第七章再流焊接后出现的ＳＭＴ问题

了

再流焊接后出现

的ＳＭＴ问题

　　这章包括ＳＭＴ的焊膏再流后的主要问题，主要强调的是助焊剂残留物对可靠性的影响和对

随后的制造过程的影响。

７．１白斑

　　　　白斑是焊接清洗后仍留在印制板上的助焊剂残留物。清洗可用含水系统的，或有机溶剂系统

的清洗剂。一般来说，虽然白斑也会呈现出黄，灰或褐，它们大部分都会在焊点上面或其

周围出现带白的薄膜或固体的微小的有机粒斑，参看图７．１。在一些情况下，白斑会在焊点周

围的阻焊膜上呈现白的薄膜，特别是在细间距ＱＦＰ相邻焊点之间区域里。

　　　　图７．１　６３Ｓｎ／３７Ｐｂ焊点的图片：　　（１）干净的焊点（１００Ｘ，上图），（２）有白斑的焊点（１００Ｘ，中图），（３）

焊点特写镜头下看到的白斑（２００Ｘ，下图）。

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再流焊接工艺及缺陷侦断

ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩ－

　　　　白斑的组成是相当复杂的。可以是助焊剂本身，或是碳化的助焊剂成分，或是助焊剂与金

属、清洗剂、板层压材料或阻焊膜等反应的产物。Ｌｅａ　［ｌ］总结白斑的成分是（ｌ）聚合松香物，

（２）氧化松香物，（３）水解松香物，（４）层压材料／助焊剂相互反应物，（５）焊料／活化剂相互反应物，

（６）松香酸盐，（７）焊料／溶剂相互反应物，（８）层压材料的卤化物／助焊剂相互反应物，（９）流变性

添加剂，和（１０）含水清洗剂。

　　　　对于不能溶解的助焊剂残留物出现白颜的原因之一是“光散射”的效应。清洗前，助焊剂

残留物通常呈现出透明的或半透明的固体。在清洗期间，清洗剂萃取的或除去的只是残留物的一

些可溶解的成分，把不能溶解的如泡沫、松散结构等部分留下来。由于泡沫松散结构的光散射导

致白的外表。

　　　　根据白斑的性质，消除白斑的解决办法也会改变。材料方面，提高助焊剂热稳定性和抗

氧化作用的稳定性会减少助焊剂成分的聚合反应、碳化和氧化，这些成分是松香、树脂、活化剂

和流变性添加剂。选择不会形成不可溶解的金属盐的助焊剂，金属盐如氯化铅或溴化铅。或采用

能促进金属盐溶解到助焊剂介质或溶剂里去的助焊剂，这样消除金属盐作为一种要素留在白斑

里。也要选择适当的层压材料或阻焊膜的化学性质，或适当的固化处理以避免与助焊剂发生化学

反应。

　　　　选择适当的清洗剂会快速地溶解及消除白斑。清洗剂的溶解能力应与助焊剂的残留物相达配。

助焊剂残留物是由多种极性变化很大的成分组成。如果选择的清洗剂对于大多数成分都呈现出适

当的溶解力，较少的不可溶解部分可被大多数可溶解部分“运走（Ｃａｒｒｙ　ａｗａｙ）”，所有的残留

物会被完全地消除。然而，如果选择的清洗剂只适于一小部分残留物成分，“运走”效应并不足够

以消除所有的残留物。

　　　　“运走”效应说明了为什么残留物的可清洗性可以使同一个的清洗剂的效果变化。助焊剂

残留物，本来用清洗剂Ａ可清洗干净的，如果助焊剂残留物已经用劣质的清洗剂Ｂ清洗过，再

用相同的清洗剂Ａ洗会变成了不可清洗干净了。清洗剂Ｂ的“预先清洗行为”会萃取可溶解部

分的一部分，且对于较好的清洗剂Ａ只留下了可溶解部分的无关紧要的一部分。这就减少了不能

溶解部分的“运走”效应，所以产生白斑。因此，用适当的清洗剂实施清洗是很重要的，因为用

另外一种清洗剂更难以除去留下的任何残留物，这是由于减少“运走”效应。继续使用变脏的清

洗剂常常产生白斑，主要是由于逐渐减少了清洗剂的溶解能力，因此减少了“运走”效应。

　　　　清洗剂应该不能与助焊剂残留物起反应，而形成不可溶解反应的产物。然而，应注意到在清

洗剂（如皂化剂）和助焊剂之间的反应，而这些反应，事实上增加了助焊剂残留物的可溶性，相

应地改善了助焊剂残留物的可清洗性。如同在３．３．１段里讨论的，皂化反应把不能溶解于水的疏

水松香ｃ，。Ｈ２ｑＣＯＯＨ转换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

　　　　（皂化剂）

