佈不均勻)。
3.PCB上膠條太多,把膠條引燃瞭。
4.走板速度太快(FLUX未完全揮發,FLUX滴下)或太慢(造成板麵熱溫度太高)。
5.工藝問題(PCB板材不好同時發熱管與PCB距離太近)。
（三）腐 蝕（元器件發綠，焊點發黑）
1.預熱不充分（預熱溫度低，走板速度快）造成FLUX殘留多，有害物殘留太多）。
2.使用需要清洗的助焊劑，焊完後未清洗或未及時清洗。
（四）連電，漏電（絕緣性不好）
1.PCB設計不合理，佈線太近等。
2. PCB阻焊膜質量不好，容易導電。
（五）漏焊，虛焊，連焊
1.FLUX塗佈的量太少或不均勻。
2.部分焊盤或焊腳氧化嚴重。
3.PCB佈線不合理（元零件分佈不合理）。
4.發泡管堵塞，發泡不均勻，造成FLUX在PCB上塗佈不均勻。
5.手浸錫時操作方法不當。
6.鏈條傾角不合理。
7.波峰不平。
（六）焊點太亮或焊點不亮
1.可通過選擇光亮型或消光型的FLUX來解決此問題）；
2.所用錫不好（如：錫含量太低等）。
（七）短 路
1）錫液造成短路：
A、發生瞭連焊但未檢出。
B、錫液未達到正常工作溫度，焊點間有“錫絲”搭橋。
C、焊點間有細微錫珠搭橋。
D、發生瞭連焊即架橋。
2） PCB的問題：如：PCB本身阻焊膜脫落造成短路
（八）煙大，味大：
1.FLUX本身的問題
A、樹脂：如果用普通樹脂煙氣較大
B、溶劑：這裡指FLUX所用溶劑的氣味或刺激性氣味可能較大
C、活化劑：煙霧大、且有刺激性氣味
2.排風系統不完善
（九）飛濺、錫珠：
1）工 藝
A、 預熱溫度低（FLUX溶劑未完全揮發）
B、走板速度快未達到預熱效果
C、鏈條傾角不好，錫液與PCB間有氣泡，氣泡爆裂後產生錫珠
D、手浸錫時操作方法不當
E、工作環境潮濕
2）P C B板的問題
A、板麵潮濕，未經完全預熱，或有水分產生
B、PCB跑氣的孔設計不合理，造成PCB與錫液間窩氣
C、PCB設計不合理，零件腳太密集造成窩氣
（十）上錫不好，焊點不飽滿
1.使用的是雙波峰工藝，一次過錫時FLUX中的有效分已完全揮發
2.走板速度過慢，使預熱溫度過高
3.FLUX塗佈的不均勻。
4.焊盤,元器件腳氧化嚴重，造成吃錫不良
5.FLUX塗佈太少；未能使PCB焊盤及組件腳完全浸潤
6.PCB設計不合理；造成元器件在PCB上的排佈不合理，影響瞭部分元器件的上錫
（十一）FLUX發泡不好
1.FLUX的選型不對
2.發泡管孔過大或發泡槽的發泡區域過大
3.氣泵氣壓太低
4.發泡管有管孔漏氣或堵塞氣孔的狀況,造成發泡不均勻
5.稀釋劑添加過多
（十二）發泡太好
1.氣壓太高
2.發泡區域太小
3.助焊槽中FLUX添加過多
4.未及時添加稀釋劑,造成FLUX濃度過高
（十三）FLUX的顏色
有些無透明的FLUX中添加瞭少許感光型添加劑，此類添加劑遇光後變色，但不影響FLUX的焊接效果及性能；
（十四）PCB阻焊膜脫落、剝離或起泡
1、80%以上的原因是PCB制造過程中出的問題
A、清洗不乾凈
B、劣質阻焊膜
C、PCB板材與阻焊膜不匹配
D、鉆孔中有臟東西進入阻焊膜
E、熱風整平時過錫次數太多
2、錫液溫度或預熱溫度過高
3、焊接時次數過多
4、手浸錫操作時，PCB在錫液表麵停留時間過長
六、免清洗效果和產品可靠性的評價
1、 Ionic/Organic Clean-liness Test 清潔度測試
與原來的離子濃度測試不同的是，清潔度測試引入瞭色譜分析手段，包括IC（Ion Chromatography）高壓液體色譜分析二種方法，特點是：a.能幫助定義污染物種類，確定元器件、光板表麵所含污染物的數量水平；b.是一種實驗室手段，尚未成為生產直接支持工具；c.可用於確定材料的工藝下限並提供與現有測試手段的相關聯系。
通過標註ionic/no-ionic物質的數量水平，參照現有的可接受條件技術，可以確定與SIR和ESS測試的關聞聯；通過對照比較，可以幫助我們尋找適合於生產實際的現場工藝控制方法和監控工具，從而切實保證免潔洗焊接技術的有效實施和控制。
2、 SIR Test可靠性測試
這是通過人為施加高溫、高濕和電壓等方式，在短期內模擬惡劣環境因素可能對產品稅造成的長期可靠性影響，以便確定免清洗焊接工藝的實施效果的一種手段。目前一般采用IPC-SF-818標準作為測試方法和判據即在85℃高溫、85%RH相對溫度、100VDC測試電壓等條件下進行連續7天的測試，必須達到規定的表麵絕緣電阻值>10 ohm才算符合可靠性要求。通常SIR測試和其它化學分析方法一起進行，使得評估檢驗結果，SIR測試結果曾經在很大程度上依賴操作者本身的技能，但是隨著技術發展和各研究機構的不斷努力，目前SIR已經逐漸成為一種精確的檢測工具和手段，主要用於評價Flux、Cleaner、Solder-paste、Soldermask等產品焊接後產生的殘留物對產品可靠性的影響。
3、ESS（Eicctrical Stress Serecning）Test
這種方法主要用於評價功能性產品的可靠性程度。它結合各種環境因素如溫度/濕度/振動，模擬極端環境破壞情況；同時在測試前/中/後各分階段分別加以功能測試並作比較，以確定產品的可靠性。根據用戶需求，ESS可包括：強力溫度循環測試、濕度傾向測試、熱沖擊測試和露點測試和露點測試等一系列測試方法。它的特點是：測試迅速，可以及早獲得測試結果；能更真實地反映環境對產品可靠性的影響。缺點是：每次需用成品作為測試對象，費用較高。無論如何，ESS手段將更精確地顯示免清洗焊接技術和長期可靠性之間的必然聯系。
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