無鉛錫膏中的助焊劑（Flux）是決定焊接質量的關鍵組分，其性能直接影響焊點的潤濕性、可靠性及焊接工藝的穩(wěn)定性。

助焊劑的核心性能、影響因素及應用要點展開詳細說明：

助焊劑的核心作用

 在無鉛焊接中，助焊劑主要承擔以下功能：

 1. 清除氧化物：去除焊盤、元件引腳表面的氧化層（如CuO、SnO?），為焊料潤濕創(chuàng)造潔凈表面。

2. 降低表面張力：改善無鉛焊料（如Sn-Ag-Cu）的潤濕性，使其在焊接溫度下更易鋪展形成牢固焊點。

3. 防止再氧化：在焊料熔融過程中形成保護性氛圍，隔絕空氣，避免焊料和焊接表面二次氧化。

4. 調節(jié)工藝性能：通過黏度、觸變性等特性調節(jié)錫膏的印刷性、貼裝性及回流焊接時的流動性。

 助焊劑的關鍵性能指標及解析

 1. 活性（Activity）——焊接能力的核心

 定義：助焊劑去除氧化物的能力，通常用活化劑（如有機酸、有機胺鹽等）的類型和含量決定。

影響因素：

活化劑種類：

弱活性（如松香類、部分有機羧酸）：適用于表面氧化程度低的元件（如鍍金、鍍銀焊盤），殘留腐蝕性低，但清除強氧化物能力弱。

中強活性（如鹵化物衍生物、復合有機酸）：適用于普通鍍錫、裸銅焊盤，活化溫度范圍更廣，但殘留可能有輕微腐蝕性（需控制鹵素含量）。

活化溫度窗口：不同助焊劑的活化起始溫度不同（如常溫活化、100℃以上活化），需匹配回流焊溫度曲線。

例如，Sn-Ag-Cu焊料的回流峰值約217℃，助焊劑需在150-200℃區(qū)間充分活化。

測試方法：銅鏡測試（Copper Mirror Test）、潤濕平衡測試（Wetting Balance Test），評估活化后銅表面的潔凈度和焊料潤濕性。

 2. 黏度（Viscosity）與觸變性（Thixotropy）——印刷與成型的關鍵

 黏度： 影響錫膏的印刷精度和脫模性。

黏度過高會導致印刷圖形不飽滿、拉尖；過低則易塌陷、橋連。

無鉛錫膏助焊劑的黏度通常通過溶劑（如醇類、二醇類）和增稠劑（如松香樹脂）調節(jié)，需匹配印刷設備（如刮刀速度、壓力）。

觸變性： 指助焊劑在剪切力下黏度降低、靜置后恢復的特性。

良好的觸變性可使錫膏在印刷時順利通過模板開孔，印刷后保持形狀，避免塌落或橋連（尤其適用于01005、0201等微型元件）。

測試方法：旋轉黏度計測試（如Brookfield黏度計）、觸變指數計算（靜態(tài)黏度/動態(tài)黏度）。

 3. 熱穩(wěn)定性（Thermal Stability）——高溫下的可靠性

 要求：助焊劑在回流焊高溫過程中需保持穩(wěn)定，避免過早分解或碳化，否則會產生氣體（導致焊點空洞）、殘留炭化物（影響絕緣性）。

影響因素：

 溶劑的沸點需高于回流焊預熱階段溫度（如預熱區(qū)溫度150-180℃，溶劑沸點應＞200℃），避免過早揮發(fā)導致錫膏干裂。

 樹脂和活化劑的熱分解溫度需高于峰值溫度（如＞230℃），減少高溫殘留。

測試方法：熱重分析（TGA）、差示掃描量熱法（DSC），評估助焊劑在升溫過程中的質量損失和熱反應區(qū)間。

4. 殘留特性——可靠性與環(huán)保的核心

 殘留量與腐蝕性：

助焊劑殘留若具有吸濕性或酸性，可能導致焊點周圍電化學腐蝕（如漏電、樹枝狀生長），尤其在高濕度環(huán)境下。

無鉛工藝中常用“免清洗”助焊劑，其殘留需滿足：

絕緣電阻（SIR）≥10?Ω（IPC-TM-650測試）；

表面絕緣電阻（SIR）測試后無漏電或腐蝕痕跡；

氯離子含量＜0.01%（無鹵標準），避免鹵化物殘留腐蝕。

清洗性：若需清洗，助焊劑殘留應易溶于水基或溶劑型清洗劑，避免殘留堵塞微小孔徑（如BGA焊球間隙）。

