免清洗助焊劑是隨電子工業發展及環境保護的需要而產生的一種新型焊劑。它在解決不使用CFC類清洗溶劑減少環境污染方面和解決因細間隙、高密度元器件組裝帶來的清洗困難和元器件與清洗劑之間的相容問題方面具有重要的意義。從90年代初開始，免清洗助焊劑在電子工業領域里的電子元器件與印制板的焊接生產中廣泛應用。但是，隨著高密度、輕量化、微型化、高性能化的電子產品應用范圍日益擴大，應用環境日益復雜，對產品的可靠性要求越來越高，相應地對于免清洗助焊劑在可靠性方面提出了更高的要求。本文在實驗的基礎上對使用免清洗助焊劑焊后基板測試情況加以解析，論述了評價免清洗助焊劑可靠性的必要性。

    免清洗助焊劑焊后殘留物的影響及微觀機理

    作為免清洗助焊劑必須具備以下幾個條件：(1)焊后殘留物最少；(2)焊后殘留物在溫度、濕度下保持惰性且無腐蝕；(3)焊后殘留物應有高的絕緣電阻值。所謂焊后殘留物，即助焊劑中的焊后不揮發成分和殘留的活性成分以及焊后反應生成的金屬氧化物等。從物理學的角度看，這種反應生成物和殘留物質有可能是各向同性電介質。對于此種電介質的分子可分為兩類；一類為無極分子，另一類為有極分子。對于無極分于構成的電介質，外電場越強，產生的誘導偶極矩越大，表面極化電荷就越多，電介質的極化就越強。對于有極分子構成的電介質來說，產生極化的過程與上述有所不同。雖然每一個分子都有一定的固有偶極矩，但在沒有外電場的情況下，由于分子都作雜亂無章的熱運動，所以對外不呈現電性。但是，在外電場的作用下，每一個分子都受到一電場力矩的作用，在此力矩的作用下，分子偶極短將轉向外電場的方向。對于整個電介質來說，在垂直于電場方向的兩表面上，也還是有極化電荷的產生。綜上所述，雖然不同的電介質極化的微觀機理不盡相同，但是在宏觀上都表現為在電介質表面上出現面極化電荷或在電介質內部出現體極化電荷，即產生極化現象。這種極化現象是免清洗助焊劑焊后殘留物產生絕緣劣化和腐蝕發生的根本原因。此外，高溫高濕也會加劇極化現象。

    目前市場上常見的免清洗助焊劑雖然固體含量低，配制時將其活性成分的腐蝕性降為最小，但并不能完全排除焊后印制板上留有電介質殘留物。因此長時間的潮熱條件下工作的電路板，線路間在電場作用下臺發生絕緣劣化及腐蝕現象。

    可靠性評價試驗

    目前國內最常用的可靠性評價試驗為表面絕緣電阻試驗。試驗方法如下：試驗時用規定的材質的梳型電極或環型電極，均勻地涂覆定量的焊劑，在約85℃的溫度下干燥30min作為試片。先在常態下測定上述試片的絕緣電阻，然后將試片置于溫度為40℃±2℃，濕度約90％的恒溫恒濕箱中，保持96h后取出，再放入用在20℃±℃溫度下的特級酒石酸鈉的飽和溶液調節濕度90％的干燥器中，在1h內取出，然后在標準狀態下，使用絕緣電阻測定器測定表面絕緣電阻。

    用這個常規的試驗方法能否準確地評價免清洗助焊劑的可靠性呢?

    根據資料可知國外對于免清洗助焊劑的表面絕緣電阻要求較高，一般要求做加偏置電壓、長時間潮熱試驗。觀察焊后焊劑殘留物對表面絕緣電阻的時效影響，以此來衡量免清洗助焊劑的可靠性。通過以下一系列試驗可以說明一些問題。

    2.1試驗方法試驗使用梳型電極如圖1所示。將梳形電極用酒精清洗干凈并充分干燥，在上面涂覆一定量的免清洗助焊劑，干燥后將其放入溫度為235℃爐中，時間5s，制成試樣。然后將試樣放入恒溫恒濕箱內?溫度40℃±2℃，濕度95％RH，外加偏置電壓100V。在96h、450h、200h、500h時從恒溫恒濕箱內取出試樣1h為了使其充分干燥所需的時間?后，在測定電壓為5V時分別測定試樣的絕緣電阻值。測定后迅速放回恒溫濕箱內繼續試驗。試樣數：n=6。

    2.2測試結果采用上述試驗方法，對3種免清洗助焊劑進行了測試。表1中列出三種免清洗助焊劑所對應的表面絕緣電阻平均值。

    從表1中可看出3種免清洗助焊劑的表面絕緣電阻值在96~200h之間無明顯變化。但在300h后出現下降趨勢，且隨著時間延長下降趨勢明顯加快。

    表1  3種清洗助焊劑的絕緣電阻值

    表2說明了免清洗助焊劑表面狀況在加電壓潮熱試驗后也發生了變化。而且隨著時間加長，試樣表面狀況均有不同程度的變化。其中3＃試樣出現明顯的腐蝕現象，試樣表面布滿綠斑且試樣銅線銹蝕變細。圖2、圖3、圖4所示為潮熱試驗500h后試樣的表面狀況。

    表2  免清洗助焊劑表面狀況

    從圖2、圖3可以看出經500h恒溫恒濕、加偏置電壓試驗后1＃、2＃試樣表面狀況沒有大的變化。但是，從圖4中可以看出3＃試樣發生了較大的變化，試樣表面留下很明顯的銹斑污跡，而且較其它試樣銅線明顯變細。說明該免清洗助焊劑的焊后殘留物在長時間潮熱帶負荷情況下有較大腐蝕性。

    結論

    （1）免清洗助焊劑可靠性評價是非常重要的。它將關系到電子產品的整機可靠性。

    （2）免清洗助焊劑的可靠性測試必須考慮其時效影響。必須考慮到使用免清洗助焊劑的電子產品的實際應用環境。

    （3）焊后恒溫恒濕加偏置電壓可靠性評價試驗對于免清洗助焊劑是必不可少的。