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260 ° C [ 500° F ] 左右）。在这些温度下，例如氧化反应或者高温分解的化学反应有可能会发生。这在元器件和层压板之间会尤其有问题。这样的反应通常会引起最多只有部分产物可溶于水中。这些反应能发生的程度是时间和暴露温度的函数，也是助焊剂特定的化学特性的函数。这些残留物能在不 …

松香助焊剂通常含有能去除金属表面氧化物膜的活性物质，金属表面将会被焊料所润湿。这些活性

物质通常是胺类氢卤化物、有机酸或者二者的混合物。这些物质在焊接时的高温条件下，有可能会

反应生成不易溶于溶剂或者水基清洗溶剂的物质。这也是白渣问题的原因之一。

松香中的酸和酯类基团会和碱性清洗剂反应生成能溶解于水的类皂物质。这个过程

称为皂化过程。

松香助焊剂通过添加活性物质变得有活性或者更为活泼，这些活性物质通常为胺类氢卤化物或者有

机酸。就其性质而言，如果焊接后这些活性物质允许被留在印制线路组件的话，这些活性物质会导

致电路单元的腐蚀。用户必须清楚意识到并不是所有的松香分子中的酸或者酯类基团可以进行皂

化。如果这些基团不存在，那么这些未反

应的物质就被认为是不可皂化的松香、树脂或者聚合物。

典型的松香中不可皂化的物质含量在4-7%之间。

焊接后，一些残留在印制线路组件污染物是松香化学反应的副产物，比如焊接过程中发生的聚合反

应、高温分解作用及与金属盐的结合反应。如果这很严重，一种白色或者棕褐色的残留物，指白色

残留物或者白色沉积物，有时就能被观察到。由

于它的各种化学形态，它仅在清洗步骤或者暴露在

水或者湿气之后，才能看见，白渣是一种极难以去除的物质。它的出现意味着焊接过程焊接的助焊

剂或者焊膏含有白色残留物前体，在可控制范围之外，不兼容存在于焊接材料与清洗剂之间或者每

个印制线路板或者元器件中的污染物。在很多情况下，这些残留物是液态阻焊膜紫外光固化时固化

不完全的副产物。

松香助焊剂在铜箔表面也会产生变色效应，导致

出现绿色的外观。Tellefsen

得出结论铜箔上含松香

的助焊剂残留物，当暴露于升高的温度和湿度时，由于深颜色的铜松香盐的生成，而变成绿色。因

合成的铜松香盐而获得的高表面绝缘电阻值表明这物质是憎水的，以及即使在极端温度和湿度条件

下也是电绝缘物质。对一些含松香的助焊剂，包括在焊膏中使用的助焊剂来说，这暗示绿色助焊剂

残留物

的存在并不能说明印制电子线路板电可靠性的恶化。

Tellefsen博士的研究显示这些绿色助焊剂残留物不会对电可靠性产生有害影响。其它的研究显示相似

的结论，白色残留物并不总是有害的。单独可视的残留物，不管颜色怎样，不应该被用来做可接收

清洁度的指示物。很遗憾的是，要在有益的可视残留物和有害的可视残留之间做区分是非常困难

的。残留物必须具有化学特征，接着要与在湿度条

件下的电性能测试相关联，再去确定助焊剂残留

物是有益的或者是有害的。

8.4.2 ⽔溶性助焊剂水溶性这个术语并不一定意味着在助焊剂残留物在加热后变成水溶性的，或

者单独溶解在水中。反应会生成有机金属盐的化合物或者矿物质盐。例如，铅盐难溶于水，但是如

果留在单板上，在湿度和大气中二氧化碳的存在下，铅盐会逐渐分解，会导致表面的腐蚀。类似于

一种专门设计的水基

清洗剂的中和剂能用于去除铅盐。

水溶性有机助焊剂（OR类型）由水溶性的有机酸，如柠檬酸或者有机氢卤化物，以及表面活性剂组

成。它们的助焊剂残留物通常难溶于碳氢化合物和其它不含氧的有机衍生物。水溶性助焊剂的配方

变化非常大。它们不像松香型助焊剂里那样有一种常见的成分—松香。鉴于残留物的化学特性，材

料和制程过程必须要去除残留物，

由此联系到松香，把其当作一个首要的考虑方面。可以说能取代

松香的最接近的材料会是高分子量的聚乙二醇，选择通过水来简单去除残留物。大多数有机酸助焊

剂一个很常见的特点是它们极易起化学反应。这对那些高度氧化的元器件和单板容许有很好的焊接

成品率。由于这种反应性，焊接之后的残留物必须完全且快速的去除以避免长期

的腐蚀性、表面绝

缘电阻（SIR）干扰和其它问题。对松香助焊剂也是这种情况，不恰当的焊接条件会改变有机酸助焊

剂残留物的化学结构，使得其不溶于水。由于这些原因，一些用户加入各种不同的材料，比如中和

剂、螯合剂或者往水中加入洗涤剂以增加水溶性助焊剂的清洗能力。

就像它们的名字所表明的，这种类别的助焊剂是水溶性的。然而，焊接后的残留物可能与焊接前

的助焊剂所显示的

那样，有一样的水溶解性。焊接过程中，助焊剂暴露在非常高的温度下（通常在

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260°C[500° F]左右）。在这些温度下，例如氧化反应或者高温分解的化学反应有可能会发生。这在

