免清洗助焊剂的可靠性评价

1、摘要：论述了免清洗焊剂可靠性检测问题，并在试验的基础上做了比较和分析。提出 了评价免清洗焊剂可靠性的必要性。关键词：免清洗助焊剂；可靠性评价；试验方法中图分类号：TG4 2文献标识码：B文章编号：1001-3474（2001）04-0155-02免清洗助焊剂是随电子工业发展及环境保护的需要而产生的一种新型焊剂。它在解决不 使用CFC类清洗溶剂减少环境污染方面和解决因细间隙、高密度元器件组装带来的清洗困 难和元器件与清洗剂之间的相容问题方面具有重要的意义。从9 0年代初开始，免清洗助焊 剂在电子工业领域里的电子元器件与印制板的焊接生产中广泛应用。但是，随着高密度、轻 量化、微型化、高性能化的电子

2、产品应用范围日益扩大，应用环境日益复杂，对产品的可靠 性要求越来越高，相应地对于免清洗助焊剂在可靠性方面提出了更高的要求。本文在实验的 基础上对使用免清洗助焊剂焊后基板测试情况加以解析，论述了评价免清洗助焊剂可靠性的 必要性。免清洗助焊剂焊后残留物的影响及微观机理作为免清洗助焊剂必须具备以下几个条件：（1）焊后残留物最少；（2）焊后残留物在温 度、湿度下保持惰性且无腐蚀；（3）焊后残留物应有高的绝缘电阻值。所谓焊后残留物，即 助焊剂中的焊后不挥发成分和残留的活性成分以及焊后反应生成的金属氧化物等。从物理学 的角度看，这种反应生成物和残留物质有可能是各向同性电介质。对于此种电介质的分子可 分为两

3、类；一类为无极分子，另一类为有极分子。对于无极分于构成的电介质，外电场越强， 产生的诱导偶极矩越大，表面极化电荷就越多，电介质的极化就越强。对于有极分子构成的 电介质来说，产生极化的过程与上述有所不同。虽然每一个分子都有一定的固有偶极矩，但 在没有外电场的情况下，由于分子都作杂乱无章的热运动，所以对外不呈现电性。但是，在 外电场的作用下，每一个分子都受到一电场力矩的作用，在此力矩的作用下，分子偶极短将 转向外电场的方向。对于整个电介质来说，在垂直于电场方向的两表面上，也还是有极化电 荷的产生。综上所述，虽然不同的电介质极化的微观机理不尽相同，但是在宏观上都表现为 在电介质表面上出现面极化电荷或

4、在电介质内部出现体极化电荷，即产生极化现象。这种极 化现象是免清洗助焊剂焊后残留物产生绝缘劣化和腐蚀发生的根本原因。此外，高温高湿也 会加剧极化现象。目前市场上常见的免清洗助焊剂虽然固体含量低，配制时将其活性成分的腐蚀性降为最 小，但并不能完全排除焊后印制板上留有电介质残留物。因此长时间的潮热条件下工作的电 路板，线路间在电场作用下台发生绝缘劣化及腐蚀现象。可靠性评价试验目前国内最常用的可靠性评价试验为表面绝缘电阻试验。试验方法如下：试验时用规定 的材质的梳型电极或环型电极，均匀地涂覆定量的焊剂，在约8 5。C的温度下干燥30m in作为试片。先在常态下测定上述试片的绝缘电阻，然后将试片置于温

5、度为4 0。C 2 C，湿度约9 0%的恒温恒湿箱中，保持9 6h后取出，再放入用在20 C C温 度下的特级酒石酸钠的饱和溶液调节湿度9 0% 的干燥器中，在1h内取出，然后在标准状态下，使用绝缘电阻测定器测定表面绝缘电阻。用这个常规的试验方法能否准确地评价免清洗助焊剂的可靠性呢？根据资料可知国外 对于免清洗助焊剂的表面绝缘电阻要求较高，一般要求做加偏置电压、长时间潮热试验。观 察焊后焊剂残留物对表面绝缘电阻的时效影响，以此来衡量免清洗助焊剂的可靠性。通过以 下一系列试验可以说明一些问题。2.1试验方法试验使用梳型电极如图1所示。将梳形电极用酒精清洗干净并充分干燥，在上面涂覆一 定量的免清洗

6、助焊剂，干燥后将其放入温度为2 3 5 C炉中，时间5s，制成试样。然后 将试样放入恒温恒湿箱内 温度4 0 C2 C，湿度9 5%RH，外加偏置电压10 0 V 。在96h、150h、200h、500h时从恒温恒湿箱内取出试样1h 为了使 其充分干燥所需的时间 后，在测定电压为5V时分别测定试样的绝缘电阻值。测定后迅速 放回恒温湿箱内继续试验。试样数：n = 6。2.2测试结果采用上述试验方法，对3种免清洗助焊剂进行了测试。表1中列出三种免清洗助焊剂所 对应的表面绝缘电阻平均值。从表1中可看出3种免清洗助焊剂的表面绝缘电阻值在9 6 2 0 0 h之间无明显变 化。但在300h后出现下降趋势

7、，且随着时间延长下降趋势明显加快。表13种清洗助焊剂的绝缘电阻值时间t/hSIRR/Q961502003005001#2221.41.22#3.33.3321.53#3.43.43.22.52表2说明了免清洗助焊剂表面状况在加电压潮热试验后也发生了变化。而且随着时间加 长，试样表面状况均有不同程度的变化。其中3#试样出现明显的腐蚀现象，试样表面布满 绿斑且试样铜线锈蚀变细。图2、图3、图4所示为潮热试验5 0 0 h后试样的表面状况。表面状况时间t/h1#2#3#96铜线无变色铜线无变色铜线无变色150铜线色加深绿色锈斑出现铜线略有发乌200无变化绿斑变大无变化从图2、图3可以看出经5 0 0 h恒温恒湿、加偏置电压试验后1#、2#试样表面状 况没有大的变化。但是，从图4中可以看出3#试样发生了较大的变化，试样表面留下很明 显的锈斑污迹，而且较其它试样铜线明显变细。说明该免清洗助焊剂的焊后残留物在长时间 潮热带负荷情况下有较大腐蚀性。图1梳形电极图2 1 #试样500h试验后的表面状况图3 3 #试样500h试验后的表面状况图4 4 #试样500H实验后的表面状