这一挑战在无铅焊料普及后尤为突出。无铅焊料的润湿性本身就逊于传统锡铅合金,配方中往往需要添加更多表面活性剂来改善铺展效果。然而,表面活性剂用量增加往往伴随着助焊剂残留物的增多——这些残留物在潮湿环境下会形成腐蚀性介质,对铜焊点及基材构成威胁。
对于汽车电子、医疗设备、航空航天等高可靠性要求领域的配方工程师而言,这一问题尤为敏感。
助焊剂配方中的表面活性剂主要承担两项职能:一是降低体系表面张力,使熔融焊料能够充分润湿被焊金属;二是控制气泡产生,防止焊接过程中飞溅现象。然而,传统表面活性剂往往难以同时满足这两项需求——某些消泡剂消泡能力强但会削弱润湿效果,另一些润湿剂润湿性好却容易产生稳定泡沫。
与此同时,助焊剂中的活性剂(如有机酸、胺类)在焊后残留物中可能引发电化学腐蚀。特别是当产品应用于铜及铜合金基材时,腐蚀问题更为突出。配方工程师通常需要额外添加缓蚀剂来抑制腐蚀,但缓蚀剂与表面活性剂之间的相容性问题又成为新的挑战——某些缓蚀剂会与表面活性剂产生絮凝、沉淀,导致配方稳定性下降。
这一系列连锁反应,使得助焊剂配方的开发周期延长、调试成本增加。
针对上述痛点,天津赫普菲乐新材料有限公司(Tianjin Hi-Perferal Advanced Materials Co., Ltd.)基于多年在表面活性剂与缓蚀剂领域的技术积累,推出涂易乐®润湿消泡系列 + 维克乐®铜缓蚀剂系列的协同应用方案。该方案从配方整体性能出发,帮助工程师在润湿消泡与腐蚀防护之间找到更优平衡点。
涂易乐® FS-204E(化学名称:2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇,50%乙二醇稀释)是涂易乐®系列的拳头产品。该类产品已获得中国专利CN114289932A的直接采用,专利实施例明确将其用于无卤免清洗焊锡丝助焊剂体系。
核心性能指标:
项目 | 数据 |
表面张力(2b/s) | 37.8 mN/m |
表面张力(6b/s) | 39.3 mN/m |
推荐用量(无卤免清洗助焊剂) | 0.1%-1.0% |
结构特点 | 双子非离子,分子级消泡 |
FS-204E的双子非离子结构使其在降低表面张力的同时具备分子级消泡能力,非离子属性还有助于提升体系绝缘电阻,这对高可靠性电子产品的焊接质量至关重要。
涂易乐® Superwet-604(乙氧基化十二碳炔二醇)的动态润湿性能更为突出:
项目 | 数据 |
表面张力(2b/s) | 33.3 mN/m |
表面张力(6b/s) | 38.2 mN/m |
特性 | 漂油不起泡,动态润湿强 |
环保优势 | 可替代含氟表面活性剂 |
Superwet-604已与油醇聚氧乙烯醚进行过专利复配验证(CN114289932A实施例2),为配方工程师提供了经过验证的复配思路。
产品 | 核心优势 | 适用场景 |
FS-640 | 表面张力27.2 mN/m,自消泡5秒,泡沫高度仅5mL | 快速抑制焊锡丝焊接飞溅 |
Superwet-320 | 全系列最低表面张力(0.3%水溶液26.7 mN/m),自消泡25秒 | 对润湿要求极高的无铅焊料铺展 |
LFS-111/112 | 低泡、易漂洗,静态表面张力分别低至26.8/25.6 mN/m | 电子级高绝缘电阻、精密焊接 |
LFS-2501 | 耐强碱(≥5% NaOH),浊点≥90°C | 碱性活化剂体系、高温清洗后道工艺 |
助焊剂类型 | 表面活性剂合计用量 | 专利依据 |
无卤免清洗焊锡丝助焊剂 | 0.1%-1.0% | CN114289932A |
焊锡膏(炔醇稳定剂) | 0.005%-0.5%,优选0.01% | CN105499828 |
水溶性助焊剂 | 0.5%-2.0% | CN101992366A |
在腐蚀防护环节,天津赫普菲乐为您提供维克乐® CPI-42、维克乐® CPI-AP和维克乐® CPI-MI三款铜缓蚀剂选择。两款产品均经过严格的实验室验证,在模拟助焊剂残留物腐蚀典型工况的测试条件下,展现了良好的铜缓蚀效果。
