第七章再流焊接后出現(xiàn)的ＳＭＴ問(wèn)題

了

再流焊接后出現(xiàn)

的ＳＭＴ問(wèn)題

　　這章包括ＳＭＴ的焊膏再流后的主要問(wèn)題，主要強(qiáng)調(diào)的是助焊劑殘留物對(duì)可靠性的影響和對(duì)

隨后的制造過(guò)程的影響。

７．１白斑

　　　　白斑是焊接清洗后仍留在印制板上的助焊劑殘留物。清洗可用含水系統(tǒng)的，或有機(jī)溶劑系統(tǒng)

的清洗劑。一般來(lái)說(shuō)，雖然白斑也會(huì)呈現(xiàn)出黃，灰或褐，它們大部分都會(huì)在焊點(diǎn)上面或其

周圍出現(xiàn)帶白的薄膜或固體的微小的有機(jī)粒斑，參看圖７．１。在一些情況下，白斑會(huì)在焊點(diǎn)周

圍的阻焊膜上呈現(xiàn)白的薄膜，特別是在細(xì)間距ＱＦＰ相鄰焊點(diǎn)之間區(qū)域里。

　　　　圖７．１?。叮常樱睿常罚校夂更c(diǎn)的圖片：　?。ǎ保└蓛舻暮更c(diǎn)（１００Ｘ，上圖），（２）有白斑的焊點(diǎn)（１００Ｘ，中圖），（３）

焊點(diǎn)特寫鏡頭下看到的白斑（２００Ｘ，下圖）。

１７１

再流焊接工藝及缺陷偵斷

ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩ－

　　　　白斑的組成是相當(dāng)復(fù)雜的。可以是助焊劑本身，或是碳化的助焊劑成分，或是助焊劑與金

屬、清洗劑、板層壓材料或阻焊膜等反應(yīng)的產(chǎn)物。Ｌｅａ　［ｌ］總結(jié)白斑的成分是（ｌ）聚合松香物，

（２）氧化松香物，（３）水解松香物，（４）層壓材料／助焊劑相互反應(yīng)物，（５）焊料／活化劑相互反應(yīng)物，

（６）松香酸鹽，（７）焊料／溶劑相互反應(yīng)物，（８）層壓材料的鹵化物／助焊劑相互反應(yīng)物，（９）流變性

添加劑，和（１０）含水清洗劑。

　　　　對(duì)于不能溶解的助焊劑殘留物出現(xiàn)白顏的原因之一是“光散射”的效應(yīng)。清洗前，助焊劑

殘留物通常呈現(xiàn)出透明的或半透明的固體。在清洗期間，清洗劑萃取的或除去的只是殘留物的一

些可溶解的成分，把不能溶解的如泡沫、松散結(jié)構(gòu)等部分留下來(lái)。由于泡沫松散結(jié)構(gòu)的光散射導(dǎo)

致白的外表。

　　　　根據(jù)白斑的性質(zhì)，消除白斑的解決辦法也會(huì)改變。材料方面，提高助焊劑熱穩(wěn)定性和抗

氧化作用的穩(wěn)定性會(huì)減少助焊劑成分的聚合反應(yīng)、碳化和氧化，這些成分是松香、樹脂、活化劑

和流變性添加劑。選擇不會(huì)形成不可溶解的金屬鹽的助焊劑，金屬鹽如氯化鉛或溴化鉛?；虿捎?/p>

能促進(jìn)金屬鹽溶解到助焊劑介質(zhì)或溶劑里去的助焊劑，這樣消除金屬鹽作為一種要素留在白斑

里。也要選擇適當(dāng)?shù)膶訅翰牧匣蜃韬改さ幕瘜W(xué)性質(zhì)，或適當(dāng)?shù)墓袒幚硪员苊馀c助焊劑發(fā)生化學(xué)