環(huán)保要求：符合RoHS、REACH等標準，限制鹵素（Cl、Br）、VOC（揮發(fā)性有機物）含量，例如無鹵助焊劑的鹵素總含量＜0.5%。

 5. 潤濕性能（Wettability）——焊點質量的直接體現

 定義：助焊劑輔助焊料在焊接表面鋪展的能力，直接影響焊點的強度、光澤度和空洞率。

影響因素：活化劑活性不足會導致焊料潤濕性差，出現焊球、不潤濕（Non-Wetting）或半潤濕（Partial-Wetting）現象；

助焊劑中表面活性劑的含量可降低焊料表面張力，改善潤濕角（理想潤濕角＜20°）。

測試方法：潤濕平衡測試（JIS Z 3198-6）、座滴法（Sessile Drop Test），測量焊料在銅表面的鋪展面積和潤濕角。

 助焊劑成分與性能的關系

 助焊劑通常由以下組分構成，各成分對性能的影響：

 1. 樹脂（基體）：如松香（Rosin）、合成樹脂，提供黏附性和熱穩(wěn)定性，調節(jié)黏度和觸變性。松香基助焊劑殘留絕緣性好，適合免清洗；合成樹脂可提升高溫穩(wěn)定性。

2. 活化劑：

有機酸（如己二酸、癸二酸）、有機胺鹽、鹵化物（如NH?Cl衍生物，僅用于中活性助焊劑），決定活性強弱和活化溫度。

3. 溶劑：

 乙醇、丙二醇甲醚（PM）等，調節(jié)黏度和觸變性，控制錫膏的印刷和保存性能（溶劑揮發(fā)過快會導致錫膏干結，過慢則影響固化）。

4. 添加劑：

表面活性劑（改善潤濕性）、觸變劑（調節(jié)觸變性）、抗氧化劑（防止焊料氧化），優(yōu)化綜合工藝性能。

 不同應用場景下的助焊劑性能選擇

  消費電子（如手機、PCBA）：

需求：高密度元件、免清洗、高可靠性。

推薦：中活性無鹵助焊劑（如松香基+有機羧酸），低黏度、高觸變性，殘留絕緣性優(yōu)異（SIR≥101?Ω）。

 汽車電子/工業(yè)控制：

需求：耐高溫、抗振動、長壽命（抗腐蝕）。

推薦：高活性無鹵助焊劑，熱穩(wěn)定性強（TGA失重≤5%@250℃），殘留需通過85℃/85%RH高濕測試，無漏電風險。

功率器件/高散熱元件：

需求：低空洞率、高導熱性。

推薦：高活性助焊劑（如含胺類活化劑），潤濕速度快，減少焊點空洞（空洞率＜5%），必要時配合氮氣回流改善潤濕性。

高頻/微波元件：

需求：低殘留損耗、無導電顆粒。

推薦：超低殘留助焊劑（如低固含量＜5%），殘留介電常數低，避免影響信號傳輸。

 助焊劑性能的行業(yè)標準與測試規(guī)范

 IPC-J-STD-004C：助焊劑分類與性能要求（按活性、鹵化物含量、清洗性分級）。

IPC-TM-650：一系列測試方法（如2.3.32表面絕緣電阻、2.4.19潤濕平衡）。

JIS Z 3197：日本工業(yè)標準，規(guī)定無鉛焊料用助焊劑的性能指標。

常見問題與解決方案

 1. 焊點空洞多：

可能原因：助焊劑熱穩(wěn)定性差，高溫分解產生氣體；黏度偏低，焊料流動時包裹空氣。

解決方案：更換高沸點溶劑的助焊劑，或提高觸變性減少流動中的氣泡卷入。

2. 焊盤腐蝕：

可能原因：助焊劑殘留酸性強，或鹵素含量超標。

解決方案：選擇無鹵、低酸值（酸值＜1.0 mgKOH/g）的助焊劑，或增加清洗工藝。

3. 印刷塌陷/橋連：

可能原因：助焊劑觸變性不足，印刷后黏度恢復慢。

解決方案：調整助焊劑觸變劑含量，或優(yōu)化印刷參數（如降低刮刀速度、增加脫模延遲時間）。

無鉛錫膏的助焊劑性能是焊接工藝的“靈魂”，需從活性、黏度、熱穩(wěn)定性、殘留特性等多維度匹配產品需求。

選擇時不僅要關注單一性能，更需結合工藝條件（如回流溫度曲線、清洗能力）和可靠性要求，通過標準測試驗證其適用性，以確保焊點質量和長期穩(wěn)定性。