漲知識 | 助焊劑殘留為何會導致電子故障？（一）
摘要
無論使用何種助焊劑，總會在焊接后的PCB及焊點上留下或多或少的殘留物，這些殘留物不僅影響PCBA的外觀，更可怕的是構成了對PCB可靠性的潛在威脅；特別是電子產品長時間在高溫潮濕條件下工作時，殘留物便可能導致線路絕緣老化以及腐蝕等問題，進而出現絕緣電阻（SIR）下降及電化學遷移（ECM）的發生。隨著電子行業無鉛化要求的全面實施，相伴錫膏而生的助焊劑也走過了松香（樹脂）助焊劑、水溶性助焊劑到今天廣泛使用的免洗助焊劑的發展歷程，然而其殘留物的影響始終是大家尤為關心的方面。
焊接有四種主要方法
• 表面貼裝回流焊接（SMT）
• 全板波峰焊接
• 選擇性焊接
• 手工焊接
每種方法都會留下不同程度的風險，導致存在助焊劑殘留物，可能會導致故障。SMT焊接方式的風險最低，而使用液體助焊劑的風險最高。了解應用過程，助焊劑中的成份以及助焊劑製造商的建議可以極大地提高電子設備的可靠性。
什么是助焊劑？
助焊劑是指能夠去除PCB表面、焊料本身的氧化物或表面其他污染，濕潤被焊接的金屬表面，同時在焊接時保護金屬表面不被再次氧化，減少熔融焊料的表面張力，促進焊料擴展與流動的化學物質。其作用是，輔助熱傳遞、去除氧化物、降低表面張力及防止再氧化。
您可能會聽到“低活性”和“高活性”這兩個術語，以描述焊接后的助焊劑殘留物是否具有引起清潔相關故障的風險。但是，從化學的角度來看，這些術語沒有準確定義，也沒有單一的標準分析或化學測試將助焊劑殘渣分類為“低活性”或“高活性”。
這是因為泄漏電流引起的故障不僅取決于助焊劑的化學性質和施加的助焊劑的量，而且電氣靈敏度和使用環境也會對可靠性產生重大影響。波峰焊，選擇焊和手工焊接中使用的大多數液體助焊劑成份包括：
• 溶劑（通常是酮類、醇類及酯類的混合物）
• 活化劑
• 成膜劑
• 添加劑類
活化劑和成膜劑對失效風險的影響比其他因素更大。
活化劑
作用：清潔焊接表面，降低表面張力的作用。免洗型的助焊劑通常會使用有機弱酸（WOA）作為活化劑。一部分弱酸為戊二酸，琥珀酸和己二酸。活化劑的存在使焊劑殘留物具有風險，因為它們是酸性的，但對于獲得良好的焊點來說是必備的。它們與金屬氧化物反應形成金屬鹽，促進潤濕，并且在鹽溶解后形成冶金鍵。在焊接過程中逐步消耗酸性物質，該酸可能會用于其他有污染或分解反應的反應中，但這些反應并不一致，取決于助焊劑的化學性質和其他不易控制的因素。大多數有機弱酸在焊接溫度下基本上不會蒸發。因此，重要的是將活化劑的量（和助焊劑）調整到良好焊接所需的最小量。
溶劑類
溶劑的主要作用是溶解焊劑中的所有成份，使之成為均勻的黏稠液體，易于使用。有時，可以使用幾種具有不同沸點的溶劑來確保焊接曲線的不同溫度階段保持物理性能，必須在焊接過程中完全蒸發。如果溶劑存在助焊劑殘留物中，則會增加發生故障的風險。重要的是要確保僅將助焊劑施加到組件的暴露于峰值焊接溫度的區域。在波峰焊接過程中，助焊劑可以通過孔流到組件的頂側，也可以在保護層下流過，從而不會出現在在高溫下。手工施加的液體助焊劑可能會特別成問題，人為的因素影響很大。
添加劑
添加劑通常只占助焊劑的小部分。它們可以是增塑劑，染料或抗氧化劑。雖然製造商可能會添加化學成分來幫助提高可靠性，但其殘留的影響微乎其微。
文章來源：https://mp.weixin.qq.com/s/ShPusrQsc99jnLZ-3tRDrA
