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助焊剂选型指南与焊接缺陷防治

2026-02-26 08:57:32 admin

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焊接是电子设备制造中的关键工艺,但要实现高质量焊接,必须使用合适的工具和正确的操作方法。其中,对作业质量影响最大的因素之一就是助焊剂的种类选择。本文将从技术角度,通俗易懂地讲解如何根据用途选择最佳助焊剂。

焊接是电子设备制造中不可或缺的工艺,对实现机械和电气上牢固可靠的连接起着重要作用。如果焊接质量不佳,电路板上构建的电子电路将无法正常工作。虽然焊接是常见作业,但要确保质量,需要使用合适的工具和正确的操作方法。特别是对于那些在选择助焊剂时感到困惑的人,本指南将清晰讲解助焊剂选型的要点,同时说明主要焊接缺陷的原因及对策。

焊接缺陷的原因及助焊剂/焊膏的实用解决方案

焊接质量受多种因素影响。例如,焊点表面出现裂纹会导致电气连接不良。此外,特定位置附着多余焊料会形成不必要的连接,最坏情况下可能导致电路板短路。

另外,还可能出现表面暗淡、不均匀、有间隙或裂纹的"干焊点(润湿不良)"。这种低质量组装会降低电路板性能,或在电路内产生不必要的电阻。干焊点的原因包括元器件或焊盘的污染/氧化,或因加热不足导致焊接不当等。

这些问题可以通过使用合适的焊锡助焊剂或焊锡膏来改善。助焊剂和无清洗助焊剂是作为化学清洗剂,用于去除氧化膜和提高润湿性,同时起到增强焊料流动性的作用。

此外,焊锡膏是混合了助焊剂和焊料微粒的材料,可简化焊接作业,有助于稳定焊接质量。

以下将详细介绍如何正确使用这些助焊剂或焊膏,以及常见焊接缺陷的对策。

焊接中助焊剂不可或缺的原理及其作用

助焊剂之所以重要,是因为它能保持焊接接合部处于清洁且高可靠性的状态。助焊剂具有去除金属表面产生的氧化膜(锈或腐蚀的一种),并防止加热后的金属接触空气再次氧化的作用。此外,它还能提高热熔焊料的流动性,使其更容易均匀铺展在金属表面,有助于形成牢固均匀的焊点。

通过保持金属表面清洁并提高焊料润湿性,助焊剂支撑着可靠接合的形成。如果不使用助焊剂,接合部产生裂纹或间隙、表面暗淡凹凸不平形成"冷焊点"的风险会大大增加。因此,助焊剂在金属清洗、焊接过程中的防氧化、改善焊料流动性,以及实现机械和电气高可靠性焊接方面都是必不可少的。

根据缺陷和问题选择最佳助焊剂

市场上有无清洗助焊剂、树脂系助焊剂、水溶性助焊剂等多种类型的助焊剂。下面详细介绍各自的特性和应用领域。

树脂系助焊剂

松香(Rosin)是精制松树树脂的天然材料,用作树脂系助焊剂的基材。树脂系助焊剂在加热时被激活,清洁和保护焊接对象的金属表面。同时还承担促进焊料在接合部均匀铺展的"润湿性"作用。

树脂系助焊剂有R(Rosin)、RMA(Rosin Mildly Activated:弱活性)、RA(Rosin Activated:活性)三种类型,各自的活性度(清洗力)不同。例如,RA助焊剂比标准树脂系助焊剂具有更强的金属清洗能力,因此适用于金属表面氧化严重或重度作业的情况。

另一方面,RMA助焊剂虽然没有RA那么强,但比R具有更高的活性度,可应对更广泛的用途。但是,使用RA助焊剂时,焊接后需要清洗残渣;使用RMA助焊剂时,也可能需要额外的清洗作业。

无清洗助焊剂

如果想避免焊接后的清洗作业,无清洗助焊剂是最佳选择。这种类型的助焊剂设计为将焊接后残留的残渣控制在最小限度,且具有非腐蚀性、非导电性的特点。

无清洗助焊剂广泛应用于表面贴装、试制项目,以及从成本角度希望省略焊接后清洗工序的自动化电子生产线等。但是,在重视外观质量的情况,或用于航空航天、国防等严苛环境的设备时,即使使用无清洗助焊剂也可能需要清洗。

