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低残留或免洗助焊剂与锡膏
2003-12-21    Ray P. Prasad       点击: 7631
低残留或免洗助焊剂与锡膏

  许多公司,特别在欧洲,认为松香(R和RMA)助焊剂是免洗的,一般都不作清洗。这松香是粘性的,但不会引起任何可靠性的问题,特别是不含卤化物的(R助焊剂)。为了避免针床式测试问题,有时只是在板的底面用刷子清洗。可是,在美国,松香助焊剂通常要求清洗,以满足清洁度要求(外观、离子和表面绝缘阻抗)。因此,欧洲人已成为免洗改革的先锋。

  自从禁止氯氟甲烷(CFC, chlorofluorocarbons)以来,免洗助焊剂在世界范围内变得比要求清洗的助焊剂更普遍。在美国,几家主要的公司,如英特尔(Intel),北方电信(Northern Telecom),AT&T等,都采用了免洗助焊剂和锡膏。AT&T是使助焊剂残留最小的精密助焊剂喷雾概念的发明者, 是最早几家使用免洗助焊剂和锡膏的公司之一。可是,免洗助焊剂的使用在军事和高可靠性的应用中很少。

  松香(树脂,colophony)是作为松香助焊剂中的固体使用的。松香中的松香酸(abietic acid),和卤化物(如果使用的话)一起作为活性剂使用。在免洗助焊剂中,使用的是人造树脂,如pentaerythritol tetrabenzoate。 pentaerythritol tetrabenzoate的化学结构具有低离子,由于焊接期间它会分解,所以留下极低的残留物。这些人造树脂通常在低于100°C以下不与金属氧化物反应,但温度高于100°C时反应迅速 — 它们挥发与分解快。和松香一样,在水中的可溶性低。

  免洗助焊剂按不同程度(1~35%)的人造树脂,通常叫做固体,来配方。高固体含量的免洗助焊剂将在板上留下过量的残留物,可能在外观上不可接受,尽管它们通过了电气测试。可是,它们提供良好的可焊性,而且不要求为回流焊接使用惰性气体环境。另一方面,有的免洗助焊剂将不会留下任何可见的残留物。这种免洗助焊剂也叫做低固体助焊剂(LSF, low-solids fluxes),或低残留助焊剂(LRF, low-residue fluxes)。现在,该趋势正在走向5%、2%、甚至1%固体含量的低残留助焊剂。这些很低固体助焊剂具有低残留和低腐蚀的优势。

  免洗锡膏的固体含量没有象液态助焊剂那么低,因为锡膏必须含有一些胶凝剂,来防止锡粉坐落在助焊剂和溶剂中。尽管这些这些胶凝剂数量上非常小(大约0.5%),但它们会在板上留下比液体助焊剂多的残留物。

  免洗助焊剂通常是无卤的。它们得到的焊接速度或效力是来自非卤添加剂,如低分子量的二羧酸(dicarboxylic acids)或胺(amines)。这些添加剂的残留物在焊接期间分解,具有很低的腐蚀性。

  使用免洗助焊剂和锡膏的驱动力是,它们节省的不仅是清洁成本,而且有固定资产开支和生产空间。另外,环境上的考虑是大多数公司的关注。CFC在多年使用后已经被禁止,同样地,今天可接受的半水洗和水洗方法可能会在将来引起处理的问题。在一个封闭循环系统,可能不能通过排水系统排出废水,但过滤后的重金属和锡球最终都需要处理。

关注免洗助焊剂
  免洗助焊剂也不是没有问题。例如,免洗助焊剂不要求板的清洗,但是诸如波峰焊接盘和模板等夹具是要求清洁和废水处理的。可是,它们不会引起象助焊剂与锡膏要求清洁的、与环境有关负责的关注。

  了解免洗助焊剂或锡膏的使用不是简单的插入过程是很重要的。免洗锡膏和助焊剂要求一个非常干净的装配环境,和良好的板与元件的可焊性。这意味着供应商也需要维持一个清洁的过程,以保证可焊的板与元件。

  为了充分利用免洗助焊剂的优势,要求改变公司的企业文化。例如,工作环境需要很干净。可能到达PCB的洗手液和化妆品必须受到控制。为了使用活性不如水溶或RMA助焊剂的免洗助焊剂和锡膏,要求采取保证板与元件有良好焊接性能的工艺步骤。

  免洗工艺要求制造程序中的许多改变,不管使用的助焊剂类型。免洗助焊剂不允许不小心的处理板,或使用焊接性不够完美的元件和板。可是,做好充分准备,向免洗助焊剂的改变可能是一个有非常效益的经验。

Ray P. Prasad is author of the text book Surface Mount Technology: Principles and Practice. He is also founder of the Ray Prasad Consultancy Group which specializes in helping companies establish strong internal SMT infractructure. Contact him at P.O. Box 21917, Portland, OR 97225; (503) 297-5898; Fax: (503) 297-0330; Web site: www.rayprasad.com.

责任编辑: skylee
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