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“免洗助焊劑”還得洗?
上傳更新:2019-05-25

摘自: 賽寶可靠性

基于制程殘留物對產品可靠性的影響,以及對于環境友好、成本效益等綜合因素的考量,許多電子產品都使用了“免清洗助焊劑”,以希望能夠滿足設計和性能要求。愿望是美好的,方法也似乎是可行的,但是實際效果如何呢?

從上個世紀的八十年代始,來自商業和軍工背景的助焊劑專家組就在一起致力于助焊劑標準的研究,并由此產生了一個具有國際影響力的助焊劑規范:J-STD-004。從J-STD-004規范中可以看到,助焊劑分類主要是基于助焊劑活性和鹵化物含量,而不是“免清洗”或者“清洗”。那么生產中常說的“免清洗助焊劑”到底是什么概念?

根據適用情況不同,組裝之后,不同類型的助焊劑有不同的殘留量。IPC-CH-65中對于殘留分類給出了一個量化參考:

 

行業中俗稱的“免清洗助焊劑”是一組助焊劑的統稱,它屬于低殘留助焊劑,目的是在焊接之后有穩定和良好的殘留。因此,在電子組裝作業中清洗與否的標準并不是看用不用免洗助焊劑,而是要針對終端使用環境,具體分析與殘留相關的某個或者某些長期可靠性方面的問題。

于是問題來了,哪些可靠性問題與殘留相關?

 殘留物最直接的影響就是電化學遷移(ECM)。

電化學遷移的主要過程是,焊點或導線上的金屬溶解為導電金屬鹽,在電場作用下,金屬離子通過水層朝著陰極方向遷移,并沉積在陰極;當越來越多的金屬沉積在陰極,金屬枝晶從陰極朝向陽極生長。遷移減小了板面的電氣間隙,并由此帶來短路等可靠性問題。組裝殘留物的存在增加了形成水層的風險,而水層為導電鹽溶解和擴散提供了媒介。在較高的離子污染水平下,發生電化學遷移的風險大大增加。

 

實例1板面離子殘留造成的電化學遷移

2.錫須(Tin Whisker)生長也與組裝殘留物有關。

已有研究表明,將無鉛元器件暴露在85℃,85%RH條件下500h,組裝殘留物濃度相對較高的元器件會生長出相對較長的錫須,而清洗后的元器件錫須生長明顯得到抑制或減少。錫須生長到一定程度,會帶來短路、信號干擾或發生金屬蒸汽電弧等可靠性風險。

實例2 助焊劑殘留物附近焊點的錫須生長

組裝殘留物會增加蠕變腐蝕和電遷移(EM)的風險。

此外,不當的清洗工藝還會帶來材料兼容性問題。

實例3 不當清洗造成的焊點變黑

目前對于評估組裝殘留物可靠性相關的測試規范,行業內廣泛使用和認可的是IPC標準,包括:IPC-TM-650 試驗方法手冊,IPC 6012 剛性印制板的鑒定及性能規范,IPC J-STD-001 焊接的電氣和電子組件要求,IPC-CH-65 印制板及其組件清洗指南……

電子組裝制程的范圍從非常簡單到非常復雜,其中涉及到廣泛范圍的材料。制程中的每一步驟中所使用的每一種材料都會對組件有影響。因此組裝殘留物的可靠性要綜合評估助焊劑及其他殘留物種類、印制板及其組件的可制造性、清洗劑及清洗工藝適用性、材料兼容性等一系列問題,要考慮的要素非常多。

印制電路組件貼裝和結構的高密度化及元器件的微型化,使得相鄰導體間的間距減小、印制板組件上污染物的影響尤其突出。因此,有必要對組裝殘留物及其可靠性影響進行評估,有效降低組裝殘留物帶來的質量風險。

 

 

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