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選擇正確的助焊劑:不同類型助焊劑的優缺點(下)
上傳更新:2017-06-05

2017-06-05 摘自actSMTC

助焊劑的優缺點

       助焊劑的一個最重要特性是它的活性和形成好焊點的能力:快速、充分潤濕引線、孔洞和焊盤,留下牢固結實的焊點。在通常情況下,助焊劑的活性越高,焊接的效果就越好,工藝窗口就越寬或越好。全固態松香助焊劑,尤其是水溶性助焊劑的焊接性能非常出色,這在很大程度上取決于它們的活性和豐富的化學成分,使助焊劑在整個焊接過程中始終很好地保持性能。

      與水溶性助焊劑和全松香助焊劑一樣,低固含量免清洗助焊劑沒有去除或徹底去除氧化物。但是,它們中幾乎沒有能夠在整個焊接工藝中始終保持化學性質的成分。因此,它們的工藝窗口通常都窄到令人難以置信。

水溶性助焊劑

      水溶性助焊劑是非常棒的焊接材料,可以得到最理想的焊接結果。水溶性助焊劑中含有大量活性化學成分,它們可以很容易地清洗正在等待焊接的金屬,并且在焊接過程中基本上不會被燒掉。不過,這些化學成分通常都有很強的侵蝕性、腐蝕性和持久性,它們的化學反應在焊接后會持續很長時間。他們基本上都被列入ORH類或INH類,必須通過受到嚴密監控的機器清洗工藝把殘留物從焊接的電路板上徹底清洗掉。任何殘留的離子污染都很可能會造成災難性的現場故障,所以清洗工藝必須非常徹底地清洗電路板。在通常情況下,經過清洗的電路板要定期進行離子污染測試,通常使用的是某種類型的離子譜法或離子污染測試儀。

      如果沒有及時把電路板上的助焊劑殘留物清洗掉,腐蝕的有害影響甚至在電路板還未出廠就可能發生。下面是在電路板離開生產線兩小時后拍到的水溶性助焊劑腐蝕的照片。水溶性助焊劑殘留物污染引起的另一種潛在的故障模式是生長樹突,樹突是呈毛發狀生長的金屬須,可能會在相鄰的導體間形成并造成短路。

水溶性腐蝕

樹突(Trace實驗室提供照片)

       有一點必須清楚,幾十年的實踐證明清洗水溶性助焊劑的清洗系統是十分有效的,但運行這種清洗工藝非常昂貴,并且還要占用寶貴的車間空間。不過,水溶性助焊劑中的侵蝕性化學成分需要使用耐腐蝕的助焊劑涂敷器,它們還會腐蝕那些難以保持清潔的設備。

 

      含侵蝕性化學物質的水溶性助焊劑需要耐腐蝕的助焊劑涂敷器,助焊劑會侵蝕設備,這些設備很難保持干凈清潔。

      由于這些原因,很多制造商都不使用水溶性助焊劑,我們也建議要盡可能避免使用水溶性助焊劑。

松香助焊劑

      全松香助焊劑也能提供極好的焊接效果,它清洗等待焊接的金屬的能力和在焊接過程中自始至終保持性能的能力和水溶性助焊劑不相上下。不過,與水溶性助焊劑相比,不同的是它們不會腐蝕和損壞產品。事實上,如果用全松香助焊劑替代水溶性助焊劑的好處是,在焊接期間和焊接后,作為?;ず肝鈉琳?,松香能裹住離子殘留物,使它們不能移動,而且不能進行有破壞性的反應。

      但是,松香會在電路板上留下殘渣,還可能污染制造設備,這也是需要把這類助焊劑從電路板上清洗掉的主要原因,這個問題要比水溶性助焊劑的可靠性問題重要得多。盡管如此,鑒于對現在的電子產品的要求很高,在嚴酷的環境下,松香殘渣也有導致故障的可能。

圖5.焊接完成后的助焊劑殘渣(資料來源:www.lo-teck.co.uk)。

       運行松香清洗工藝可能會非常昂貴,不僅如此,松香清洗工藝通?;剮枰褂媚持秩薌?,這會使問題變得復雜。無論如何,松香的好處足以使它進入低固含量免清洗助焊劑的行列。

低固含量免清洗助焊劑

      大多數制造商都知道,使用下面這些類型的助焊劑可以省掉清洗工藝。顧名思義,這些助焊劑的化學成分比較少,活性比較低,要使它們的焊接結果達到與前面所述的助焊劑類型的水平,將面臨更多的挑戰。

 

與IPC標準相關聯的低固含量/免清洗助焊劑(原圖)

 

