免洗錫膏的特點(diǎn) (2): 殘留物腐蝕性機(jī)理分析
免洗錫膏的特點(diǎn) (2): 殘留物腐蝕性機(jī)理分析
免洗錫膏的活化劑，如羧酸與焊盤氧化物反應(yīng)后會(huì)生成酸性離子殘留物。殘留物會(huì)與空氣中的水結(jié)合形成酸性溶液從而腐蝕焊盤。上文講到影響活性劑殘留物腐蝕性的因素有溶解度, 分解溫度, 潮解/風(fēng)化相對(duì)濕度, 官能團(tuán)數(shù)量和分子鏈長(zhǎng)度。本文會(huì)繼續(xù)分析其它影響殘留物腐蝕性的因素。
1. 影響免洗錫膏焊后腐蝕性的因素
1.1 弱有機(jī)酸分解溫度
免洗錫膏有機(jī)酸成分分解溫度高會(huì)使得回流過程中助焊劑有機(jī)酸不能完全揮發(fā)，從而留下更多殘留物。因此適當(dāng)采用低分解溫度有機(jī)酸的免洗錫膏可以改善殘留物問題。Wakeel 等人總結(jié)了一系列羧酸的分解溫度對(duì)殘留物數(shù)量的影響。使用混合有機(jī)酸會(huì)得到更小的分解溫度，并且殘留物數(shù)量極少。例如琥珀酸和戊二酸混合使用會(huì)大大降低分解溫度和免洗錫膏焊接殘留物。
表1.不同助焊劑有機(jī)酸分解溫度對(duì)殘留物的影響。
1.2 溶劑沸點(diǎn)
助焊劑一般都需要加入溶劑調(diào)整錫膏粘度，包括基于揮發(fā)性有機(jī)物的溶劑和不含揮發(fā)性有機(jī)物的溶劑。溶劑會(huì)在焊接過程中完全蒸發(fā)，有研究表示溶劑的沸點(diǎn)會(huì)調(diào)整在150-260℃之間 (Alvarez et al., 2017)。如果溶劑沸點(diǎn)過高 (高于回流峰值溫度), 焊后溶劑會(huì)殘留在焊盤上。
1.3 酸度系數(shù)
酸度系數(shù)表示酸的強(qiáng)度或其在溶液中的電離的趨勢(shì)。較低的酸離解常數(shù)意味酸性離子更易在水中離解，形成溶液酸性更強(qiáng)，從而留下更多的腐蝕性離子性殘留物。Verdingovas等人針對(duì)己二酸、琥珀酸、棕櫚酸、戊二酸和混合活化劑(琥珀酸-己二酸)進(jìn)行焊接表面絕緣電阻測(cè)試。他們發(fā)現(xiàn)棕櫚酸和己二酸的酸度系數(shù)值更高并且泄漏電流最小。
1.4 焊接工藝對(duì)殘留物的影響
目前電子元件封裝用到的焊接工藝有回流焊和波峰焊。如圖1所示，波峰焊生成的殘留物遠(yuǎn)多于回流焊。有機(jī)酸在回流焊過程中會(huì)擴(kuò)散鋪展至焊點(diǎn)四周，因此回流焊能夠減少焊點(diǎn)漏電的發(fā)生。焊接溫度較高對(duì)減少殘留物也有幫助，能夠加速活化劑和溶劑和分解和蒸發(fā)。此外，適當(dāng)?shù)幕亓骱附雍銣貐^(qū)時(shí)長(zhǎng)能夠給予溶劑更充分的蒸發(fā)。
圖 1.不同焊接方式生成殘留物數(shù)量。
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參考文獻(xiàn)
Alvarez, V., Beaulieu, P.Y., Lee, K.W., Nah, J.W. & Turlapati, L. (2017), “No clean flux composition and methods for use thereof”, U.S. Patent Application.
Verdingovas, V., Jellesen, M.S., Rizzo, R., Conseil, H. & Ambat, R. (2013). “Impact of hygroscopicity and composition of solder flux residue on the reliability of PCBA under corrosive conditions”.
Wakeel, S., Haseeb, A.S.M.A., Afifi, M.A., Bingol, S. & Hoon, K.L. (2021). “Constituents and performance of no-clean flux for electronic solder”. Microelectronics Reliability, vol.123.
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