绪言

　　由于CFC（氟氯烃）及1.1.1-三氯乙烷具有清洗能力强、相容性好、使用安全、元件干燥快等优点，所以，一直被认为是一种理想的清洗剂。长期以来，电子工业在清洗元器件中一直使用这些产品，尤其是SMT元件的焊后清洗。然而，自80年代中后期，人们发现CFC等清洗剂中的ODS臭氧耗竭物质破坏了生态平衡，严重地威胁着人们的生命。为此，开发替代ODS物质技术在全球展开。由此可见，使用SMT技术中使用免清洗焊接材料是大势所趋，实现绿色制造是全球一致的呼声。可是免清洗的效果又是如何呢？免清洗材料能够与CFC媲美吗？通过对免清洗材料、工艺和设备的分析了解免清洗技术的将来发展趋势。

　　80年代末90年代初，工业发达国家先后研制开发了下列四种主要替代技术，并已广泛应用于目前的电子清洗工艺中。

　　1溶剂清洗
　　2 半水清洗
　　3 水清洗
　　4 免清洗

　　然而，寻求合适的替代技术并非易事，任何一种替代技术均不能完全取代ODS的所有性能，必须针对不同产品、不同工艺选用不同的替代技术。此外，还要考虑材料、设备、技术兼容等问题。实践证明，上述几种替代技术中的前三种只是过渡时期的技术，作为逐步淘汰的过程。从长远来看，还是应采用免清洗技术，以达到最终完全不使用ODS的目的。因为取消了清洗工艺，会大大降低制造成本。为了实现这一目的，焊后板表面的残余物必须降到最低限度或无残余物。此外，这种技术对于替代ODS来说是一步到位的技术，虽然，目前需要一些投资，但其带来的优越性和经济效益是显著的。但是要使免清洗技术的应用获得成功，必须解决焊球、桥接、漏焊及其它工艺缺陷。如果焊剂残余物有腐蚀性的话，产品使用寿命就会受到影响。换言之，解决这些问题是实现免清洗焊接技术的关键所在。目前，美国、日本等工业发达国家主要围绕上述问题开发研究了一些新技术、新工艺。

　　1. 免清洗材料

　　1.1 免清洗焊剂

　　在超细间距组装中，助焊剂在电子插件焊接过程中起着决定性的作用。最初的助焊剂印刷阶段的任何缺陷，对合格率均有很大影响。因为前期生产工序的任何错误都会贯穿到整个生产过程。为此，对焊剂提出下列要求：

　　·透过模板极细缝隙的良好印刷性能
　　·良好的焊球形成过程
　　·良好的元件浸湿特性
　　·再流后无腐蚀作用
　　·溶剂残渣含量低

　　焊剂主要由两种成分组成：焊剂粉末及溶剂，溶剂包括松香（树脂、合成树脂）、活化剂、（无卤化物、含卤化物）溶剂及某些添加剂。免清洗焊剂是一种低固态焊剂，固体含量大约在1.5~3%的范围。焊剂中的溶剂主要是异丙醇、乙醇或甲醇。这些焊剂的残渣少或无残渣，所以，焊后可以不清洗。在使用免清洗焊剂时需要强调下列几点：

　　·在保证极少残余物的同时，还要求焊剂具有足够的活性。
　　·比重难于控制（监控和维护焊剂的固体含量）。
　　·吸水效果要比一般的固体含量的焊剂明显。
　　·发泡难。
　　·加工范围要比使用一般的固体含量的焊剂时的加工范围小。

　　免清洗焊剂的固体含量要比传统焊剂的比例少得多。当固体含量低于5%时，比重控制的灵敏度就会出现明显变化。

　　1.2 非挥发性化合物（VOC）焊剂

　　美国对排放VOC限制得很严格，而且对此进行了各种不同的详尽研究。目前的问题是大多数免清洗焊剂中的VOC含量极高，有些焊剂中的乙醇含量高达99%。美国的一些公司现已研制出新一代的焊剂，达到了少排放或不排放VOC的目的。这些焊剂以水代替乙醇配制溶剂，也就是我们常说的水溶基助焊剂，水溶基助焊剂几乎无VOC。这种助焊剂除了对环境无污染外，而且不燃，在受热环境下进行喷涂是非常安全的。

　　水溶基助焊剂对波峰焊剂的预热能力提出了新的要求。图1和图2所示是两条预热曲线，这两条曲线通过采用识别预热器读数和传送速度而形成的。图1所示是应用2%固体含量的乙醇基焊剂的效果。图2 所示是用2%固体含量的水溶基免清洗助焊剂的预热曲线。如果在组件接触波峰之前，水份没有完全蒸发，焊剂就会飞溅，形成焊球，且可能在通孔的焊点上形成孔洞。其工艺处理的难处在于怎样在PCA非过热的情况下，蒸发掉水份。实验证明以强有力的对流加热来提高预热温度，可有效地解决这一问题。

　　1.3 免清洗焊膏

　　免清洗焊膏可分为四类：普通、低残渣、极低残渣和超低残渣焊膏。这些焊膏还可进一步划分为松香基焊膏和非松香基焊膏两种

　　1.3.1 普通免清洗焊膏

　　普通免清洗焊膏是典型的松香其焊剂。固体含量的比重为3.5~5%，不同厂家的产品其残渣含量和颜色有所不同，不过其共同点是颜色在透明——黄色之间。从外观来看，透明残渣较好，不过残渣颜色与腐蚀性和可靠性无关。

　　普通免清洗焊膏不需要特别的气氛，如象；用于再流焊的具有良好可焊性的氮气。虽然湿润性是免清洗焊膏存在的问题，但是，这个问题通常是由于元件和基板的可焊性差所致。由于普通免清洗焊膏多数都是松香基的，粘性次数及印刷特性可与RMA和OA类焊膏进行比较。残渣的颜色和数量是普通免清洗焊膏的主要缺陷。从外观来说，用户不喜欢黄色残渣，而残渣过多会阻碍电子测试。

　　1.3.2 低残渣免清洗焊膏

　　低残渣免清洗焊膏不是松香基焊膏，就是合成材料制成的。一般来说，残渣量最少的焊膏是合成材料制成的。低残渣焊膏的主要优点是残渣量少，这样就不存在外观方面的问题，同时也减少或排除了需探测的问题。低残渣焊膏成分中的固体含量的比重大约为3.4%，超低残渣焊膏的固体含量比重在2.1~2.8%，超低残渣焊膏的固体含量低于2%。在配制低的、极低的、超低残渣焊膏时，主要是将金属含量提高到91~92%，（焊剂含量降到20%）。设计焊剂的同时也是研制焊膏的过程。由于大部分焊剂在再流焊中将分解或挥发，所以减少了残渣的形成。