　　　　加强机械搅拌如应用超声波搅拌或采用较高的喷淋压力也是非常有效的。较高的清洗温度会

提供较好的清洗效果，提高温度不仅使残留物软化而且使清洗剂有较好的溶解能力。

　　　　清洗温度对清洗功效的影响比上面描述情况要复杂得多。在一些情况下，较高的清洗温度

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第七章再流焊接后出现的ＳＭＴ问题

ｈ洗功效，且会产生更多的残留物。例如，在焊接过程中助焊剂通常与Ｓｎ０．，起反应形成

在热水清洗过程中，金属盐的一些类型可以水解形成不能溶解的Ｓｎ（ＯＨ），，从而最终形

一些其他的残留物的夹杂物如氧化物的粉尘会把白斑转换成黑斑。在冷水的情况下，那

臣溶解在水里且没有形成残留物。提高清洗温度对清洗功效的相反效果也已在其他焊接工

輕０，如预成型品的焊接。图７．２展示了水洗后的一些黑助焊剂残留物，清洗的组件是

享解液体助焊剂连接的９５Ｓｎ／５Ａｇ预成型组件。在预成型的表面出现很多的氧化物，手工

，７℃的水洗时可看到黑斑点。当以室温的水清洗组件时没有看到黑的斑点。

７．２用７７℃水清洗后的黑残留物。

件是使用水溶解液体助焊剂连接的

／１＇ｇ预成型组件。如果用室温的水清洗

物就消失了。

　　　　图７．３溶剂清洗后在６３Ｓｎ／３７Ｐｂ焊料堆

周围的碳化残留物。

壬也可在再流时减少热量而除去。减少热量，或者通过降低温度，或者减少加热时间，这

力焊剂残留物的氧化交联，从而形成较好的可清洗性的残留物。使用惰性再流气体也可帮

臣化并减少白斑的形成。

勺说来，白斑可通过采用以下的办法来消除。

陡用热稳定成分的助焊剂。

皮用抗氧化的稳定成分的助焊剂。

吏用不会形成不能溶解金属盐的助焊剂。

吏用正确固化的阻焊膜和层压的ＰＣＢｓ。

对于助焊剂残留物有适当溶解能力的清洗剂。

睫用较低的再流温度。

陵用较短的再流时间。

庸洗时使用机械搅拌。

采用适当的清洗温度。

：１：残留物

匕残留物是由过分加热而引起的，它可以或不可以被清洗干净。因为碳化涉及到过分的

１７３

第五章　　无铅化焊接技术　　　　，１６５．

　　　　图５．３１　　焊点拉尖缺陷实例

６．各独表面残余物

　　　　波峰焊后甚至清洗过后经常会发现印刷电路板表面有各种残余物，影响板面外观甚

至电气性能。这里简单介绍一下这些残余物的来源与应对措施。

　　｜　（１）白残余物－ｊ

　　　　①最常见的白残余物是残留的　　！。它一般不会影响表面绝缘电阻，但是很多电

子产品制造商不能接受这种外观。现在市场上的很多波峰焊用液体助焊剂已经有意识地

减少松香使用量，甚至完全不用。

　　　　②电路板制作过程中若残留杂质或黄墨且不正斑的巨五圭之《在长期储存下也会产

生旦躉：可用溶剋溃洗。

　　　　③助焊剂与电路板的防氧化保护层材料不兼容。

　　　　④电路板制作过程中所使用的溶剂使基板材质发生变化。尤其是镀镍工艺中的溶

剂经常会造成此间题，建议存储时间越短越好。

　　哺⑤助捏剂未能及时更换上一般来说发泡型助焊剂应该每周更新，谭泡型助焊刘每多

姐鱗逝雾贼呦匠鱼童缸

　　５ｃ［⑥泣強童函谴酗诽垂虿否墓五富毒降低，清洗能力并声生白斑，应更换清洗荆可…

　　仗（Ｑ磐鸳途物ｌ

　　、绿残留物一般是　　　　霓的。

　　　　①通常发生在裸钜　　　　合金上，主要原因是助焊剂适性直涵妇＆者贗素含量过一

－画ｌ－－

腐

品质。

不具有

／（３）黑包盼塑ｊ

　　　　黑残余物一般出现在焊点的底部或顶端，此问题通常是透五莪曲墓用助焊剂萎曲丘

剑造成的。、

　　　　①非免洗型助焊剂焊接后未立即清洗，留下黑褐残留物。

　　　　②助焊剂活性太强或者卤素含量过高。

第五章　　无铅化焊接技术　　　　．１６５．

　　　　图５．３１　　焊点拉尖缺陷实例

６．各独表面残余物

　　　　波峰焊后甚至清洗过后经常会发现印刷电路板表面有各种残余物，影响板面外观甚

至电气性能。这里简单介绍一下这些残余物的来源与应对措施。

　　／（１）白残余物－ｊ

　　　　①最常见的白残余物是残留的　　：。它一般不会影响表面绝缘电阻，但是很多电

