助焊剂在 PCB 组装行业中发挥着重要作用，其用途从清洁组件引线到促进回流焊接和波峰焊接的顺利进行。然而，无论是使用卤化物还是非卤化物助焊剂，都可能面临如组装后腐蚀等挑战。本文将讨论 PCB 中卤化物含量的影响，并介绍 Avago 针对 PCB 组装操作及表面贴装组装的推荐指南。

无卤化物的定义和分类

根据定义，无卤化物的产品不含卤代化合物。卤化物主要存在于印刷电路板（PCB）、阻焊层、模塑料、连接器、电缆绝缘层和布线导管中。广义上，卤化物与焊接操作相关，而卤素主要与 PCB 或其组件有关。例如，模塑料中常见的溴化氯阻燃剂（不同于卤化物）虽具有阻燃性能，但其影响不可忽视。

以下是行业标准中对无卤化物的具体定义：

1. IPC J-STD-004B（关于助焊剂设计）：

• 焊剂固体含量中，卤化物含量需低于500 ppm（以氯化物计）。

• 氟化物与溴化物根据分子量差异调整并统一以氯化物计算。

2. IEC 61249-2-21（关于 PCB 设计）：

• 氯（Cl）含量 < 900 ppm；

• 溴（Br）含量 < 900 ppm；

• 总卤素含量 < 1500 ppm。

检测卤化物的方法

可以采用简单的点测试来检测助焊剂中的卤化物含量，如 IPC J-STD-004B 中描述的那样。由于卤化物化学性质活跃，其通过去除氧化物来增强焊接润湿性，显著提升焊接性能。然而，当卤化物含量较高时，其腐蚀性可能导致 PCB 组件的损坏。

IPC J-STD-004B 还对助焊剂进行了腐蚀性分类，具体如下：

• 腐蚀等级：L（低腐蚀性）、M（中腐蚀性）、H（高腐蚀性）。

• 卤化物等级：0（无卤化物）或 1（含卤化物）。

卤化物对 PCB 组装的影响

卤化物通常呈离子态，如 Cl⁻、Br⁻ 和 F⁻。由于氯离子电负性强，它可能在电场作用下迁移至电路板的关键部位并引发腐蚀。例如，Vcc（电源）焊盘由于电场作用更容易受到氯离子的“攻击”，而 GND（接地）焊盘一般因处于电位较低的位置而不易被腐蚀。

离子污染不需要分层路径即可影响 PCB 的性能。即使是微量的离子物质，在有水分和电位差等因素的情况下，也足以启动腐蚀过程。以下是卤化物导致 PCB 腐蚀的具体过程：

• 图1显示了环境氯离子如何进入封装并腐蚀焊盘的机制。

• 图2表明，氯离子可能存在于引线框架与模塑化合物的界面处（即使无分层现象）。

• 图3展示了因卤化物助焊剂使用不当而导致的焊盘腐蚀实例。

Avago 光耦合器的湿度敏感度等级 (MSL)

湿度敏感度等级（MSL）是衡量某些半导体器件包装和处理预防措施的重要指标。它表示湿敏器件在室内环境条件下（约 30 °C / 60% RH）可暴露的时间。如果超出该时间，器件内滞留的水分可能在高温回流焊时膨胀，从而导致引线键合损坏、芯片开裂和内部裂纹等问题，进而影响产品的可靠性和产量。

处理建议：

• 湿敏器件应包装在防潮抗静电袋中，并配备干燥剂和湿度指示卡。

• 湿度敏感性级别按照 IPC J-STD-020D 分类：

• MSL 1：在 ≤ 30 °C / 85% RH 条件下，车间寿命不受限制。

• 其他级别：设备需在从防潮袋中取出后的指定时间内完成安装和回流焊。

湿敏器件的存储与使用还应参考 IPC J-STD-033 标准。

总结

助焊剂是 PCB 组装过程中不可或缺的一环。卤化物助焊剂虽能提升润湿性和焊接性能，但其潜在的腐蚀性问题不可忽视。严格遵循 IPC 和 IEC 标准，合理选择并正确使用助焊剂，可有效降低组件腐蚀风险。此外，对于湿度敏感组件，应采取适当的包装和存储措施，确保产品的可靠性和寿命。

通过遵循上述建议，PCB 组装工艺可在提升焊接性能的同时，减少潜在的质量问题，为产品可靠性保驾护航。