無論使用哪一種助焊劑,我們總會(huì)在焊接后的PCB及焊點(diǎn)上能或多或少的找到殘留物,這些殘留物不僅會(huì)對成品的外觀產(chǎn)生影響,同時(shí)也會(huì)留下很多潛在的危險(xiǎn),例如電子產(chǎn)品長時(shí)間在高溫潮濕的條件下工作時(shí),助焊劑殘留物就有可能導(dǎo)致線路絕緣老化、腐蝕等諸多問題,進(jìn)而出現(xiàn)絕緣電阻下降、電化學(xué)遷移等
隨著電子行業(yè)無鉛化要求的全面實(shí)施,與錫膏相伴而生的助焊劑也由松香(樹脂)助焊劑、水溶性助焊劑發(fā)展到今天廣泛使用的免洗助焊劑,然而助焊劑的殘留物的影響仍是各貼片廠需要關(guān)注的問題
什么是助焊劑
助焊劑是化學(xué)物質(zhì)的酸性混合物,用于在焊接過程中去除金屬氧化物,從而實(shí)現(xiàn)良好的焊錫結(jié)合。或許您會(huì)對“低活性”和“高活性”這兩個(gè)助焊劑方面的相關(guān)術(shù)語有所耳聞,通常它們是用來描述焊接后的助焊劑殘留物是否具有引起清潔相關(guān)故障的風(fēng)險(xiǎn)
但從化學(xué)的角度來看,這些術(shù)語并沒有相關(guān)的定義,也沒有單一的標(biāo)準(zhǔn)分析或化學(xué)測試將助焊劑殘?jiān)诸悶?ldquo;低活性”或“高活性”。究其原因是因?yàn)殡娏餍孤兑鸬墓收喜粌H僅取決于助焊劑的化學(xué)性質(zhì)與助焊劑的使用量,電氣的靈敏度和使用環(huán)境也會(huì)對可靠性造成很大的影響
助焊劑的應(yīng)用
助焊劑通常應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:
1
SMT焊膏中的助焊劑
2
波峰焊中的液體助焊劑
3
手工焊接的液體助焊劑
4
焊絲或焊條使用的助焊劑
由于助焊劑的使用量對殘留有很大的影響,因此使用不同的助焊劑及使用量,會(huì)造成不同程度的殘留
錫膏助焊劑的風(fēng)險(xiǎn)最小,這是因?yàn)槭褂娩摪搴陀∷C(jī)能很好地控制錫膏助焊劑的使用量。因此SMT中回流焊助焊劑殘留物所造成的故障較少
而波峰焊和手工焊接中所使用的液體助焊劑則會(huì)帶來較大的風(fēng)險(xiǎn)。如果使用的助焊劑沒有得到很好的控制,導(dǎo)致助焊劑的用量過多,就會(huì)留下較多的助焊劑殘留物,為潛在的化學(xué)腐蝕反應(yīng)創(chuàng)造更有利的條件;控制手工焊接中使用的助焊劑的量也較為困難,過量的助焊劑可能會(huì)在元器件附近流動(dòng),這就要求操作工人能較為熟練的使用助焊劑
助焊劑的成分及相應(yīng)預(yù)防殘留的對策
波峰焊,選擇焊和手工焊接中使用的大多數(shù)液體助焊劑成分主要包括:溶劑、活化劑、成膜劑、添加劑這四大類
溶劑
溶劑的主要作用是溶解焊劑中的各類成分,使之成為均勻、黏稠的液體,且易于使用。在配制溶劑時(shí)可以使用幾種具有不同沸點(diǎn)的溶劑來確保焊接曲線的不同溫度階段保持物理性能,但所配制的溶劑必須在焊接的過程中完全蒸發(fā)
如果溶劑存在助焊劑殘留物中,則會(huì)增加發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。在波峰焊焊接過程中,助焊劑可能會(huì)通過通孔流經(jīng)組件的頂側(cè),也可能流過保護(hù)層,從而不會(huì)暴露在可被蒸發(fā)的溫度下,所以我們需要確保將助焊劑施加到組件的暴露于峰值焊接溫度的區(qū)域。在手工焊接時(shí)我們需要格外注意,確保溶劑的完全蒸發(fā)
活化劑
免洗型的助焊劑通常會(huì)使用有機(jī)弱酸(WOA)作為活化劑。其中一部分弱酸為戊二酸,琥珀酸和己二酸。雖然這些酸性成分使焊劑殘留物具有風(fēng)險(xiǎn),但因?yàn)樗鼈兊拇嬖谖覀兛梢缘玫搅己玫暮更c(diǎn)
活化劑會(huì)與金屬氧化物反應(yīng)形成金屬鹽,促進(jìn)潤濕,并且在鹽溶解后形成冶金鍵。焊接過程中會(huì)逐步的消耗這些酸性物質(zhì),但由于這些反應(yīng)并不一致,且助焊劑的化學(xué)性質(zhì)和其他不易控制等因素,大多數(shù)有機(jī)弱酸在焊接溫度下基本上不會(huì)蒸發(fā)。因此,我們需要將活化劑的使用量調(diào)整到焊接所需的標(biāo)準(zhǔn)量,以免活化劑中的酸性物質(zhì)造成損害
成膜劑
成膜劑是不溶于水的高熔點(diǎn)化學(xué)品,最常見的成分是松香,化學(xué)改性的松香和合成樹脂。經(jīng)過焊接后,它們中的絕大多數(shù)形成了可見的殘留物。成膜劑主要起著包含活化劑的作用,并防止活化劑溶解在水中
“低固態(tài)”助焊劑配方幾乎不含成膜劑,幾乎沒有可見的殘留物。但從理論的角度上來說,較多的成膜劑可以減少發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn),但不可避免地會(huì)使成品有些臟污
添加劑
添加劑通常只占助焊劑的小部分。添加劑可以是增塑劑,染料或抗氧化劑。雖然制造商可能會(huì)添加化學(xué)成分來幫助提高可靠性,但其殘留的影響微乎其微,因此我們可以不用過多的考慮添加劑所帶來的影響