與IPC標準相關聯的低固含量/免清洗助焊劑(翻譯圖)

酒精基松香低固含量免清洗助焊劑

     最初的低固含量免清洗助焊劑基本上都是含松香的助焊劑,只是其中的松香的含量比較少。現在的這些助焊劑要復雜得多。但是,助焊劑的基本原則是包含比較少的化學成分,在焊接完成后電路板上只會留下很少的非活性化學物質,這樣就不需要清洗電路板。因此,除了全松香助焊劑中含有35%的固體之外,低固含量助焊劑的固體含量在1.5%到8%。由于化學成分比較少,現在的問題變成助焊劑中要有足夠的活性化學成分才能成為有效的助焊劑。

      需要注意的是,低固含量助焊劑不是對每一個人或對每一種應用一定都是免清洗的。相同的助焊劑和殘留物,在一種應用中可能非常安全,但它們在另一種應用中也許就是有害的。在客戶、產品的設計者等與產品有關的人員中,只能由了解產品最終使用環境要求的人來確定哪一種低固含量助焊劑對他們的產品來說才是真正的免清洗助焊劑。

      實際上,使用松香,哪怕是少量松香,都是避免通過簡單地添加化學活性成分來提高助焊劑性能的一種辦法。在眾多低固含量助焊劑中,松香都是關鍵的化學成分,這是因為它能夠在焊接過程中?;で逑垂慕鶚艉駝廡┲訃林瀉坎歡嗟幕鎦?。與不含松香的助焊劑相比,松香可以使助焊劑承受更高的溫度、在高溫下暴露更長的時間。助焊劑中含有松香,在焊接完成后你可能會看到比較多的殘留物,并且你還會認為所有殘留的化學物質都包裹在松香中。即便如此,有些客戶還是能找到少許留在電路板上的殘留物,這些的殘留物正是他們不希望看到的,或者可能是比較不安全的。在這種情況下,要對電路板進行最后的多次清洗,或者按照客戶的要求把這些低固含量助焊劑的殘留物從電路板上清洗掉。

       這些助焊劑不僅在長時間加熱/預熱暴露過程中或高溫工藝中表現良好,它們在低溫加熱應用中或者短時間的工藝中的表現也很好,這是因為助焊劑的酒精迅速揮發,幾乎可以立即開始焊接。

酒精基無松香低固含量免清洗助焊劑

      為了部分解決這個問題,大多數助焊劑制造商提供完全沒有松香的低固含量助焊劑,這種助焊劑能使它的活性在焊接時更加徹底地釋放出來,只留下非常少的殘渣。但是,由于它們中的化學物質沒有松香包裹,這些助焊劑往往不能持續很長時間。對于選擇焊,這可能是個問題,因為在某些情況下,選擇焊的加熱升溫時間或保持在高溫下的時間可能相對比較長。在選擇焊工藝中,這些助焊劑可能在焊接過程中就消耗殆盡了。在這種助焊劑中保留少量松香不僅有助于解決助焊劑的耐熱問題,還可以把留下來的離子殘渣包裹起來。出于這個原因,大多數低固含量助焊劑中會含有一些數量不多的松香或等效合成物。

      如果你的產品類型非常相似,運行程序的時間一般都很短,或者不需要大量的預熱,并且要確保殘留物盡可能少,那么,這些助焊劑的效果會非常好。你可以采用這種工藝得到很好的結果。

無揮發性有機化合物低固含量免清洗助焊劑

      所有無揮發性有機化合物低固含量助焊劑的共同點是它們都不含松香,但是,由于它們都是水基的,是用來處理熱暴露時間比較長的焊接的助焊劑,因此活性可能會高一些。但是,水基助焊劑的問題可能在于它們是水基的,需要更多的熱量來把水蒸發掉,并且可能會迫使你的預熱周期比其他非水基助焊劑的長,從而增加整個加熱周期的時間。

      如果你的主要組裝業務是處理大量電路板和高溫加熱程序或工藝,無揮發性有機化合物助焊劑的效果也許是最好的,這是因為要花比較長的時間把水蒸發掉,它們的活性可能會更高一些。

優點和缺點總結

      由于上述這些原因,對于選擇焊,選擇一些含少量松香或等效合成物的低固含量免清洗助焊劑通常是比較理想的選擇。當你有許多不同的產品和組裝程序,而這些產品和組裝程序需要不同的焊接溫度或不同的升溫時間時,它們的工藝窗口比較寬,能夠提供更多的成功機會。

       助焊劑殘留物的安全性問題對所有的產品或應用不具有普遍性。電路板上是否允許有助焊劑殘留物,這取決于產品的要求,產品最終的使用環境和根據設計要求的測試。

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