反應(yīng)。

　　　　選擇適當(dāng)?shù)那逑磩?huì)快速地溶解及消除白斑。清洗劑的溶解能力應(yīng)與助焊劑的殘留物相達(dá)配。

助焊劑殘留物是由多種極性變化很大的成分組成。如果選擇的清洗劑對(duì)于大多數(shù)成分都呈現(xiàn)出適

當(dāng)?shù)娜芙饬?，較少的不可溶解部分可被大多數(shù)可溶解部分“運(yùn)走（Ｃａｒｒｙ　ａｗａｙ）”，所有的殘留

物會(huì)被完全地消除。然而，如果選擇的清洗劑只適于一小部分殘留物成分，“運(yùn)走”效應(yīng)并不足夠

以消除所有的殘留物。

　　　　“運(yùn)走”效應(yīng)說(shuō)明了為什么殘留物的可清洗性可以使同一個(gè)的清洗劑的效果變化。助焊劑

殘留物，本來(lái)用清洗劑Ａ可清洗干凈的，如果助焊劑殘留物已經(jīng)用劣質(zhì)的清洗劑Ｂ清洗過(guò)，再

用相同的清洗劑Ａ洗會(huì)變成了不可清洗干凈了。清洗劑Ｂ的“預(yù)先清洗行為”會(huì)萃取可溶解部

分的一部分，且對(duì)于較好的清洗劑Ａ只留下了可溶解部分的無(wú)關(guān)緊要的一部分。這就減少了不能

溶解部分的“運(yùn)走”效應(yīng)，所以產(chǎn)生白斑。因此，用適當(dāng)?shù)那逑磩?shí)施清洗是很重要的，因?yàn)橛?/p>

另外一種清洗劑更難以除去留下的任何殘留物，這是由于減少“運(yùn)走”效應(yīng)。繼續(xù)使用變臟的清

洗劑常常產(chǎn)生白斑，主要是由于逐漸減少了清洗劑的溶解能力，因此減少了“運(yùn)走”效應(yīng)。

　　　　清洗劑應(yīng)該不能與助焊劑殘留物起反應(yīng)，而形成不可溶解反應(yīng)的產(chǎn)物。然而，應(yīng)注意到在清

洗劑（如皂化劑）和助焊劑之間的反應(yīng)，而這些反應(yīng)，事實(shí)上增加了助焊劑殘留物的可溶性，相

應(yīng)地改善了助焊劑殘留物的可清洗性。如同在３．３．１段里討論的，皂化反應(yīng)把不能溶解于水的疏

水松香ｃ，。Ｈ２ｑＣＯＯＨ轉(zhuǎn)換成水可溶解的松香皂ＣＨ，。Ｈ：。ＣＯＯＣＨ：ＣＨ：ＮＨ：，如下所示：

Ｃ，。ＨｚｑＣＯＯＨ＋ＨＯＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２?。?，ＣＨ１９Ｈ２９ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２＋Ｈ２０

　　　　松香　　　　乙醇胺　　　　水可溶解的松香皂

　　　?。ㄔ砘瘎?/p>

　　　　加強(qiáng)機(jī)械攪拌如應(yīng)用超聲波攪拌或采用較高的噴淋壓力也是非常有效的。較高的清洗溫度會(huì)

