被焊金屬工件表面存在氧化物、灰塵等污垢，阻礙工件基體金屬和焊料之間以原子狀態相互擴散，因此必須清除氧化物等以使表面清潔露出金屬基體，但是被清潔的金屬基體表面的原子在大氣中又立刻被氧化，在焊接溫度下，氧化速度更快。所以在焊接過程中加入助焊劑，用來協助提供沒有氧化層的金屬表面，并保持這些表面的無氧化物狀態，直到焊錫與金屬表面完成焊接過程。同時依靠焊劑的化學作用，與被焊金屬表面的氧化物化合在焊接溫度下形成液態化臺物，使被焊金屬部位表面的金屬原子與熔融焊料的原子相互擴散，以達到錫焊連接的目的。在焊接過程中助焊劑還能促進焊錫的流動和擴散，通過減小表面不平度來影響焊錫表面張力在焊錫擴散方向上的平衡。目前國內外助焊劑一般由活化劑、溶劑、表面活性劑和特殊成分組成。特殊成分包括緩蝕劑、防氧化劑、成膜劑等。主要作用是在焊接溫度下去除焊盤和焊料表面的氧化物，并形成保護層，防止基體的再次氧化，從而提高焊料和焊盤之間的潤濕性。助焊劑活化劑的成分一般為氫氣、無機鹽、有機酸類和胺類，以及它們的復配組合物。酸類活性劑(如鹵酸、羚酸、磺酸)主要是因為H+和氧化物反應例如:有機酸的羚基和金屬離子以金屬皂的形式除去焊盤和焊料的氧化膜:隨后有機酸銅發生分解，吸收氫氣，并生成有機酸與金屬銅:Cu(RCOO)2+H2+M→2RCOOH+M-Cu松香(Colophony)用分子式表示為C19H29COOH，由于它含有羧基，使得它在一定的溫度下，有一定的助焊作用；同時松香是一種大分子多環化合物，因此它具有一定的成膜性，在焊接過程中傳遞熱量和起覆蓋作用，能保護去除氧化膜后的金屬不再重新被氧化。現在有單一有機酸作活化劑，也有混酸用作活化劑。這些酸的沸點和分解溫度有一定的差異，這樣組合，可以使助焊劑的沸點和活化劑分解溫度呈一個較大的區間分布。如羧酸鹵化物、有機胺的氫鹵酸鹽。以溴化水楊酸為活化劑，它在釬焊溫度時，可熱分解出溴化氫和水楊酸溶解基體金屬表面的氧化物；并且水楊酸的羥基、羧基在釬焊時可與JH樹脂反應交聯成高分子樹脂膜，覆蓋在焊點表面。有機胺的氫鹵酸鹽如鹽酸苯胺，在焊接時，熔融的助焊劑與基板的銅進行反應，并產生CuCl2和銅絡合物。結果生成的銅化合物主要與熔融的焊料中的錫產生反應生成了金屬銅，這些銅立即熔解到焊料之中，通過這些反應和銅在焊料中的熔解，使焊料在銅板上流布。Cu+2C6H5NH2·HCI→CuCl2+2C6H5NH2+H2CuCl2+2C6H5NH2·HCI→Cu[C6H5NH3]2CI4主要作用是溶解焊劑中的所含成分，作為各成分的載體，使之成為均勻的粘稠液體。一般為醇類（甲醇禁用）、醋類、醇醚類、烴類、酮類等。高沸點的醇保護效果較好，但粘度大、使用不便；低沸點的醇黏度低，但保護性差，因而可以考慮選擇混合醇的方法。一般為高沸點和低沸點醇的混合物，有的使用水溶性的醇和不溶于水的醚作溶劑。以超支化結構和平均分子量為2000的水溶性聚合物作為助焊劑載體，超支化的分子構型不僅能提高聚合物的熱分解溫度，同時可以降低聚合物的粘度，增強聚合物的滲透和潤濕性能。主要作用是降低焊劑的表面張力，增加焊劑對焊粉和焊盤的親潤性。Sn-Pb (60-40)熔點高、表面張力大，在高溫時處理時間長快速冷卻時產生的內應力大，表面活性劑在提高焊料焊接互連可靠性方面的作用突出。它們可以是非離子表面活性劑，陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑和含氟類表面活性劑。一般為呲咯類，例如苯并三氮唑(BTA)，它是銅的高效緩蝕劑，其加入可以抑制助焊劑中的活性劑對銅板產生的腐蝕。一般認為苯并三氮些與銅反應生成不溶性聚合物的沉淀膜。根據化學分析和X射線分析，認為膜的經驗式是BTA4Cu3Cl2H20和(BTA2Cu)2CuCl2H20，且聚合物和金屬銅的表面平行，非常穩定。BTA在Cu20層上成膜比在Cu0層上成膜更容易，而且膜的厚度厚了近一倍。BTA的濃度大于10-3 mol/L時，就可以很好地抑制銅的腐蝕。主要功能是防止焊料氧化，一般為酚類 (對苯二酚、鄰苯二酚、2，6-二叔丁基對甲苯酚)，抗壞血酸及其衍生物等。特別是在水溶性助焊劑中，一定要有防氧化劑。在助焊劑中加入多核芳香族化合物，在加熱時釋放出N2形成惰性氣氛從而防止氧化。選用烴、醇、脂，這類物質一般具有良好的電氣性能，常溫下起保護膜作用不顯活性，在200℃ ~300℃ 的焊接溫度下顯示活性，具有無腐蝕、防潮等特點。在焊盤銅表面形成的合金涂覆層中含有金屬間化合物IMC，它們的組成和厚度決定著組裝焊接時的可焊性。例如在熱風整平中形成Cu3Sn和Cu6Sn5，前者可焊性差，后者可焊性較好，而最表層的焊料層才是最好焊接的:在Sn-Pb (60-40)中，由于低共熔合金Sn/Pb的覆蓋，其IMC的厚度小:在非鉛焊料中，常加入其它金屬 (如SN100CL中的Ni或Co) 來影響IMC層的厚度:而在助焊劑中，常加入草酸，2-氨基苯甲酸，喹啉，喹啉-2-羧酸等。此類化合物可在焊料與界面處形成一層界面化合物沉積層，可抑制焊料與基板的原子擴散，因此阻礙了金屬間化合物的生長。過多的助焊劑殘留會腐蝕電池片，粘連灰塵和雜物，降低電導性，產生遷移或短路。也可能會影響EVA與電池片的粘結，可能在電池片的主柵線產生連續性的氣泡，影響組件可靠性。工藝人員需定期檢查焊機噴射量，保證助焊劑噴射量在合理范圍內。同時返修區域在更換電池片時請使用指定的助焊筆，禁止用大頭毛刷涂抹助焊劑。助焊劑的質量也可能影響焊帶的焊接效果，較差的助焊劑會造成組件的嚴重虛焊，從而影響到組件的整體性能。來源：順風光電
原文始發于微信公眾號（光伏產業通）：光伏助焊劑小科普