元器件和层压板之间会尤其有问题。这样的反应通常会引起最多只有部分产物可溶于水中。这些反

应能发生的程度是时间和暴露温度的函数，也是助焊剂特定的化学特性的函数。这些残留物能在不

用放大设备的情况下很容易地看到，但是在放大设

备下观察，似乎已经完全清洗干净的残留物也依

旧会存在于组件中。在这种情况下，可以通过使用离子萃取电阻率测试仪或者表面绝缘电阻测试仪

来检测这些残留物。

8.4.3 合成型活性助焊剂（更为确切的ORH0或者ORH1）合成型活性助焊剂是基于合成材料，这些

合成材料在化学性能上与松香没有关系。它们被开发主要用于改善松香助焊剂的性能。松香是种天

然的材料，其组成和性能存在固有的可变性。合成型活性助焊剂在焊接方面有优良的性能，但是助

焊剂残留物一定要去除掉。最初待去除的配方是含氟利昂溶剂的，它们能被半水基或者其它溶剂基

的清洗剂去除掉。合成型助焊剂的活性物质在本质上与在松香助焊剂中发现的活性物质是相似

的。

这些助焊剂是由两种或者多种合成有机化合物混合而成。它们常常被配成活性助焊剂，因此，必须

要被完全地去除掉。合成型活性助焊剂的残留物很容易溶于有机溶剂，可能或者不能溶于水。要很

小心的选择清洗剂，因

为酸性的助焊剂残留物会耗尽有机清洗溶剂中的酸性受体（如果存在），会导

致设备成酸性环境。

高活性的非松香助焊剂-合成型活性助焊剂被配成克服松香型助焊剂固有的可变性，与高度氧化的金

属表面起反应，消除白色残留物，最大程度的利用有稳定溶剂的清洗剂，稳定剂等同于CFC113/甲

醇共沸物。它们不含松香，并且它们的残留物很容易溶解于特定的有机溶剂

。残留物特别容易反

应，在焊接之后应该完全被去除掉以避免腐蚀失效。合成型活性助焊剂残留物，不像松香助焊剂的

残留物那样变成硬的，应该在焊接后的一小时后被去掉以防止腐蚀。

8.4.4 低固残留（免清洗）助焊剂这种类别的助焊剂由含质量百分比为2-5%的固体物质或者非挥

发性物质组成。有一种观点，因为这种助焊剂的残留物不会对电性能、管脚可测试性产生不利影

响，和/或者它

们几乎不可见，它们可能安全地留在组件上。这不一定是一个有充分根据的假设。为

了保证助焊剂足够的活性，某些低固残留助焊剂与常规的助焊剂相比较，活性物质和松香的比例会

高很多。因此，要证明特定助焊剂的残留物是非腐蚀性的，并且暴露在服务环境下也依然如此，就

很关键。

不像在先前章节中所讨论的，低固残留助焊剂被配成焊接后留下极少或者没有残留物的

形式。因为

这样的目的就是为了避免清洗，根据J-STD-004定义的，这些低固残留助焊剂首先应该满足“L”类

别，而不是标号为“M”活性类别的。对这些低固残留物而言，残留物的非腐蚀性或者有益的特性

使基于假设的理解是很重要的，助焊剂达到一个最低的温度，通常在群焊过程中获得，助焊剂会由

一种导电的液体状转变为一种有利的固

态物质。对于加入到焊膏中的助焊剂，这种转变实际上能保

证在再流焊过程中，助焊剂能接触到熔融的焊料。然而，在手工焊接操作中，如果液态的助焊剂加

入是当作一种焊接助剂，那么这就会是一个很大的风险，因为这么多助焊剂很有可能会超出烙铁头

尖端热效应的范围。

低固/免清洗助焊剂可能会用于包含或者不包含清洗步骤的组装过程中。第七章列出了制造商为什么

会选择免清洗助焊剂的原因。要理解何时

把低固残留助焊剂当作一种真正的免清洗材料是很关键

的，它必须是一体化的、优化的及严格受控的组装过程中的一部分，能减少所有其它形式的组件残