提供較好的清洗效果，提高溫度不僅使殘留物軟化而且使清洗劑有較好的溶解能力。

　　　　清洗溫度對(duì)清洗功效的影響比上面描述情況要復(fù)雜得多。在一些情況下，較高的清洗溫度

１７２

第七章再流焊接后出現(xiàn)的ＳＭＴ問(wèn)題

ｈ洗功效，且會(huì)產(chǎn)生更多的殘留物。例如，在焊接過(guò)程中助焊劑通常與Ｓｎ０．，起反應(yīng)形成

在熱水清洗過(guò)程中，金屬鹽的一些類型可以水解形成不能溶解的Ｓｎ（ＯＨ），，從而最終形

一些其他的殘留物的夾雜物如氧化物的粉塵會(huì)把白斑轉(zhuǎn)換成黑斑。在冷水的情況下，那

臣溶解在水里且沒(méi)有形成殘留物。提高清洗溫度對(duì)清洗功效的相反效果也已在其他焊接工

輕０，如預(yù)成型品的焊接。圖７．２展示了水洗后的一些黑助焊劑殘留物，清洗的組件是

享解液體助焊劑連接的９５Ｓｎ／５Ａｇ預(yù)成型組件。在預(yù)成型的表面出現(xiàn)很多的氧化物，手工

，７℃的水洗時(shí)可看到黑斑點(diǎn)。當(dāng)以室溫的水清洗組件時(shí)沒(méi)有看到黑的斑點(diǎn)。

７．２用７７℃水清洗后的黑殘留物。

件是使用水溶解液體助焊劑連接的

／１＇ｇ預(yù)成型組件。如果用室溫的水清洗

物就消失了。

　　　　圖７．３溶劑清洗后在６３Ｓｎ／３７Ｐｂ焊料堆

周圍的碳化殘留物。

壬也可在再流時(shí)減少熱量而除去。減少熱量，或者通過(guò)降低溫度，或者減少加熱時(shí)間，這

力焊劑殘留物的氧化交聯(lián)，從而形成較好的可清洗性的殘留物。使用惰性再流氣體也可幫

臣化并減少白斑的形成。

勺說(shuō)來(lái)，白斑可通過(guò)采用以下的辦法來(lái)消除。

陡用熱穩(wěn)定成分的助焊劑。

皮用抗氧化的穩(wěn)定成分的助焊劑。

吏用不會(huì)形成不能溶解金屬鹽的助焊劑。

吏用正確固化的阻焊膜和層壓的ＰＣＢｓ。

對(duì)于助焊劑殘留物有適當(dāng)溶解能力的清洗劑。

睫用較低的再流溫度。

陵用較短的再流時(shí)間。

庸洗時(shí)使用機(jī)械攪拌。

采用適當(dāng)?shù)那逑礈囟取?/p>

：１：殘留物

匕殘留物是由過(guò)分加熱而引起的，它可以或不可以被清洗干凈。因?yàn)樘蓟婕暗竭^(guò)分的

１７３

第五章　　無(wú)鉛化焊接技術(shù)　　　　，１６５．

　　　　圖５．３１　　焊點(diǎn)拉尖缺陷實(shí)例

６．各獨(dú)表面殘余物

　　　　波峰焊后甚至清洗過(guò)后經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)印刷電路板表面有各種殘余物，影響板面外觀甚

至電氣性能。這里簡(jiǎn)單介紹一下這些殘余物的來(lái)源與應(yīng)對(duì)措施。

　?。。ǎ保┌讱堄辔铮?/p>

　　　?、僮畛Ｒ姷陌讱堄辔锸菤埩舻摹　?！。它一般不會(huì)影響表面絕緣電阻，但是很多電

子產(chǎn)品制造商不能接受這種外觀?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的很多波峰焊用液體助焊劑已經(jīng)有意識(shí)地

減少松香使用量，甚至完全不用。

　　　　②電路板制作過(guò)程中若殘留雜質(zhì)或黃墨且不正斑的巨五圭之《在長(zhǎng)期儲(chǔ)存下也會(huì)產(chǎn)

