免洗錫膏的特點 (2): 殘留物腐蝕性機理分析
免洗錫膏的特點 (2): 殘留物腐蝕性機理分析
免洗錫膏的活化劑，如羧酸與(yu) 焊盤氧化物反應後會(hui) 生成酸性離子殘留物。殘留物會(hui) 與(yu) 空氣中的水結合形成酸性溶液從(cong) 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/風化相對濕度, 官能團數量和分子鏈長度。本文會(hui) 繼續分析其它影響殘留物腐蝕性的因素。
1. 影響免洗錫膏焊後腐蝕性的因素
1.1 弱有機酸分解溫度
免洗錫膏有機酸成分分解溫度高會(hui) 使得回流過程中助焊劑有機酸不能完全揮發，從(cong) 而留下更多殘留物。因此適當采用低分解溫度有機酸的免洗錫膏可以改善殘留物問題。Wakeel 等人總結了一係列羧酸的分解溫度對殘留物數量的影響。使用混合有機酸會(hui) 得到更小的分解溫度，並且殘留物數量極少。例如琥珀酸和戊二酸混合使用會(hui) 大大降低分解溫度和免洗錫膏焊接殘留物。
表1.不同助焊劑有機酸分解溫度對殘留物的影響。
1.2 溶劑沸點
助焊劑一般都需要加入溶劑調整錫膏粘度，包括基於(yu) 揮發性有機物的溶劑和不含揮發性有機物的溶劑。溶劑會(hui) 在焊接過程中完全蒸發，有研究表示溶劑的沸點會(hui) 調整在150-260℃之間 (Alvarez et al., 2017)。如果溶劑沸點過高 (高於(yu) 回流峰值溫度), 焊後溶劑會(hui) 殘留在焊盤上。
1.3 酸度係數
酸度係數表示酸的強度或其在溶液中的電離的趨勢。較低的酸離解常數意味酸性離子更易在水中離解，形成溶液酸性更強，從(cong) 而留下更多的腐蝕性離子性殘留物。Verdingovas等人針對己二酸、琥珀酸、棕櫚酸、戊二酸和混合活化劑(琥珀酸-己二酸)進行焊接表麵絕緣電阻測試。他們(men) 發現棕櫚酸和己二酸的酸度係數值更高並且泄漏電流最小。
1.4 焊接工藝對殘留物的影響
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多於(yu) 回流焊。有機酸在回流焊過程中會(hui) 擴散鋪展至焊點四周，因此回流焊能夠減少焊點漏電的發生。焊接溫度較高對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。此外，適當的回流焊接恒溫區時長能夠給予溶劑更充分的蒸發。
圖 1.不同焊接方式生成殘留物數量。
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參考文獻
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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