這篇部落格的標題有點誤導人,因為它實際上將聚焦於波峰焊助焊劑評估中,有時會被採用的一種不恰當的方法。
找到一種能讓人以最快、最經濟且最具決定性的方式評估材料的方法,總是值得追求的。然而,波峰焊接正是那些充滿細微差異的製程之一。任何試圖簡化波峰焊接助焊劑評估的嘗試,都將產生誤導性的結果。
其中一種簡化波峰焊助焊劑評估的方法,是使用焊料潤濕天平。Malcomtech International和Gen3Systems 等公司均有供應此類焊料潤濕天平測試儀。這些設備確實有其價值。然而,完美模擬波峰焊製程並非其設計初衷。
若您花點時間仔細思考波峰焊接的製程,便會輕易發現,使用潤濕平衡測試來評估波峰焊接助焊劑存在諸多不足之處。
在波峰焊過程中,會透過噴灑或發泡方式,將預先設定且受控量的波峰焊助焊劑塗佈於已裝配元件的印刷電路板(PCB)單面。PCB 會經過預熱工序,以活化助焊劑並使助焊劑中的溶劑揮發。在預熱/助焊劑活化階段,助焊劑會清潔表面,使已裝配元件的 PCB 通過焊錫波時,焊錫能輕鬆潤濕並流過 PCB 及元件引腳。 預熱同時會使助焊劑「乾燥」,以確保塗佈助焊劑的 PCB 與波峰焊料接觸時,不會發生助焊劑急速沸騰與飛濺的現象。助焊劑飛濺可能導致焊料沉積在整個 PCB 組件上。此外,在免清洗製程中,波峰焊後殘留於組件上的濕態原始助焊劑,會對電氣可靠性構成風險。 經過預熱/助焊劑活化階段後,助焊劑進入焊錫波,隨即進行焊接。焊錫波的流動本身也往往會「沖洗」掉部分助焊劑。
通常在進行潤濕天平測試時,將助焊劑塗佈於測試試片上的用量並未受到控制。測試試片往往是浸入裝有助焊劑的儲液槽中。而該助焊劑用量是否足以模擬實際組裝過程中所使用的助焊劑用量,目前尚不清楚且值得商榷。 接著,懸掛的試片會被降入裝有靜止熔融焊料的容器中(在某些設備上,裝有熔融焊料的容器所處的載台會被升起,直到與懸掛的試片接觸為止)。試片通常是以邊緣先入的方式投入熔融焊料中,這並未能模擬焊接至可能平坦且與焊料表面平行(即 PCB 表面)的表面之情況。 然而,此評估技術最大的問題在於幾乎沒有或完全缺乏預熱/助焊劑活化步驟。因此,助焊劑無法像在真正的波峰焊接製程中那樣,有機會清潔表面。單純缺乏預熱/助焊劑活化這一點,便會使此類測試結果幾乎毫無價值且極具誤導性。 此外,由於缺乏預熱,助焊劑在導入焊料時可能仍處於「濕潤」狀態(含有溶劑)。助焊劑中的溶劑會干擾焊料的潤濕與流動,直到其揮發殆盡為止。這可能僅因助焊劑中所含的溶劑不同,就產生截然不同的測試結果。 舉例來說,水基無 VOC 助焊劑的「濕潤」狀態會比酒精基助焊劑維持更久。這便引入了另一個變數,而在真正的波峰焊接製程中,此變數本應在預熱/助焊劑活化階段就被消除。最後,由於焊料是靜止的,而非流動的焊料波,這又引入了另一項差異或變數。
因此,在評估波峰焊助焊劑時,最佳的——或許也是唯一——方法,就是在合適的波峰焊機上,採用模擬實際 PCB 組件焊接過程的工法進行測試。唯有真正的波峰焊製程,才能涵蓋所有「潤濕平衡測試」所無法呈現的細微差異。