留物。它是一个较改变助焊剂及消除清洗更为复杂的问题。

为维持一个低固含量及保证足够的助焊剂活性，活性物质可能常常会是助焊剂固体成分中的主要部

分。因为这些不寻常的比例，你不可能依靠这些更为惰性的固体去封包活性

物质的残留物。事实

上，一些研究已经表明表面绝缘电阻值降低是最初所用助焊剂量的函数，推断出过多的焊后残留物

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助焊剂可能会导致电性能问题。因此，控制所用助焊剂的量就很重要。通常，单板的清洁度由清洗

材料和清洗过程的有效性所控制；这里，这种控制在助焊剂的使用阶段是直接的，因为没有焊后清

洗的过程。许多不同的应用技术都已经是可商用化的，每种技术都会有它自己的优点和缺点清单。

8.4.5 ⽆铅和⼩型化对组装残留物的影响无铅合金和各种不同助焊剂的化学特性的兼容性被认为

是很重要的，并且

由处理能力中的特性所决定，包括储存时间和黏附时间，焊接能力，包括锡珠、

润湿性能和焊接接合处的外观。

总的来说，锡银铜无铅合金显示出较差的润湿性能。为了获得与锡

铅共晶合金润湿性能相当的效果，需要更为活泼的助焊剂化学特性。

可焊性是焊接接合处被熔融焊料润湿程度的一种度量方式，并且在所有的焊接过程中也是一个需要

继续考虑的方面，尤其是整个制造业向无铅转换的时候。

助焊剂必须要去除PCB和元器件表面的氧

化物，助焊剂是必要的，促进形成合适的合金形态，并且充当一种热的转换媒质，确保合适的焊接

温度。焊料表面越清洁，需要用越少的活性物质去焊接元器件。

Lee

列举了无铅免清洗助焊剂成分满足需要的特性：

•降低的挥发性。

• 无卤。

•更强的助焊能力。

•更高的残留物电阻率。

•更强的抗氧化和抗碳化能力。

•更高效的氧化阻挡层。

•更低的活化温度。

• 焊料开始熔化时更慢的润湿速率。

•更少的溅射。

•更好的探针穿透能力。

• 焊料冷却时的诱导成核能力。

•更好的抗坍塌性能

。

对一个免清洗过程，对残留物的目的就是形成一个硬的阻挡层，能够将电路密封，与暴露的离子型

污染物隔离开。对高可靠性产品的供应商来说，很多都选择清洗免清洗助焊剂残留物。清洗剂有一

个直接的优点，大部分的免清洗助焊剂成分都是能被清洗干净的。

为无铅设计的助焊剂成分由多种聚合物类型和性能改变的添加剂组成。

添加剂影响系统的流动性、

溶剂的滞留性能、长期和短期介电性能、热行为和清洗性能。维持所有需要的产品属性，以及使最

上层焊接性能最大化的关键在于透彻地理解这些聚合物和特定的改性添加剂的性能之间的相互作

用。

共晶锡铅合金的助焊剂组成的技术已经被很好的理解和掌握。

对无铅锡银铜合金需要更高的焊接温

度，有机溶剂必须具有热稳定性以减少用于焊接元器件活性物质的等级。一个关键的问题是缺乏热

稳定性，因此就需要更具活性的助焊剂组成。因此，在共晶锡铅焊接过程中，助焊剂残留物要足够

良性的，并且在优化的免清洗组装过程中使用，而在更高的无铅温度下，并不一定恰好无害，转为

需要清洗就很有必要，或者在最低限度地

，在更高的再流条件下，使一种不同助焊剂化学特性的技

术指标最优化。

随着焊接温度的升高，助焊剂材料经历物理和化学特性的变化，比如易挥发组成成分的挥发、表面

能和熔融黏度的变化。

在早期，焊料助焊剂的作用通过焊料波峰的擦洗作用取代，最后将材料热分

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