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深度解析PCBA助焊劑殘留的危害及預防

作者:博維科技 時(shí)間:2022-04-21 15:26

無(wú)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(guān)產(chǎn)生影響,同時(shí)也會(huì )留下很多潛在的危險,例如電子產(chǎn)品長(cháng)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致線(xiàn)路絕緣老化、腐蝕等諸多問(wèn)題,進(jìn)而出現絕緣電阻下降、電化學(xué)遷移等

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隨著(zhù)電子行業(yè)無(wú)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(shù)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(chǎng)需要關(guān)注的問(wèn)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(guò)程中去除金屬氧化物,從而實(shí)現良好的焊錫結合?;蛟S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(yǔ)有所耳聞,通常它們是用來(lái)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

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但從化學(xué)的角度來(lái)看,這些術(shù)語(yǔ)并沒(méi)有相關(guān)的定義,也沒(méi)有單一的標準分析或化學(xué)測試將助焊劑殘渣分類(lèi)為“低活性”或“高活性”。究其原因是因為電流泄露引起的故障不僅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

 

助焊劑的應用

助焊劑通常應用在以下幾個(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)險最小,這是因為使用鋼板和印刷機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(lái)較大的風(fēng)險。如果使用的助焊劑沒(méi)有得到很好的控制,導致助焊劑的用量過(guò)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(guò)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

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助焊劑的成分及相應預防殘留的對策

 

波峰焊,選擇焊和手工焊接中使用的大多數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(lèi)

 

 

 

溶劑

溶劑的主要作用是溶解焊劑中的各類(lèi)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(lái)確保焊接曲線(xiàn)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(guò)程中完全蒸發(fā)

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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。在波峰焊焊接過(guò)程中,助焊劑可能會(huì )通過(guò)通孔流經(jīng)組件的頂側,也可能流過(guò)保護層,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,但因為它們的存在我們可以得到良好的焊點(diǎn)

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活化劑會(huì )與金屬氧化物反應形成金屬鹽,促進(jìn)潤濕,并且在鹽溶解后形成冶金鍵。焊接過(guò)程中會(huì )逐步的消耗這些酸性物質(zhì),但由于這些反應并不一致,且助焊劑的化學(xué)性質(zhì)和其他不易控制等因素,大多數有機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整到焊接所需的標準量,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(jiàn)的成是松香,化學(xué)改性的松香和合成樹(shù)脂。經(jīng)過(guò)焊接后,它們中的絕大多數形成了可見(jiàn)的殘留物。成膜劑主要起著(zhù)包含活化劑的作用,并防止活化劑溶解在水中

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“低固態(tài)”助焊劑配方幾乎不含成膜劑,幾乎沒(méi)有可見(jiàn)的殘留物。但從理論的角度上來(lái)說(shuō),較多的成膜劑可以減少發(fā)生故障的風(fēng)險,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(lái)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(guò)多的考慮添加劑所帶來(lái)的影響

 
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