免清洗助焊剂的可靠性评价

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：ＴＧ４２ 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兼容问题方面具有重要的意义。从９０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８５°C的温度下干燥３０ｍｉｎ作为试片。先在常态下测定上述试片的绝缘电阻，然后将试片置于温度为４０°C±２°C，湿度约９０％的恒温恒湿箱中，保持９６ｈ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?９０％?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ｌ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助焊剂，干燥后将其放入温度为２３５°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４０°C±２°C，湿度９５％ＲＨ，外加偏置电压１００Ｖ?。在９６ｈ、１５０ｈ、２００ｈ、５００ｈ时从恒温恒湿箱内取出试样ｌｈ?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ｌ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９６~２００ｈ之间无明显变化。但在３００ｈ后出现下降趋势，且随着时间延长下降趋势明显加快。
表1 3种清洗助焊剂的绝缘电阻值
时间 t/h
SIRR/Ω
96 150 200 300 500
1# 2 2 2 1.4 1.2
2# 3.3 3.3 3 2 1.5
3# 3.4 3.4 3.2 2.5 2
　　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５００ｈ后试样的表面状况。