免清洗技术保证焊接质量的关键
[摘要]本文阐述了为使低固含量免清洗焊剂取得良好的焊接效果，关键是保证免洗焊剂的质量，选择最佳的工艺条件以及完善免清洗焊接质量的检测方法和处理应用过程中可能出现的问题。
[关键词]低固含量免洗焊剂 焊接质量 离子洁净度 表面绝缘电阻
近年来随着保护大气臭氧层，淘汰臭氧耗损物质(ODS)工作的深入开展和表面组装技术(SMT)的迅速发展，越来越多的厂家选用或正准备选用免清洗焊接技术，特别是使用低固含量免洗焊剂的免清洗焊接技术得到了迅速发展。这一新型焊剂带来的各种优点令使用者称心如意。然而要保证免清洗焊接的质量涉及因素较多。首先，免清洗焊接是一个综合工艺过程，要求印制板(PCB)及原始材料的预控制，PCB要干净、少污染，所用元器件的清洁程度和可焊性都必须保证，其次，免洗焊剂的质量，最佳的工艺条件以及完善免清洗焊接质量的检测方法，都必须认真对待，才能获得最佳的焊接效果。通过近四年NCF系列低固含量免洗焊剂的应用情况来看，保证前者符合要求时，后者的作用尤其重要。本文结合我们的应用经验所遇到的问题，就免洗焊剂的质量、最佳工艺条件以及免清洗焊接的质量检测等问题，提出我们的看法。
一、免洗焊剂的质量
目前，国内外有许多免洗焊剂得到了开发和应用，其质量参差不齐。众所周知，一种好的免洗焊剂应具备下列条件：
1、可焊性好，焊点质量高，疵点率极低，不产生焊球、桥焊、拉尖或墓碑现象；
2、气味小、烟雾少，无毒性；
3、与元器件和PCB所用材料配伍性好；
4、不需要更换现有焊接设备，或只需添置少许设备；
5、焊剂本身固含量低，焊后残留极少，无粘性；PCB表面干净，其洁净度符合美国军标MIL-P-28809A的要求；
6、焊后无腐蚀，具有较高的表面绝缘电阻(SIR)值。
从焊接质量考虑，关键是可焊性好，焊后残留极少并具有较高的SIR值，它们反映了焊点的质量、PCB的洁净度和电性能，同时也能反映出产品的长期稳定性。
为达到上述要求，在NCF系列免洗焊剂的开发过程中，我们选择了低固含量、无松香、无树脂、无卤素体系，并加入适量的成膜剂、缓蚀剂和中性发泡剂，合焊剂在PCB上浸润性好，涂布均匀，既保证了焊接质量，又将残留降到最低限度。所用的活性在焊接条件下能升华、挥发或分解，在焊接后表面干净，不留任何有损PCB和元器件的物质，因此，PCB焊后无需清洗即可满足美国军标MIL-P-28809A对离子洁净度的要求。通过对NCF-1免洗焊剂残留物富集后所作的红外光谱和核磁共振波谱分析，证明残留物中不含酸性物质，这对免清洗极为有利。
二、免清洗焊接工艺条件的选择
从国内外文献报道及应用低固含量免洗焊剂的经验来看，采用喷雾式涂布方式可获得最佳的效果。然而，国内有该种设备的厂家较少，更多的厂家采用发泡涂布，波峰焊或浸渍焊接工艺，这种工艺除需保证PCB的制做质量、洁净度，元器件的可焊性外，还必须注意以下几方面的问题：
1、发泡 发泡细密、发泡高度合适，保证免洗焊剂在PCB上涂布均匀，获得良好的可焊性。发泡管以孔径细密(-20µm)为最佳，其高度调节为不超过PCB的1/3。实际上，泡沫应正好沾着PCB底部，不翻上PCB顶部，涂布均匀则能使焊剂残留减至最少，又能获得较好的焊接效果。
2、预热 预热可以增强焊剂的活化能力，防止焊接时焊剂溅射，一般采用90-110°C的预热温度。适当的预热温度和时间可得到良好的焊接质量，并能减少残渣。
3、避免防氧化油的污染 有三种方法可以解决防氧化油的污染：一是采用新型波峰焊机，其感应式电磁泵可达到防氧化的目的；二是采用防氧化焊锡；三是提高波峰高度，使焊锡波峰不带防氧化油，这种方法在现有波峰焊设备上使用最为有效。
4、焊接温度 保证锡锅温度在250°C左右，这样有利于活性剂的升华、挥发或分解，避免活性剂残留带来的腐蚀。锡锅温度太高则导致润湿性变差，影响焊接质量，因此，一般不超过260°C。
5、补锡 对难免遇到的疵点，应采用免洗焊锡丝或用非活性焊锡丝沾少量免清洗焊剂进行补焊，以保证PCB的清洁。
6、稀释剂的添加 在长期使用免洗焊剂时，每天应添加适量的稀释剂，减少PCB焊后的残留。但由于免洗焊剂与稀释密度相近，传统的以密度调节稀释剂添加量不现实，也不好控制。文献报道用滴定测量焊剂酸度来控制稀释加量的方法又比较麻烦。实际上，更多是通过经验来控制。
7、焊剂的定期更换 焊剂使用过程中溶剂不断挥发，虽不断添加稀释剂，但在长期连续使用后，仍会使活性剂含量增大。因此，在连续使用1-2个月后，应根据具体情况更换新的焊剂。
三、免清洗焊接的质量控制
免清洗焊接的质量控制除检查可焊性，观察有无焊球、桥尖或墓碑现象，计算疵点率外。最关键的指标是焊后印制板表面绝缘电阻值(SIR)，焊剂残留物萃取液电阻率和离子洁净度。离子洁净度是必要数据，但不充分，尚有一定局限性；(1)对卤素特别是氯离子灵敏，而对其它有机酸等杂质灵敏度低；(2)测定的是离子总量，不能分别测定各种离子的含量；(3)提取不完全会得到偏低的结果，测试设备清洗不干净又会出现结果偏高。为此近年来已报导了多种测定洁净度的新方法。国外已采用离子色谱法(IC)、液相色谱法(LC)及色谱/质谱联用(GC/MS)的方法来测定其残留离子或残留组份。
以上是我们对免洗焊剂焊接质量保证的一些看法，供使用低固含量免洗焊剂的厂家参考。我们也希望与应用厂家一道，扩大NCF系列免洗焊剂的适用范围，提高可靠性和长期稳定性，为我国电子领域早日淘汰ODS类清洗剂作出积极贡献。
