電子焊接中助焊劑免清洗的概念

2021-02-23 現代電子裝聯工藝技術交流平臺

一.什麼是免清洗 

免清洗是指在電子裝聯生產中採用低固態含量、無腐蝕性的助焊劑,在惰性氣體環境下焊接,焊後電路板上的殘留物極微、無腐蝕,且具有極高的表面絕緣電阻(SIR),一般情況下不需要清洗既能達到離子潔淨度的標準(美軍標MIL-P-228809離子汙染等級劃分為:一級≤1.5ugNaCl/cm2無汙染;二級≤1.5~5.0ugNACl/cm2質量高;三級≤5.0~10.0ugNaCl/cm2符合要求;四級>10.0ugNaCl/cm2不乾淨),可直接進入下道工序的工藝技術。

必須指出的是「免清洗」與「不清洗」是絕對不同的2個概念,所謂「不清洗」是指在電子裝聯生產中採用傳統的松香助焊劑(RMA)或有機酸助焊劑,焊接後雖然板面留有一定的殘留物,但不用清洗也能滿足某些產品的質量要求,如家用電子產品、專業聲視設備、低成本辦公設備等產品,它們生產時通常是「不清洗」的,但絕對不是「免清洗」。

二.免清洗的優越性


①提高經濟效益:實現免清洗後,最直接的就是不必進行清洗工作,因此可以大量節約清洗人工、設備、場地、材料(水、溶劑)和能源的消耗,同時由於工藝流程的縮短,節約了工時提高了生產效率。

②提高產品質量:由於免清洗技術的實施,要求嚴格控制材料的質量,如助焊劑的腐蝕性能(不允許含有滷化物)、元器件和印製電路板的可焊性等;在裝聯過程中,需要採用一些先進的工藝手段,如噴霧法塗敷助焊劑、在惰性氣體保護下焊接等。實施免清洗工藝,可避免清洗應力對焊接組件的損傷,因此免清洗對提高產品質量是極為有利的。

③有利於環境保護:採用免清洗技術後,可停止使用ODS物質,也大幅度地減少了揮發性有機物(VOC)的使用,從而對保護臭氧層具有積極作用。

材料要求


⑴免清洗助焊劑

要使焊接後的PCB板面不用清洗就能達到規定的質量水平,助焊劑的選擇是一個關鍵,通常對免清洗助焊劑有下列要求:

①低固態含量:2%以下

傳統的助焊劑有較高的固態含量(20~40%)、中等的固態含量(10~15%)和較低的固態含量(5~10%),用這些助焊劑焊接後的PCB板面留有或多或少的殘留物,而免清洗助焊劑的固態含量要求低於2%,而且不能含有松香,因此焊後板面基本無殘留物。

②無腐蝕性:不含滷素、表面絕緣電阻>1.0×1011Ω

傳統的助焊劑因為有較高的固態含量,焊接後可將部分有害物質「包裹起來」,隔絕與空氣的接觸,形成絕緣保護層。而免清洗助焊劑,由於極低的固態含量不能形成絕緣保護層,若有少量的有害成分殘留在板面上,就會導致腐蝕和漏電等嚴重不良後果。因此,免清洗助焊劑中不允許含有滷素成分。

對助焊劑的腐蝕性通常採用下列幾種方法進行測試:

a.銅鏡腐蝕測試:測試助焊劑(焊膏)的短期腐蝕性

b.鉻酸銀試紙測試:測試焊劑中滷化物的含量

c.表面絕緣電阻測試:測試焊後PCB的表面絕緣電阻,以確定焊劑(焊膏)的長期電學性能的可靠性

d.腐蝕性測試:測試焊後在PCB表面殘留物的腐蝕性

e.測試焊後PCB表面導體間距減小的程度

③可焊性:擴展率≥80%

可焊性與腐蝕性是相互矛盾的一對指標,為了使助焊劑具有一定的消除氧化物的能力,並且在預熱和焊接的整個過程中均能保持一定程度的活性,就必須包含某種酸。在免清洗助焊劑中用得最多的是非水溶性醋酸系列,配方中可能還有胺、氨和合成樹脂,不同的配方會影響其活性和可靠性。不同的企業有不同的要求和內部控制指標,但必須符合焊接質量高和無腐蝕性的使用要求。

助焊劑的活性通常是用pH值來衡量的,免清洗助焊劑的pH值應控制在產品規定的技術條件範圍內(各生產廠家的pH值略有不同)。

④符合環保要求:無毒,無強烈刺激性氣味,基本不汙染環境,操作安全。

⑵免清洗印製電路板和元器件

在實施免清洗焊接工藝中,制電路板及元器件的可焊性和清潔度是需要重點控制的方面。為確保可焊性,在要求供應商保證可焊性的前提下,生產廠應將其存放在恆溫乾燥的環境中,並嚴格控制在有效的儲存時間內使用。為確保清潔度,生產過程中要嚴格地控制環境和操作規範,避免人為的汙染,如手跡、汗跡、油脂、灰塵等。

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