子产品制造商不能接受这种外观。现在市场上的很多波峰焊用液体助焊剂已经有意识地

减少松香使用量，甚至完全不用。

　　　　②电路板制作过程中若残留杂质或黄釉１不正确放伍五三之彳在长期储存下也会产

生鱼蟹：可用溶趔清洗。

　　　　③助焊剂与电路板的防氧化保护层材料不兼容。

　　　　④电路板制作过程中所使用的溶剂使基板材质发生变化。尤其是镀镍工艺中的溶

剂经常会造成此间题，建议存储时间越短越好。

　　勺⑤肚捏封未能及时更换上一般来说发泡型助焊剂应该每周更新，桿泡型助焊ｌＦｉＩ每多

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　　、绿残留物一般是　　　　霓的。　　　　，

　　　　①通常发生在裸钜　　　　合金上，主要原因是助焊剂活性；２：涵妇江者囱素含量过…

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③电路板制作工艺中导致的残余物，应要求电路板供应商确保基板清洁度的品质。

／．（３）黑包糊塑；

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黑残余物一般出现在焊点的底部或顶端，此问题通常是透蜀氢鲍寒用助焊剂萎：遗进

剑造成的。，

　　　　①非免洗型助焊剂焊接后未立即清洗，留下黑褐残留物。

　　　　②助焊剂活性太强或者卤素含量过高。

．１６６．　　　　电子组装中的无铅软钎焊技术

　　　　③助竖刻中州看机化合杨狂矗温下烧焦而产生黑窭，应该重新确认锡炉温度及热电

偶灵敏度。

５．６　　无铅回流焊

　　５．６．１　　回流焊工艺简介（１｝ｅ１／Ｉ。，ｉ－）类斟熟固封；寡；ｐ楚．）咕、

　　１．基本原理

　　　　回流焊与表面组装工艺（Ｓｕｘａｃｅ　　Ｍｏｕｎｔ　　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＭＴ）是密不可分的。加世纪８０年

　　代开始流行的ＳＭＴ工艺是电子装联工业的一个革命性突破，极大地提高了印刷电路板

　　（Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ，ＰＣＢ）的组装密度和电信号传输速度，从而促使电子产品飞快地向着

　　体积更小、功能更强、响应速度更快的方向发展。

　　　　旦巍煌使ＳＵｒ争连接材料是钎料蔫≤又慈竭蔓ｇ，通过印制或滴注等方法将锡膏涂敷在

　　印制电路板的焊盘上，再用专用设备——贴片机在上面放置表面贴装元件，然后加热使锡

　　膏熔化，使其再次流动，从而实现连接，这也是回流焊（又称再流焊）名称的由来。各种回

　　流焊方法以其加热方式不同来区别，最早的回流焊方法蝱歪毫其热源是饱和蒸汽

　　　　目前这种方法已经很少应用。目前在印刷电路板堅塑塑逐应用最广泛的是

Ｑ萎笺｝滋执星孟函愛亟ｉ流回流捏盞者是这两种加热方式的结合飞至于激光回流焊，由于

　　不属于焊工艺，在大规模生产中无法应用。－

　　　　在后面要送型疆面甄风过沅面葱宏益已经咸勇ｄ璃韭班堑曼堂不可少的工艺、ｌ在这里

　　我们首先了解一下红外回流焊。顾名思义，红外回流焊是利用红外线辐射能加热实现表

　　面贴装元件与印制电路板之间的连接。红外线辐射能直接穿透到钎料合金内部被其分子

　　结构所吸收，吸收的能量引起局部温度增高，导致钎料合金熔化。

预热区红外线辐射元　　　　软钎区红外线辐射元

已涂敷钎料膏和放置

元器件的印制电路板／Ｉ＼　　／１＼

∈三三）

　　　　广—－１广—－１广—－１

　　　　图５．３２　　红外回流焊示意图

　　　　图５．３２为红外回流焊示意图。红外线的波长为Ｑ．７３－　ｌ＿ＯＯＱ坤＼；波长范围对加热效

　　　　－－气

果有很大影响。红处回泣焊牵采用廷三ｂ归韵披长范围‘Ｊ寒中１　７　２．乙墅范围煎氲蜜罐Ｌ

射丞牲为蓬Ｘｂ＇４　Ｉｎｎ以上塑躉当舅射元缝教蘧丑。波长越小，印制电路板及小元件越容

易过热，而锡膏越容易均匀受热。长波红处线魏［射元可以加热坯境空气：热空气再加热组

装件，这称为自然好丽茄燕’；它有助于实现均匀加热并减少焊点之间的温差。