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深度解析PCBA助焊剂残留的危害及预防

作者:博维科技 时间:2022-04-21 15:26

无论使用哪一种助焊剂,我们总会在焊接后的PCB及焊点上能或多或少的找到残留物,这些残留物不仅会对成品的外观产生影响,同时也会留下很多潜在的危险,例如电子产品长时间在高温潮湿的条件下工作时,助焊剂残留物就有可能导致线路绝缘老化、腐蚀等诸多问题,进而出现绝缘电阻下降、电化学迁移等

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随着电子行业无铅化要求的全面实施,与锡膏相伴而生的助焊剂也由松香(树脂)助焊剂、水溶性助焊剂发展到今天广泛使用的免洗助焊剂,然而助焊剂的残留物的影响仍是各贴片厂需要关注的问题

 

什么是助焊剂

助焊剂是化学物质的酸性混合物,用于在焊接过程中去除金属氧化物,从而实现良好的焊锡结合?;蛐砟岫?ldquo;低活性”和“高活性”这两个助焊剂方面的相关术语有所耳闻,通常它们是用来描述焊接后的助焊剂残留物是否具有引起清洁相关故障的风险

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但从化学的角度来看,这些术语并没有相关的定义,也没有单一的标准分析或化学测试将助焊剂残渣分类为“低活性”或“高活性”。究其原因是因为电流泄露引起的故障不仅仅取决于助焊剂的化学性质与助焊剂的使用量,电气的灵敏度和使用环境也会对可靠性造成很大的影响

 

助焊剂的应用

助焊剂通常应用在以下几个方面:

1

SMT焊膏中的助焊剂

2

波峰焊中的液体助焊剂

3

手工焊接的液体助焊剂

4

焊丝或焊条使用的助焊剂

由于助焊剂的使用量对残留有很大的影响,因此使用不同的助焊剂及使用量,会造成不同程度的残留

锡膏助焊剂的风险最小,这是因为使用钢板和印刷机能很好地控制锡膏助焊剂的使用量。因此SMT中回流焊助焊剂残留物所造成的故障较少

而波峰焊和手工焊接中所使用的液体助焊剂则会带来较大的风险。如果使用的助焊剂没有得到很好的控制,导致助焊剂的用量过多,就会留下较多的助焊剂残留物,为潜在的化学腐蚀反应创造更有利的条件;控制手工焊接中使用的助焊剂的量也较为困难,过量的助焊剂可能会在元器件附近流动,这就要求操作工人能较为熟练的使用助焊剂

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助焊剂的成分及相应预防残留的对策

 

波峰焊,选择焊和手工焊接中使用的大多数液体助焊剂成分主要包括:溶剂、活化剂、成膜剂、添加剂这四大类

 

 

 

溶剂

溶剂的主要作用是溶解焊剂中的各类成分,使之成为均匀、黏稠的液体,且易于使用。在配制溶剂时可以使用几种具有不同沸点的溶剂来确保焊接曲线的不同温度阶段保持物理性能,但所配制的溶剂必须在焊接的过程中完全蒸发

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如果溶剂存在助焊剂残留物中,则会增加发生故障的风险。在波峰焊焊接过程中,助焊剂可能会通过通孔流经组件的顶侧,也可能流过?;げ?,从而不会暴露在可被蒸发的温度下,所以我们需要确保将助焊剂施加到组件的暴露于峰值焊接温度的区域。在手工焊接时我们需要格外注意,确保溶剂的完全蒸发

 

活化剂

免洗型的助焊剂通?;崾褂糜谢跛幔╓OA)作为活化剂。其中一部分弱酸为戊二酸,琥珀酸和己二酸。虽然这些酸性成分使焊剂残留物具有风险,但因为它们的存在我们可以得到良好的焊点

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活化剂会与金属氧化物反应形成金属盐,促进润湿,并且在盐溶解后形成冶金键。焊接过程中会逐步的消耗这些酸性物质,但由于这些反应并不一致,且助焊剂的化学性质和其他不易控制等因素,大多数有机弱酸在焊接温度下基本上不会蒸发。因此,我们需要将活化剂的使用量调整到焊接所需的标准量,以免活化剂中的酸性物质造成损害

 

成膜剂

成膜剂是不溶于水的高熔点化学品,最常见的成是松香,化学改性的松香和合成树脂。经过焊接后,它们中的绝大多数形成了可见的残留物。成膜剂主要起着包含活化剂的作用,并防止活化剂溶解在水中

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“低固态”助焊剂配方几乎不含成膜剂,几乎没有可见的残留物。但从理论的角度上来说,较多的成膜剂可以减少发生故障的风险,但不可避免地会使成品有些脏污

 

添加剂

添加剂通常只占助焊剂的小部分。添加剂可以是增塑剂,染料或抗氧化剂。虽然制造商可能会添加化学成分来帮助提高可靠性,但其残留的影响微乎其微,因此我们可以不用过多的考虑添加剂所带来的影响

 
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