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1第一章助焊劑一‧助焊劑的四大功能助焊劑(FLUX)這個字來自拉丁文是“流動”(FlowinSoldering)的意思，但在此它的作用不祇是幫助流動，還有其他功能。助焊劑的主要功能為：(1)清除焊接金屬表面的氧化膜；(2)在焊接表面形成一液態的保護膜隔絕高溫時四周的空氣，防止金屬表面的再氧化；(3)降低焊錫的表面張力，增加其擴散能力；(4)焊接的瞬間，可以讓熔融狀的焊錫取代，完成焊接。二‧助焊劑的化學特性1.化學活性(ChemicalActivity)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面，但金屬一旦暴露於空氣中會生成氧化層，這種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，乾淨的被焊表面，才可與焊錫接合。助焊劑與氧化物的化學反應有幾種：a：是相互起化學作用形成第三種物質。b：氧化物直接被助焊劑剝離。c：上述兩種反應並存。松香助焊劑去除氧化層，即是第一種反應，松香主要成份為松香酸(Abieticacid)和異構雙酸(Isomericditerpeneacids)，當助焊劑加熱後與氧化銅反應，形成銅松香(Copperabiet)，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，也不會腐蝕金屬表面。氧化物暴露在空氣中的反應，即是典型的第二種反應，在高溫下氫和氧反應成水，減少氧化物，這種方式長常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，但大部份都不能用來焊錫，助焊劑之被使用除了去除氧化物的功能外，還有其他功能，這些功能是焊接作業時，必須考慮的。2.熱穩定性ThermalStability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，防止被焊物表面再度氧化，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氣，如果分解(Decomposion)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，此應特別注意。3.助焊劑在不同溫度下的活性(Activation&DeactivationTemperatures好的助焊劑不祇是要求熱穩定性，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範圍內。另一個例子，如使用氫氣做為助焊劑，如溫度是一定的，反應時間則依氧化物的厚度而定。助焊劑的`溶解溫度為75----160度，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OXIDIZEDCOPPEROXIDIZEDCOPPEROXIDIZEDCOPPER2錫爐。在波峰焊錫時，常因預熱溫度和錫溫過高而產生錫尖和短路現象。也可以利用此一特性，將助焊劑活性鈍化以防止腐蝕現象，但在應用上要特別注意受熱時間與溫度，以確保活性鈍化。4.潤濕能力(WettingPower)為了能清理基材表面的氧化層，助焊劑要能對基層金屬有很好的潤濕能力，同時亦應對焊錫有良好的潤濕能力以取代空氣，降低焊錫表面張力，增加其擴散性。5擴散率(SpreadingActivity)助焊劑在焊接過程中應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」(Spreadfactor)可用來作助焊劑強弱的指標。三‧助焊劑的運作在圖3-1-a，一個錫球放置在一銅板上的松香助焊劑的表層上，此銅板是放在一熱板上，且電源是開的。當熱板的熱上升，焊錫會熔解和流動。如圖3-1-b/c/d，讓我們來看，它是如何發生。當助焊劑加熱後，它變為活性化，然後開始去除銅板上的氧化物，和預防任何氧化物的再形成。焊錫馬上潤濕銅板和開始流動，如圖3-1-b。它在此重力之下繼續向外流動，如圖3-1-c。直到表面張力和潤濕力平衡為止，如圖3-1-d，具有小的潤濕角度和薄的羽毛狀邊緣。助焊濟羽毛狀邊緣銅板熱熱熱板WETTING潤濕角度圖3-2詳細地表示焊錫的邊緣和助焊劑如何地去除氧化物。當焊錫潤濕銅板時，它推動助焊劑在前，最後助焊劑蓋住整個區域並防止再形成氧化物。銅層氧化助焊濟助焊濟作用焊錫COPPER焊錫潤濕於清潔的銅板假如再做實驗，此次不加任何助焊劑，則焊錫熔解後，仍然維持小球狀，它不會潤濕銅板，也無潤濕力，焊錫的表面張力使它無法流遍銅板。在第一個實驗裡，助焊劑從表面去除氧化物並讓焊錫潤濕銅板。助焊劑能去除氧化物的功能就是它的「活性」。弱活性助焊劑僅能去除很少的氧化物，強活性助焊劑則能去除很多氧化物。3我們已看過當銅板上的助焊劑加熱後錫球會流遍銅板。有時候，同量的焊錫流過的區域面積大小也當做助焊劑活性的測量方式。助焊劑的構成：1.防止金屬氧化松香與2.高溫下形成高流動性，高濡濕性的液體。其他衍生物3.因耐濕，耐熱形成電氣絕緣被膜主成份─活性劑去除金屬氧化物及防止氧化具特殊功1.消除劑(消除點焊表面之光澤)2.難燃劑(使flux殘渣難燃)助焊劑─能之成份3.防腐蝕劑1.溶解主成份與各成份之相溶化溶劑2.形成均一化之濡濕性3.塗布時形成薄膜助成份─操作性能1.防止氧化劑2.發泡劑(提升flux之塗布性)改良劑3.著色劑選擇助焊劑時應注意的要點:政府規定或廠內自訂的規格對操作人員健康或環境污染之影響被焊金屬表面清潔程度(如PCB或零件腳的焊錫性)焊接後免清洗或要清洗(水洗或有機溶劑清洗)助焊劑本身的穩定性腐蝕的程度絕緣阻抗焊點光亮型或消光型是否有預先塗抹第一次手浸錫的作業起泡、塗抹或噴霧方式塗佈PCB助焊劑殘留物多寡之考慮(含零件面及焊接面)是否方便ATE或ICT的測試預熱溫度的配合錫爐速度的配合清洗後是否有白斑產生焊後表面平整乾淨之考慮比重使用範圍(助焊劑的包容性)儲存安定性之考慮廠商供貨及服務能力之考慮