浅谈助焊剂残留对电子产品的影响和助焊剂清洗剂介绍

 回流焊工艺是一种常用的电子器件连接方法，它通过加热焊接区域，使焊膏熔化并与电路板和电子器件连接。

助焊剂在焊接过程中扮演着重要角色，起到重要作用，它可以提高焊接质量和焊接可靠性。

然而，在焊接过程中，助焊剂的残留却不可避免。据研究表明，助焊剂的残留量可能对表面贴装电子器件的气候可靠性产生影响。

助焊剂残留对电子产品的影响

在湿度暴露期间，由于相邻的反向偏置端子之间的水冷凝，局部腐蚀池很容易在小型PCBA上形成。电化学迁移（ECM）是电子设备中最严重的腐蚀相关故障模式之一。由于金属在腐蚀池中从阳极溶解，溶解的金属离子输送到阴极并沉积在阴极形成树枝状结构的灯丝，长回阳极，这可能导致短路，电子设备中ECM的故障率可高达1-4%。

免清洗助焊剂在电子工业中占据了70-80%，焊接过程后不涉及额外的清洁程序。许多调查报告称，焊接条件不足以完全蒸发或分解助焊剂物质，并且在PCBA表面上观察到大量免清洗助焊剂残留物。

特别是，据报道，助焊剂残留物中的助焊剂活化剂（线性二羧酸）是最具侵蚀性的工艺相关污染，这加速了水分吸附和腐蚀相关问题。

助焊剂的吸湿性降低了水冷凝的相对湿度（RH）水平，电离行为增加了电解质层的电导率。因此，与工艺相关的助焊剂残留物对电子产品的腐蚀起着至关重要的作用，这可能导致间歇性故障，例如ECM枝晶的形成和表面绝缘电阻（SIR）的降低。

SIR测试是一种标准化的电子设计电化学可靠性评估方法，通过在具有定义间距的梳状结构铜轨道上施加直流偏置电压来测量泄漏电流。以前的研究大多是使用免清洗波峰焊剂进行通孔技术。

然而，尽管由于免清洗助焊剂残留，SMT组件上报告了ECM故障，但基于电化学可靠性测试后SMT组件的回流焊剂助焊剂转化报告了有限的研究。据报道，在回流焊接工艺之后，免清洗回流焊剂残留物在SMT PCBA上的低间距高度组件周围扩散或捕获在下方。

该残留物主要含有基础树脂/松香和助焊剂活化剂。基础树脂/松香可作为金属表面助焊剂活化剂的载体和粘合剂。回流焊膏中使用的助焊剂活化剂包括4类，分别是有机酸、有机胺、有机卤素化合物和有机卤化物盐。

在回流焊接过程中，活化剂部分去除金属触点上的氧化膜，以确保熔化焊料合金的可焊性。焊接过程后，腐蚀性活化剂残留物可以被树脂/松香部分的薄膜封装，从而从工艺相关污染的角度达到“免清洗”的目的。

如今，合成树脂被广泛用于回流焊剂配方中，以替代天然松香，因为残留侵蚀较低。聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯-马来酸树脂等是回流焊剂配方中用于合成树脂的商用树脂基材的类型，可以用枞酸等弱有机酸（WOA）进行改性，以获得常规天然松香的功能。

据报道，枞酸改性聚氨酯基聚合物的水解降解发生在60-90°C的玻璃化转变温度，这恰好接近汽车工业中电子产品的使用条件和许多其他标准化测试方法。

因此，事实是，由于湿度相互作用，助焊剂残留物的封装膜可能会降解并导致助焊剂活化剂的释放。因此，在长时间的高温和潮湿暴露下，从封装膜中释放的助焊剂活化剂会触发焊点的腐蚀并降低SIR。

由于SMT将在未来的小型化电子制造中占主导地位，因此了解回流焊工艺相关的助焊剂残留物对电子产品湿度鲁棒性的影响非常重要。

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污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气，通电后发生电化学迁移，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，还有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物，到底哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分，焊后必然存在热改性生成物，这些物质在所有污染物中的占据主导，从产品失效情况来而言，焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必须进行严格的清洗，才能保障电路板的质量。

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