助焊劑殘留的危害及預防

寫在前面

無論使用哪一種助焊劑，我們總會在焊接後的PCB及焊點上能或多或少的找到殘留物，這些殘留物不僅會對成品的外觀產生影響，同時也會留下很多潛在的危險，例如電子產品長時間在高溫潮溼的條件下工作時，助焊劑殘留物就有可能導致線路絕緣老化、腐蝕等諸多問題，進而出現絕緣電阻下降、電化學遷移等

隨著電子行業無鉛化要求的全面實施，與錫膏相伴而生的助焊劑也由松香（樹脂）助焊劑、水溶性助焊劑發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注的問題

什麼是助焊劑

助焊劑是化學物質的酸性混合物，用於在焊接過程中去除金屬氧化物，從而實現良好的焊錫結合。或許您會對“低活性”和“高活性”這兩個助焊劑方面的相關術語有所耳聞，通常它們是用來描述焊接後的助焊劑殘留物是否具有引起清潔相關故障的風險

但從化學的角度來看，這些術語並沒有相關的定義，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”。究其原因是因為電流洩露引起的故障不僅僅取決於助焊劑的化學性質與助焊劑的使用量，電氣的靈敏度和使用環境也會對可靠性造成很大的影響

助焊劑的應用

助焊劑通常應用在以下幾個方面：

1SMT焊膏中的助焊劑

2波峰焊中的液體助焊劑

3手工焊接的液體助焊劑

4焊絲或焊條使用的助焊劑

由於助焊劑的使用量對殘留有很大的影響，因此使用不同的助焊劑及使用量，會造成不同程度的殘留

錫膏助焊劑的風險最小，這是因為使用鋼板和印刷機能很好地控制錫膏助焊劑的使用量。因此SMT中迴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帶來較大的風險。如果使用的助焊劑沒有得到很好的控制，導致助焊劑的用量過多，就會留下較多的助焊劑殘留物，為潛在的化學腐蝕反應創造更有利的條件；控制手工焊接中使用的助焊劑的量也較為困難，過量的助焊劑可能會在元器件附近流動，這就要求操作工人能較為熟練地使用助焊劑

助焊劑的成分及相應預防殘留的對策

波峰焊，選擇焊和手工焊接中使用的大多數液體助焊劑成分主要包括：

溶劑、活化劑、成膜劑、新增劑

這四大類

溶劑

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，且易於使用。在配製溶劑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效能，但所配製的溶劑必須在焊接的過程中完全蒸發

如果溶劑存在助焊劑殘留物中，則會增加發生故障的風險。

在波峰焊焊接過程中，助焊劑可能會透過通孔流經元件的頂側，也可能流過保護層，從而不會暴露在可被蒸發的溫度下，所以我們需要確保將助焊劑施加到元件的暴露於峰值焊接溫度的區域。在手工焊接時我們需要格外注意，確保溶劑的完全蒸發

活化劑

免洗型的助焊劑通常會使用有機弱酸（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險，但因為它們的存在我們可以得到良好的焊點

活化劑會與金屬氧化物反應形成金屬鹽，促進潤溼，並且在鹽溶解後形成冶金鍵。焊接過程中會逐步地消耗這些酸性物質，但由於這些反應並不一致，且助焊劑的化學性質和其他不易控制等因素，大多數有機弱酸在焊接溫度下基本上不會蒸發。因此，我們需要將活化劑的使用量調整到焊接所需的標準量，以免活化劑中的酸性物質造成損害

成膜劑

成膜劑是不溶於水的高熔點化學品，最常見的成分是松香，化學改性的松香和合成樹脂。經過焊接後，它們中的絕大多數形成了可見的殘留物。成膜劑主要起著包含活化劑的作用，並防止活化劑溶解在水中

“低固態”助焊劑配方几乎不含成膜劑，幾乎沒有可見的殘留物。但從理論的角度上來說，較多的成膜劑可以減少發生故障的風險，但不可避免地會使成品有些髒汙

新增劑

新增劑通常只佔助焊劑的小部分。新增劑可以是增塑劑，染料或抗氧化劑。雖然製造商可能會新增化學成分來幫助提高可靠性，但其殘留的影響微乎其微，因此我們可以不用過多的考慮新增劑所帶來的影響