IPC CH-65B CHINESE.pdf - 第95页
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 …
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。
4
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。
4
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。
11
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。
12
Lee
4
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
7
。
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。
12
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。
12
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。
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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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解。结果是缺少助焊剂当作保护膜的功能，另外一个结果是当助焊剂润湿孔壁或者通孔时缺少液态
焊料上的绝缘膜功能。第二种结果与通过波峰时，印制电路组装底层和上层无铅焊接温度较大的改
变有关，结果导致在液态焊料能沿孔壁上升并润湿焊盘的上表面前使助焊剂过早凝固。
在波峰焊操作中，活性物质体系必须要提供当单板在焊料波峰中时，熔融焊料能顺利且稳定从非金
属中分离出来的能力。
12
因此，当助焊剂与焊料波峰接触过程中，焊料助焊剂必须要同时展现去污能
力及高度受控的表面能。它必须要快速在表面扩散，替代污染物，构建一个均一的单分子膜，对焊
料波峰来说，代表合适的表面能曲线。这通过使用具有表面活性物质的助焊剂组成来实现，表面活
性物质的特性在焊料助焊剂的酸性环境中已经最优化。
单分子助焊剂膜要保持稳定，在其通过焊料波峰时的
高温过程中，它必须要以一种稳定的结构润湿
和吸附在表面。
12
几种表面活性剂的结合要求控制表面张力和固液界面的界面张力。助焊剂的化学特
性必须改善非金属表面的润湿性能，降低表面张力，进入助焊膜的表面。那样的系统在喷淋时需要
控制助焊剂液滴的尺寸，助焊剂的受控分配，通孔和金属化孔里足够的毛细作用的活性是很关键
的。这种系统将会形成更多的残留物、泡沫、变小的表面绝缘电阻值，需要进行清洗。
8.4.5.1 ⽆铅清洗关联 向无铅制程的改变
要求更为严格的过程控制。更多的I/O数目，渐进的小型
化，更高的可靠性性能和其它一些需求正受到电路板清洁度效果的妨碍。与无铅组装清洗相关联的
需要考虑减轻杂散泄漏和电化学迁移的可靠性风险。
污染物能严重地减小引线和线路抗短路的能力。组装前后的离子及非离子型污染物被认为对电子产
品制造过程中是有害的残留物。局部的污染物也许不会提高整个组装的污染物等级
，但是可能会有
局部的不利影响。
无铅制程的温度，典型的会比共晶锡铅合金高30-40° C，在电子组装过程中，会对材料的结构（例如
层压板和阻焊膜）也会有影响。如果没有选择合适的材料，更高的再流温度会降低层压板/阻焊膜的
性能，使得它们有更差的耐化学性，因此可能会受到严酷清洗过程的不利影响。对元器件来说也一
样。一些最新的元器件用较为便宜的热塑
性材料制成，可能会无法经受得住高的再流温度。
8.4.5.2 清洗⽆铅助焊剂残留物 无铅、免清洗助焊剂由更高分子量助焊剂载体组成，它能改善焊接
过程中的热稳定性和隔氧层。来源于这些更高分子量助焊剂组成的助焊剂残留物，不同供应商的产
品之间有较大程度的差异，形成硬的树脂阻挡层，极大增加了清洗的难度。
为了去除这些在元器件表面和底部硬化的无铅助焊剂残留物，需要更好
溶解能力的清洗剂、更多的
洗涤时间、洗涤温度、洗涤浓度和冲击能量。许多组装因素影响无铅助焊剂残留物的清洗性能。浸
润和液相线区间的热量和时间必须要根据有关元器件的质量、相邻元器件的接近性、焊盘的尺寸和
沿单板传导的热量进 行调 整。焊接过程影响助焊剂组成的热暴露强度，它会影响焊后残留物的硬
度。
更高分子量的残留物和残留物在焊接过程中遇到的瞬
态加热需要增加清洗剂的溶解能力和机械力使
得助焊剂残留物能溶解在清洗剂中。这些引力取决于清洗剂和助焊剂残留物的性质。渗入低间隙需
要一种匹配助焊剂残留物的清洗剂，能把清洗剂喷击到残留物的冲击力、洗涤温度和洗涤时间。
8.4.5.3 助焊剂残留物的量和位置 除了残留物类型，残留物的量和残留物的位置很重要。对需要再
流焊接的表面组装，残留物将会集中到焊点接合部周围或者在元器件下面。元器件和印制线路板之
间的间隙通常都很小，清洗会很困难。对波峰焊组装，更多的助焊剂残留物将会分布在组件的整个
表面，并且液态助焊剂将会流进元器件下面狭小的空间里，或者元器件的本体里面。液态助焊剂也
能流过通孔和大型元器件的下面，液态助焊剂将被夹裹在里面。用户应该要注意，助焊剂残留物由
反应的助焊剂、不反应的助焊剂和凝结的助焊剂蒸汽构成。
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