生旦躉：可用溶剋潰洗。

　　　?、壑竸┡c電路板的防氧化保護(hù)層材料不兼容。

　　　?、茈娐钒逯谱鬟^(guò)程中所使用的溶劑使基板材質(zhì)發(fā)生變化。尤其是鍍鎳工藝中的溶

劑經(jīng)常會(huì)造成此間題，建議存儲(chǔ)時(shí)間越短越好。

　　哺⑤助捏劑未能及時(shí)更換上一般來(lái)說(shuō)發(fā)泡型助焊劑應(yīng)該每周更新，譚泡型助焊劉每多

姐鱗逝霧賊呦匠魚童缸

　?。担悖邰奁鼜?qiáng)童函譴酗誹垂蠆否墓五富毒降低，清洗能力并聲生白斑，應(yīng)更換清洗荊可…

　　仗（Ｑ磐鴛途物ｌ

　　、綠殘留物一般是　　　　霓的。

　　　?、偻ǔ０l(fā)生在裸鉅　　　　合金上，主要原因是助焊劑適性直涵婦＆者贗素含量過(guò)一

－畫ｌ－－

腐

品質(zhì)。

不具有

／（３）黑包盼塑ｊ

　　　　黑殘余物一般出現(xiàn)在焊點(diǎn)的底部或頂端，此問(wèn)題通常是透五莪曲墓用助焊劑萎曲丘

劍造成的。、

　　　?、俜敲庀葱椭竸┖附雍笪戳⒓辞逑?，留下黑褐殘留物。

　　　?、谥竸┗钚蕴珡?qiáng)或者鹵素含量過(guò)高。

第五章　　無(wú)鉛化焊接技術(shù)　　　?。保叮担?/p>

　　　　圖５．３１　　焊點(diǎn)拉尖缺陷實(shí)例

６．各獨(dú)表面殘余物

　　　　波峰焊后甚至清洗過(guò)后經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)印刷電路板表面有各種殘余物，影響板面外觀甚

至電氣性能。這里簡(jiǎn)單介紹一下這些殘余物的來(lái)源與應(yīng)對(duì)措施。

　　／（１）白殘余物－ｊ

　　　?、僮畛Ｒ姷陌讱堄辔锸菤埩舻摹　。?。它一般不會(huì)影響表面絕緣電阻，但是很多電

子產(chǎn)品制造商不能接受這種外觀?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的很多波峰焊用液體助焊劑已經(jīng)有意識(shí)地

減少松香使用量，甚至完全不用。

　　　?、陔娐钒逯谱鬟^(guò)程中若殘留雜質(zhì)或黃釉１不正確放伍五三之彳在長(zhǎng)期儲(chǔ)存下也會(huì)產(chǎn)

生魚蟹：可用溶趔清洗。

　　　?、壑竸┡c電路板的防氧化保護(hù)層材料不兼容。

　　　?、茈娐钒逯谱鬟^(guò)程中所使用的溶劑使基板材質(zhì)發(fā)生變化。尤其是鍍鎳工藝中的溶

劑經(jīng)常會(huì)造成此間題，建議存儲(chǔ)時(shí)間越短越好。

　　勺⑤肚捏封未能及時(shí)更換上一般來(lái)說(shuō)發(fā)泡型助焊劑應(yīng)該每周更新，桿泡型助焊ｌＦｉＩ每多

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　　、綠殘留物一般是　　　　霓的?！　　　?，

　　　?、偻ǔ０l(fā)生在裸鉅　　　　合金上，主要原因是助焊劑活性；２：涵婦江者囪素含量過(guò)…

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③電路板制作工藝中導(dǎo)致的殘余物，應(yīng)要求電路板供應(yīng)商確?；迩鍧嵍鹊钠焚|(zhì)。

／．（３）黑包糊塑；

、－　?。　　　。　　　。?/p>

黑殘余物一般出現(xiàn)在焊點(diǎn)的底部或頂端，此問(wèn)題通常是透蜀氫鮑寒用助焊劑萎：遺進(jìn)

劍造成的。，

　　　?、俜敲庀葱椭竸┖附雍笪戳⒓辞逑?，留下黑褐殘留物。

　　　?、谥竸┗钚蕴珡?qiáng)或者鹵素含量過(guò)高。

．１６６．　　　　電子組裝中的無(wú)鉛軟釬焊技術(shù)