产品 | 基材 | 测试条件 | 缓蚀率 | 推荐用量 |
CPI-42 | T2铜 | 3.5%盐水 / 40°C | 81.6% | 预膜50-100 mg/L;维持2-10 mg/L |
CPI-AP | T2铜 | 3.5%盐水 / 40°C | 90.14% | 详见产品资料 |
CPI-MI | T2铜 | 3.5%盐水 / 40°C | 86.39% | 详见产品资料 |
注:以上数据为T2铜在3.5%盐水、40°C条件下的人工海水加速腐蚀试验结果。
维克乐®缓蚀剂系列的作用机制在于其分子结构中的氮、氧极性基团能够牢固吸附在铜表面,形成致密的保护膜,阻断腐蚀介质与铜基体的接触,从而有效抑制电化学腐蚀反应。这一特性使其特别适合用于保护焊点及铜基材在潮湿环境下的长期可靠性。
•CPI-AP在同条件实验中的缓蚀率略高于CPI-42(90.14% vs 81.6%),但需注意两者来自不同实验组,直接等量对比需谨慎
•CPI-42具有预膜+维持的完整使用方案支撑,适合需要系统化腐蚀防护的体系
•配方工程师可根据实际配方体系的相容性测试结果进行最终选择
将涂易乐®润湿消泡系列与维克乐®缓蚀剂系列结合使用,可实现「润湿消泡+腐蚀防护」的双重目标。
方案一(优先小试):
FS-204E + Superwet-604,按专利建议的0.1%-1.0%梯度进行测试。FS-204E负责整体消泡与基础润湿,Superwet-604增强动态润湿性能。两者均为非离子表面活性剂,与后续加入的维克乐®缓蚀剂相容性良好。
方案二(绝缘电阻要求高时):
在方案一基础上,并联测试LFS-111或LFS-112。LFS系列为低泡表面活性剂,非离子属性有助于提升体系绝缘电阻。但需注意LFS-112浊点为36.5°C,若工艺温度超过此值,功能可能失效。
•维克乐®缓蚀剂建议在表面活性剂之后加入,避免高浓度缓蚀剂与表面活性剂直接混合可能产生的絮凝风险
•推荐添加阶段:预膜处理(50-100 mg/L)+ 维持浓度(2-10 mg/L)
•水溶性体系可直接加入焊剂水溶液;油溶性体系需确认配方载体兼容性
在正式量产前,建议对配方进行以下验证:
验证项目 | 测试方法 | 合格指标 |
相容性 | 155°C熔融混合,25°C储存7天 | 透明均一,粘度变化≤±10% |
铺展率 | 铜板,SnAg3.0Cu0.5,IPC-TM-650-2.4.35 | ≥80% |
绝缘电阻 | 85°C/85%RH、168h,SIR | ≥1.0×10¹⁰ Ω |
泡沫特性 | 1%水溶液初始泡沫,300s消散 | 初始≤5mm,300s基本消散 |
卤素含量 | F⁻+Cl⁻+Br⁻+I⁻总量 | <500ppm(IPC J-STD-004B) |
缓蚀效果 | 铜片腐蚀失重法(参照IPC-TM-650) | 缓蚀率符合设计要求 |
您的需求 | 推荐产品组合 | 说明 |
无卤免清洗焊锡丝助焊剂 | FS-204E + Superwet-604 + CPI-42/CPI-AP | 专利直接对应,低泡高润湿,缓蚀保护 |
焊锡膏 | FS-204E(0.01%优选)+ CPI-42 | 炔醇稳定剂,低用量即可生效 |
水溶性助焊剂 | FS-204E(0.5-2.0%)+ LFS-2501 + CPI-42 | 耐碱体系适用,LFS-2501耐强碱≥5% NaOH |
高绝缘电阻要求 | LFS-111/LFS-112 + CPI-42 | 非离子表面活性剂提升绝缘性能 |
快速抑制飞溅 | FS-640 + CPI-42 | 自消泡5秒,适合焊锡丝场景 |
天津赫普菲乐新材料有限公司可为您提供:
•免费样品申请:涂易乐® FS-204E、Superwet-604、维克乐® CPI-42/CPI-AP等样品支持
•技术支持:TDS/SDS技术资料、配方相容性咨询
•定制方案:根据您的具体应用场景和工况条件,提供一对一的配方优化建议
联系方式:
电话:022-82910362
官网:www.surfychem.com