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ANSYS的博客

2019年12月5日

什么是磁通残留,为什么会导致电子设备故障?

助焊剂是一种酸性混合物,用于在焊接过程中去除金属氧化物并产生良好的冶金键。缺点是焊接后留下的助焊剂残留会导致电子设备故障和电流泄漏。


工程师需要了解焊接工艺,以减少
减少焊剂残留量,提高电子器件可靠性。

当工程师谈到良性或活跃的熔剂残留物时,他们指的是失败的风险,而不是残留物本身的化学性质。没有单一的术语或单一的测试能够捕获了解风险所需的所有信息。

可以理解的是,随着电路的不断缩小,故障的风险也在增加。为了降低这种风险,工程师需要了解化学、应用技术、设计及其用例环境。

焊接和助焊剂残留物的化学性质

影响电气故障几率的磁通有四种成分:

  1. 活化剂
  2. 绑定
  3. 溶剂
  4. 添加剂

然而,活化剂和粘合剂的影响最大。


电路板上残留的焊剂

活化剂是在当代助焊剂中发现的弱有机酸。它们的酸度会带来风险,但这是一个好关节所必需的。酸与金属氧化物反应生成金属盐。在润湿过程后,盐溶解并形成冶金键。

有时,酸可能不会被完全消耗。当这种情况发生时,过量的酸会导致电子故障。为了降低风险,工程师需要使用最少量的助焊剂进行适当的焊接。

粘合剂,有时被称为载体,是高熔点的不溶于水化合物(如天然松香和合成树脂)。焊接后,它们防止未消耗的活化剂溶解在水中。粘合剂构成了可见残留物的大部分。为了保持无树脂,清洁组件的外观,许多工程师选择低浓度粘合剂的助焊剂配方-潜在地增加了失败的风险。

溶剂是用来溶解其他成分的。制造推荐的焊接配置文件部分基于溶剂的沸点。在应用过程中,重要的是要按照配置文件,以确保所有的溶剂被蒸发掉。如果溶剂残留,则可能导致电子设备故障。

添加剂——增塑剂、染料或抗氧化剂——只占助焊剂化学成分的一小部分。添加剂可能会增加可靠性,但由于制造商的知识产权保护,无法获得对其功能的洞察或控制。

各种焊接工艺的风险

工程师可以使用表面贴装回流焊(SMT)、波峰焊、选择焊或手工焊。由于所使用的通量不同,每种方法都存在风险。

SMT是最干净的选择之一:它利用使用模板或打印机应用的粘贴助焊剂。这种方法对应用的音量有很高的控制。

液体助焊剂比浆料带来更大的风险,因为它更难控制应用程序的流量和体积。


手焊

在波峰焊或选择焊接期间,用手或以喷雾或泡沫的形式分配液体。在波动过程中,液体可以流到组件的顶部。当这种情况发生时,电路板顶部的温度可能不够高,无法蒸发溶剂。由于员工在应用控制方面的差异,手焊也可能出现类似的问题。

为了减少过量和难以控制的液体流动的风险,工程师可以使用具有一致应用方法的助焊剂芯焊丝和点胶设备。


如何测量装配清洁度

有几种行业标准的方法来收集数据,可用于解释焊接后的风险水平。

溶剂萃取物电阻率(ROSE)测试可以监测清洗过程中的离子清洁度。该测试收集的数据有助于工程师保持合格的焊接和清洗过程。

离子色谱法是测量焊接后剩余离子数量的另一种流行技术。这也是一种从助熔剂中检测弱有机酸含量的简便方法。


潮湿的使用环境会导致故障。

离子色谱的一个挑战是不同的方法会产生不同的结果。例如,全组件浸泡将提供整个表面的平均浓度。为了在更小的区域检测酸,工程师需要使用更局部的采样方法。不幸的是,离子色谱结果没有标准的合格或不合格标准。

工程师还可以进行功能测试,以评估设计在潮湿、最坏的环境下的表现。在这些情况下,故障通常与泄漏或短路有关。工程师可以使用电流限制来减少短路造成的损害,因为短路可能会隐藏任何残留导致故障的证据。

工程师将需要依靠他们的设计知识、最终使用环境和清洁度数据来评估风险。这是因为影响风险的因素很多,包括:

  • 通量化学/应用程序
  • 电气间距
  • 绝缘强度
  • 频率
  • 盆栽/涂层附着力

要了解更多关于提高电子可靠性的知识,请注册参加网络研讨会焊剂残留:导致电子设备故障的关键因素。或者,读一下我们的可靠性工程服务

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