　　　?、壑Q刻中州看機(jī)化合楊狂矗溫下燒焦而產(chǎn)生黑窶，應(yīng)該重新確認(rèn)錫爐溫度及熱電

偶靈敏度。

５．６　　無(wú)鉛回流焊

　?。担叮薄　』亓骱腹に嚭?jiǎn)介（１｝ｅ１／Ｉ。，ｉ－）類斟熟固封；寡；ｐ楚．）咕、

　?。保驹?/p>

　　　　回流焊與表面組裝工藝（Ｓｕｘａｃｅ　?。停铮酰睿簟　。裕澹悖瑁睿铮欤铮纾樱停裕┦敲懿豢煞值?。加世紀(jì)８０年

　　代開始流行的ＳＭＴ工藝是電子裝聯(lián)工業(yè)的一個(gè)革命性突破，極大地提高了印刷電路板

　　（Ｐｒｉｎｔｅｄ?。茫椋颍悖酰椋簟。拢铮幔颍?，ＰＣＢ）的組裝密度和電信號(hào)傳輸速度，從而促使電子產(chǎn)品飛快地向著

　　體積更小、功能更強(qiáng)、響應(yīng)速度更快的方向發(fā)展。

　　　　旦巍煌使ＳＵｒ爭(zhēng)連接材料是釬料蔫≤又慈竭蔓ｇ，通過(guò)印制或滴注等方法將錫膏涂敷在

　　印制電路板的焊盤上，再用專用設(shè)備——貼片機(jī)在上面放置表面貼裝元件，然后加熱使錫

　　膏熔化，使其再次流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)連接，這也是回流焊（又稱再流焊）名稱的由來(lái)。各種回

　　流焊方法以其加熱方式不同來(lái)區(qū)別，最早的回流焊方法蝱歪毫其熱源是飽和蒸汽

　　　　目前這種方法已經(jīng)很少應(yīng)用。目前在印刷電路板堅(jiān)塑塑逐應(yīng)用最廣泛的是

Ｑ萎箋｝滋執(zhí)星孟函愛(ài)亟ｉ流回流捏盞者是這兩種加熱方式的結(jié)合飛至于激光回流焊，由于

　　不屬于焊工藝，在大規(guī)模生產(chǎn)中無(wú)法應(yīng)用。－

　　　　在后面要送型疆面甄風(fēng)過(guò)沅面蔥宏益已經(jīng)咸勇ｄ璃韭班塹曼堂不可少的工藝、ｌ在這里

　　我們首先了解一下紅外回流焊。顧名思義，紅外回流焊是利用紅外線輻射能加熱實(shí)現(xiàn)表

　　面貼裝元件與印制電路板之間的連接。紅外線輻射能直接穿透到釬料合金內(nèi)部被其分子

　　結(jié)構(gòu)所吸收，吸收的能量引起局部溫度增高，導(dǎo)致釬料合金熔化。

預(yù)熱區(qū)紅外線輻射元　　　　軟釬區(qū)紅外線輻射元

已涂敷釬料膏和放置

元器件的印制電路板／Ｉ＼　?。保?/p>

∈三三）

　　　　廣—－１廣—－１廣—－１

　　　　圖５．３２　　紅外回流焊示意圖

　　　　圖５．３２為紅外回流焊示意圖。紅外線的波長(zhǎng)為Ｑ．７３－?。欤撸希希牙ぃ埽徊ㄩL(zhǎng)范圍對(duì)加熱效

　　　?。瓪?/p>

果有很大影響。紅處回泣焊牽采用廷三ｂ歸韻披長(zhǎng)范圍‘Ｊ寒中１　７　２．乙墅范圍煎氳蜜罐Ｌ

射丞牲為蓬Ｘｂ＇４?。桑睿钜陨纤苘O當(dāng)舅射元縫教蘧丑。波長(zhǎng)越小，印制電路板及小元件越容

易過(guò)熱，而錫膏越容易均勻受熱。長(zhǎng)波紅處線魏［射元可以加熱坯境空氣：熱空氣再加熱組

裝件，這稱為自然好麗茄燕’；它有助于實(shí)現(xiàn)均勻加熱并減少焊點(diǎn)之間的溫差。