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        助焊剂焊接原理及残留物对PCBA的影响有哪些?

        作者:admin浏览次数: 日期:2016年12月22日 11:15

           由于金属原子距离接近后产生相互扩散、溶解、浸润等作用,因此助焊剂能完美的实现焊接效果。由于金属表面存在的氧化膜和污染物阻碍原子之间相互作用、浸润,因此,如何有效的去除表面氧化膜和污染物是完美焊锡的重中之重。通常情况下,我们一方面要采取措施防止在金属表面产生氧化物,另一方面必须采取去除污染的各种措施和处理方法。但是由于在PCBA生产的各种前端过程乃至于元器件生产的过程中,完全避免这些氧化和污染是很困难的。因此,必须在焊接操作之前采取某些方法把氧化膜和污染清除掉。采用熔剂去除氧化膜具备不损伤母材、效率高等特点,因此能被广泛的用于PCBA的制程中。

          从助焊剂的功用以及微电子组装过程控制的角度而言,助焊剂除了需要满足去除氧化物和污染物的活化性能以外,还要满足非腐蚀性、绝缘性、耐湿性、稳定性、无毒性、无污染等要求。通常而言其主要组份有活性剂、成膜物质、添加剂、溶剂等。为提高助焊剂的助焊能力,往往在其中加入活性物质,如氯化锌、氯化铵、有机酸及其卤化物,有机胺及其卤酸盐,肼类及其卤化物、酰胺类尿素等。它们能通过去除金属表面的氧化物和污染物,使得焊料在母材的金属面上浸润。活性剂的活性大小与其本身结构有关,特别是有机活性剂作用柔和,时间短,腐蚀性小,电气绝缘性能好,得以在电子装联行业广泛使用。像载体一样将各种功能成份溶混在一起,将助焊剂的固体成份溶解成均一的液体,并利用溶剂的扩散流动将溶解的助焊剂活性成分带入焊接件之间的微间隙,确保焊接金属微观表面的清洁。

        了解助焊剂的原理后就可以知道助焊剂残余物残留在PCBA引起的问题,比如容易引起湿气和杂物的吸附凝聚;也容易在生产和寿命周期中受到振动和摩擦的影响产生磨削作用;还有可能造成ICT测试接触不良,影响到测试结果的准确性;同时它通过改变PCBA的附着力导致覆形涂敷的效果受到影响。

          特别是对新兴的光通讯系统而言,助焊剂残余物影响到光信号的吸收和反射,极易造成信号的改变和终止,因此洁净度和共轴调整成为光器件组装自动化的两大挑战。更为严重的是,助焊剂残留物在一定的条件下会离解,这些游离态的离子,将会对PCBA上的金属导体发生化学反应,造成金属的氧化腐蚀,导致金属机械强度的下降甚至元器件引脚和引线的断裂,并最终影响到PCBA功能的正常实现。在高温和电场的作用下,更重要的是助焊剂残留物还有可能会重新排列,直接引起短路或者漏电。对于高频高速电路而言,即使是电路正常,也会由于固体聚合物的分解导致漏电流的产生,介电常数及损耗系数的改变等不良现象,导致信号完整性削弱和功率损失等现象的发生,最终导致产品的失效。

          多年以来,助焊剂残余物的控制及其清洗问题成为为电子组装行业的研究重点,无论是OEM还是CEM,无论是助焊剂厂家还是终端使用客户,都在提高助焊剂性能、扩大助焊剂工艺参数、控制残余物的影响等方面进行了大量的研究工作。但是,在波峰焊助焊剂残余物的影响因素分析方面,特别是在波峰焊工艺参数与助焊剂残余物的关系方面一直缺乏系统的研究。当然对于使用波峰焊助焊剂,我们可以在工艺过程控制时还需要特别注意以下几个特性:

          1、热稳定性:

          当助焊剂除去基板表面的氧化膜之后,在接触锡波之前,必须形成一个保护膜,防止其再度氧化并可以提高传热效率。因此助焊剂必须能承受高温,在焊接前不会分解、蒸发、升华;在焊接之后,一些活性的成分又会分解蒸发,留下无害的物质。

          2、润湿能力和扩散率:

          润湿能力可以保证助焊剂在焊接的时候,隔绝空气,降低焊料表面张力,增加扩散能力。

          3、助焊剂不同温度的化学活性:

          助焊剂的作用就是除去氧化膜,呈现出清洁的表面。但在不同的温度下要求的活性也不一样,比如在常温下,要求助焊剂的呈弱活性,以避免不必要的腐蚀现象发生,只有在焊接的作业温度下才激发应有活性,完成焊接过程。

        总结来说,当助焊剂在无法正常消耗、交互反应后,容易残留于焊点和PCBA表面,常见的残余物有酸类腐蚀液、活性剂(有机卤化物、有机胺、有机酸类)、松香残渣、树脂类残留等。更为严重的是,某些残留物可能是由交链的有机成份或者金属盐组成,难以采用通常的方法去除,对PCBA的长期可靠性产生影响。

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