Skip to Main Content

  

ANSYS 部落格

December 5, 2019

什麼是焊劑殘渣?它為什麼會導致電子故障?

焊劑是一種酸性混合物,用於在焊接過程中去除金屬氧化物並形成良好的冶金鍵。缺點是焊接後留下的焊劑殘渣,會導致電子故障和電流洩漏。


工程師需要了解焊接製程以減少
減少焊劑殘渣量並提高電子設備的可靠度。

 

當工程師談到良性或活性焊劑殘渣時,他們指的是失敗的風險,而不是殘渣本身的化學性質。沒有任何一個術語或單一測試可以擷取了解風險所需的所有資訊。

可以理解的是,隨著電路不斷縮小,故障風險也會增加。為了降低這種風險,工程師需要了解化學、應用技術、設計及其使用環境。
 

焊接化學和焊劑殘渣

影響電氣故障機率的焊劑有四種成分:

     
  1. 活化劑
  2. 黏合劑
  3. 溶劑
  4. 添加物
 

然而,活化劑和黏合劑的影響最大。


電路板上的焊劑殘渣
 

活化劑是在現代焊劑中的弱有機酸。其酸度具有風險,但良好的接點需要它們的酸度。酸與金屬氧化物反應會形成金屬鹽。在潤濕製程之後,鹽會溶解並形成冶金鍵。

有時,酸可能沒有被完全消耗掉。發生這種情況時,過量的酸會導致電子故障。為了降低風險,工程師需要使用最少量的焊接劑進行正確的焊接。

黏合劑 (有時稱為載體) 是不溶於水的高熔點化合物 (如天然松香和合成樹脂)。焊接後,它們可以防止未消耗的活化劑溶解在水中。黏合劑會形成大量的可見殘渣。為了保持無樹脂殘留、潔淨的組件外觀,許多工程師選擇具有低濃度黏合劑的焊劑配方 — 但這可能會提高故障風險。

溶劑用於溶解其他成分。製造商建議的焊接曲線圖有一部分是根據溶劑的沸點。在應用過程中,重要的是遵循曲線圖以確保所有溶劑都被蒸發掉。如果有任何溶劑殘留,則可能出現電子故障。

 

添加劑 — 塑化劑、染料或抗氧化劑 — 是焊劑化學成分的一小部分。添加劑也許能提高可靠度,但由於製造商的智慧財產權保護,無法深入了解或控制其功能。
 

各種焊接程序的風險

工程師可以使用表面黏著技術 (SMT)、波峰焊、選擇性焊接或手工焊接。由於所使用的焊劑量不同,每一種都會帶來相對的風險。

SMT 是最乾淨的選擇之一:它使用焊錫膏並以模板或印刷機來施用。這種方法對應用的體積具有很高的控制力。

液體焊劑比焊錫膏的風險更高,因為它更難控制使用的流量和體積。


手工焊接
 

在波峰焊或選擇性焊接時,液體是以手動、噴霧或泡沫形式釋出。在波峰焊製程中,液體可能流到組件的頂端。發生這種情況時,電路板頂端的溫度可能不足以蒸發溶劑。由於工程師之間手動控制的差異,手工焊接可能會出現類似的問題。

為了降低過多和難以控制的液體流動的風險,工程師可以使用焊錫絲和配給設備進行具一致性的應用。


 

如何測量組件潔淨度

有幾種業界標準方法可以收集資料,這些資料可用於解釋焊接後的風險等級。

溶劑萃取電阻率 (ROSE) 試驗可以監控清潔操作期間的離子潔淨度。此試驗收集的資料有助於工程師維持合格的焊接和清洗製程。

離子層析法是另一種廣泛應用的技術,用於測量焊接後留下的離子數量。這也是從焊劑中偵測弱有機酸含量的簡單方法。


潮濕的使用環境可能導致故障。
 

離子層析法的挑戰來自於不同的方法會產生不同的結果。例如,全組件浸泡可提供整個表面的濃度平均值。為了在更小的區域內偵測酸度,工程師需要使用更局部的採樣方法。不幸的是,離子層析結果沒有一個通過或不通過的標準。

工程師還可以進行功能測試,以評估設計在潮濕、最壞情況下的表現。在這些情況下,故障通常與洩漏或短路有關。工程師可以使用電流限制來減少短路造成的損壞,這可能會隱藏任何導致殘留故障的證據。

 

工程師需要依靠他們的設計知識、最終使用環境和潔淨度資料來評估風險。這是因為影響風險的因素很多,包括:

     
  • 焊劑化學變化/應用
  • 電性間距
  • 介電強度
  • 頻率
  • 灌封膠/塗層附著力
 

若想深入了解如何改進電子可靠度,請註冊網路研討會 — 焊劑殘渣:導致電子設備故障的關鍵因素,或者閱讀我們的可靠度工程服務

查看 Ansys 的服務與產品

立即聯絡我們

* = 必填欄位

感謝您聯絡我們!

We’re here to answer your questions and look forward to speaking with you. A member of our Ansys sales team will contact you shortly.

Footer Image