电子用钎剂的作用机理详解

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：松香的钎剂作用在于所含的松香酸，去膜机理属有机酸一类。目前，由于CFC的禁用使得人们把钎剂的研制转移到水洗钎剂和免洗钎剂上。水洗钎剂的可靠性取决于水清洗钎剂残渣的“干净”程度。免洗钎剂具有较低的固体含量，焊后无需清洗，主要以有机酸作为活性剂，有时也会有胺的存在。

1.有机酸的去膜机理

主要是依靠羧基的作用，以金属皂的形式除去母材和钎料的表面氧化膜。它们与金属氧化物的反应通式可表述为：

2R·COOH+M_eO→（R·COO）2M_e+H₂O

例如，以硬脂酸作钎剂，用Sn基钎料钎焊Cu时，首先，硬脂酸与氧化铜发生反应，清除了氧化膜。

CuO+2C₁₇H₃₅COOH→Cu（C₁₇H₃₅COO）2+H₂O↑

市场的硬脂酸铜为绿色晶体，熔点为220℃。随后，硬脂酸铜发生热分解，在分解过程中从系统中取得氢，重新聚合成硬脂酸，析出活性铜，它溶入钎料中，促进钎料的铺展：

Cu（C₁₇H₃₅COO）2+2H⁺+Sn→2C₁₇H₃₅COOH+Cu-Sn

新生成的硬脂酸可以再与氧化物作用。这个过程实质上是发生在钎料-钎剂-母材界面的一种多相络合催化反应。

2.有机胺盐的去膜机理

有机胺盐均为呈碱性的胺、肼等与酸生成的可溶性盐。在钎焊加热过程中，它们分解为碱性和酸性两部分，析出的酸与氧化物作用而清除它们，其反应通式为

2RNH₂·HX+MeO→2RNH₂+MeX₂+H₂O

例如，以盐酸苯胺为钎剂钎焊Cu，其去膜过程为

CuO+2C₆H₅NH₂·HCl→CuCl₂+2C₆H₅NH₂+H₂O↑

生成的CuCl₂能再与盐酸苯胺反应：

CuCl₂+2C₆H₅NH₂·HCl→Cu（C₆H₅NH₃）₂Cl₄生成的四氯苯胺铜能起活性剂的作用，促进钎料在Cu上的铺展。有机胺盐作为钎剂的一个特点是，在钎焊后的冷却过程中，剩余的酸又与其碱性的胺结合，减轻了残渣的腐蚀性。

3.胺及酰胺的去膜机理

在钎焊过程中，胺及酰胺类碱性或中性有机物能与Cu²⁺离子形成胺铜配位化合物，达到去膜的目的。随后这些胺铜配位化合物在加热过程中可能热分解，析出活性铜，它与钎料、母材相互作用，减小液-固界面张力，促进钎料的铺展。这类物质的活性不如有机胺盐，但它们的残渣腐蚀性也不大。

4.松香类钎剂的去膜机理

松香是一种天然树脂，一般呈浅黄色，经过加热、蒸馏、去除固体颗粒等工艺加工而成。其组成为松香酸（C₁₀H₂₀COOH）为75%～80%（质量分数），d-海松香酸、l-海松香酸各占10%～15%（质量分数）。常温时为固体，具有电绝缘性、耐湿性和无腐蚀性的特点；它不溶于水，可溶于酒精、丙酮、甘油等；它是一种多组分的均质材料，有单一的熔点，在127℃熔化，在高于150℃的温度下表现出溶解Ag、Cu、Sn等氧化物的能力。松香的钎剂作用在于所含的松香酸，去膜机理属有机酸一类。但是松香酸是弱的有机酸，溶解氧化物的能力不强，为了提高松香钎剂的去膜能力，可添加活性剂，这样配成的钎剂称为活性松香钎剂。

由于天然松香质量不稳定，无法精确规定其酸值，因此不易控制其活性，目前人们趋向于研制成分稳定的合成松香。

目前，由于CFC的禁用使得人们把钎剂的研制转移到水洗钎剂和免洗钎剂上。水洗钎剂主要是以高沸点的溶剂为基础加上水溶性有机酸、胺等作为活性剂，其活性高于传统的RMA钎剂，也大大高于低固含量的免洗钎剂。水洗钎剂的可靠性取决于水清洗钎剂残渣的“干净”程度。免洗钎剂具有较低的固体含量，焊后无需清洗，主要以有机酸作为活性剂，有时也会有胺的存在。免洗钎剂的固体含量一般为2%～5%（质量分数），更低的达1%～3%（质量分数），溶剂为高沸点的有机溶剂，但这类钎剂的活性一般较低，在氮气保护条件下钎焊才会有较好的效果。近年来，由于考虑钎剂中溶剂的挥发对环境的危害和人体自身健康的影响，材料成本的压力和水基的安全性，人们又开始了水基型钎剂的研究。水基型钎剂的基体组分为水，添加活化剂、成膜剂等各种添加剂，也可分为清洗和免清洗两类，现阶段还处于研究之中。

电子用钎剂的作用机理详解

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