深度解析PCBA助焊劑殘留的危害及預(yù)防

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(duì)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(zhǎng)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(wèn)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(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需要關(guān)注的問(wèn)題

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(xiàn)良好的焊錫結(jié)合?；蛟S您會(huì)對(duì)“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(xiǎn)

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(biāo)準(zhǔn)分析或化學(xué)測(cè)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(duì)可靠性造成很大的影響

助焊劑通常應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

由于助焊劑的使用量對(duì)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(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)。如果使用的助焊劑沒(méi)有得到很好的控制，導(dǎo)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(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(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

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(lái)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(guò)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(guò)程中，助焊劑可能會(huì)通過(guò)通孔流經(jīng)組件的頂側(cè)，也可能流過(guò)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)

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(rùn)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(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

成膜劑是不溶于水的高熔點(diǎn)化學(xué)品，最常見(jiàn)的成分是松香，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(shù)形成了可見(jiàn)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(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(xiǎn)，但不可避免地會(huì)使成品有些臟污

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