尽管如此,在以缩短作业时间和简化后处理为目的的制造现场,无清洗助焊剂是有效的。无清洗类型有液体、膏状、凝胶、笔型,以及封入焊锡线内部等多种形式。

水溶性助焊剂

水溶性助焊剂是以酸为基材制成的助焊剂,特点是焊接后只需用水即可轻松清洗。具有强活性(清洗力),能积极去除金属表面的氧化膜和污垢,同时防止焊接过程中的再氧化。焊接后,可通过水洗或喷淋清洗去除残渣。

但重要的是,水溶性助焊剂的残渣具有"导电性"和"腐蚀性",因此焊接后必须进行正确的清洗。如果清洗不充分,残渣可能成为长期可靠性下降和故障的原因。

水溶性助焊剂适用于氧化严重的元器件焊接,或要求高清洁度的制造环境。为确保最终产品的可靠性,正确实施适当的清洗工艺是必不可少的。如果清洗不充分,水溶性助焊剂的残渣可能成为时效劣化和故障的因素。

焊锡膏的特性、使用方法及常见问题处理

焊锡膏是将焊料微粒与助焊剂混合制成的高粘度材料。通常以锡(Sn)为主成分的合金粉末中,添加了用于金属表面清洗、防氧化、提高润湿性的助焊剂。

焊锡膏常用于电子设备制造中将元器件贴装到基板上。使用钢网将膏体印刷到基板焊盘上,然后在其上放置表面贴装元器件。之后加热基板,使膏体内的焊料熔融,形成可靠的接合。

焊锡膏的最大优点是可以将助焊剂的作用和焊料接合在一个工序中同时实现。这使得更容易获得均匀的接合质量,成为现代电子设备制造中不可或缺的材料。

另一方面,焊锡膏也存在一些特有的缺点,有时会出现故障。具体包括:膏体过量印刷导致的焊盘间桥接、膏体干燥/开裂导致的润湿不良、冷焊点的产生,或膏体质量不足时产生的焊料球等。

使用焊锡膏时请注意以下几点:

  • 确认膏体的使用期限

  • 只涂布能获得牢固接合的适量膏体

  • 不使用时冷藏保管,防止干燥

  • 使用前充分恢复至常温

  • 焊接工序中避免急剧的温度变化

  • 使用清洁的工具,防止异物混入

  • 在清洁且温度受控的环境中作业

通过适当管理这些要点,可以最大限度发挥焊锡膏原本具有的"精密接合形成"和"助焊剂功能与焊接工序一体化"的优势。

无铅焊锡膏的使用方法及注意事项

无铅焊锡膏在环境性和安全性方面优于含铅焊锡膏。无铅焊锡顾名思义不含铅,代表性成分如锡-银-铜合金SAC305等。这使得产品能够符合RoHS(有害物质使用限制指令)。

无铅焊锡比含铅焊锡熔点更高,在承受应力时较脆。此外,润湿性(焊料在金属表面铺展的性质)劣于含铅焊锡,因此可能需要更强力的助焊剂系统来弥补。

另一方面,含铅焊锡流动性高,比无铅焊锡更软,因此润湿性高且易于加工。

确保接合质量的最佳焊接方法

要获得高可靠性的焊接接合,需要遵循焊接规范。主要要点如下:

  • 保持表面清洁 — 基板可用异丙醇(IPA)清洗,去除表面油脂和污垢。

  • 使用适当类型的助焊剂 — 各种助焊剂都有其特性,根据用途选择会直接影响接合质量。焊接氧化严重的元器件时,能强力去除金属表面氧化膜的水溶性助焊剂特别有效。另一方面,如果想省略焊接后的清洗工序,或在生产线减少后处理工时,残渣少且无需清洗的无清洗助焊剂是合适的选择。

  • 使用适量的焊料 — 焊料过量会导致焊盘间产生桥接,或形成原本不打算要的电气连接,增加电路板短路风险。相反,焊料过少则会导致接合强度不足,或因润湿不良而形成低可靠性的焊接接合,可能引发故障。

  • 彻底进行温度管理 — 为避免损坏元器件,加热时间注意不要过长(数秒以内)。

  • 焊接后的检查和清洗 — 接合部在焊接后需使用显微镜或放大镜进行外观检查,仔细确认裂纹、润湿不良、未接合等典型焊接缺陷。此时,工序最后必须可靠清洗去除多余的助焊剂残渣,消除腐蚀和导电不良的原因。此外,检查中发现冷焊、裂纹或未完成接合时,通过再加热或修补使其达到适当的接合状态,可确保稳定的接合质量和长期可靠性。

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