焊劑殘留物在不同的條件下形成不同的形態,一般再流焊接完成后,焊膏中焊劑殘留呈玻璃態,但如果焊點形成的環境比較封閉,就會形成粘稠狀的松香膜,我們稱之為“濕”的焊劑殘留物。如果焊點在高溫高濕環境下存放時間比較長,有可能形成白色粉狀結晶物。不管是“濕”的還是白色粉狀結晶狀態,這些殘留物吸潮后,活化劑中的游離離子(H+)釋放出來并在偏壓作用下遷移,從而使絕緣電阻能降低到106Ω以下。
焊點在敞開環境下,再流焊接時,焊膏中的溶劑、部分活化劑等會完全揮發掉,形成“干”,的松香膜,它將未反應完全或未分解、未揮發的活化劑“固”住,起到了防止焊劑殘留物腐蝕的作用。但是,隨著元器件封裝的底部面陣化,特別是QFN、LGA封裝,焊膏再流時排氣通道越來越不暢通,有可能造成焊膏中的溶劑、活化劑等難以充分揮發,形成“濕”的焊劑殘留物,使得殘留物中的離子態物質能夠自由移動。如果存在于有壓差的兩個引出端,將發生漏電甚至電遷移現象,其絕緣電阻將小于106Ω。
通常情況下,對于QFN,不需要做特別的設計考慮,由于其尺寸比較小,一般不會形成“濕”焊劑殘留物現象;對于LGA,可以采用焊盤周導通孔不塞孔或焊盤不阻焊的設計。原則上,如果不是因為尺寸的限制,盡可能不選用LGA封裝。開發LGA封裝,主要是IC廠家出于對降成本的考慮,對焊接而言沒有任何好處,不僅焊接良率不高,焊點的可靠性也不高。
( 1)印刷時的焊膏結塊現象,主要見于密封印刷頭的印刷過程,是由于焊膏焊粉受到四周的摩擦,焊粉表面的氧化物容易被去掉,焊膏越來越干所造成的。對于焊膏,我們希望印刷操作周期內能夠保持性能穩定,焊劑與焊粉不發生反應。
(2)焊錫飛濺主要是焊膏中溶劑沸點比較低所引起的。
(3)對于LGA的焊接,可以采用無鹵焊膏(活性比較低,濕的殘留物也能夠滿足SIR的要求),但焊接的缺陷如球窩比較高;選用含鹵的焊膏,活性比較強,焊接良率比較高,但可能漏電。
( 4)水溶性焊膏/焊劑。設計水溶性焊膏,就是為了不用VOC類有機溶劑,而能夠采用去離子水進行清洗。水溶性焊膏的配方是按清洗工藝設計的,增加了活化劑,因此使用后必須進行清洗。一般免洗焊膏不采用水溶性設計,因為沒有意義,同時有危害。能夠用水進行清洗,就一定吸潮, 吸潮就會降低絕緣電阻。
( 5 )免洗焊膏的三防涂覆。一些產品要求高的可靠性,需要進行三防涂覆。問題是,目前絕大多數產品使用了免洗焊膏,那么三防涂覆時還要不要進行清洗呢?不清洗有什么風險?這是業界一直爭議的一個問題。研究表明可以直接在免洗單板上進行三防涂覆,但是需要做涂料與焊劑殘留物的兼容性測試。
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