在無鉛藥芯焊錫絲的手工烙鐵焊中，烙鐵頭的溫度設(shè)定都在300 ℃以上。當(dāng)代綠色電子工藝的要求對藥芯助焊劑帶來了巨大的挑戰(zhàn)：
1、松香的活性溫度一般在300 ℃以下，溫度超過315 ℃時幾乎無任何活性，目前廣泛應(yīng)用的松香基無鉛藥芯助焊劑助焊活性不足；
2、焊后有害殘留物多，目前的松香基助焊劑都含有鹵素，其殘留物中的鹵素離子在高濕高熱環(huán)境下易腐蝕線路板、焊點(diǎn)及元器件，導(dǎo)致絕緣性變差和電路接觸不良，殘留物的清洗過程產(chǎn)生的廢液也嚴(yán)重污染環(huán)境；
3、松香基固體助焊劑焊接后焊點(diǎn)容易變色，高溫下松香易碳化變色，使焊點(diǎn)變黑，影響美觀，限制了其在高端電子產(chǎn)品中的使用。
助焊劑的載體成分應(yīng)對有機(jī)酸活性成分和其他成分具有良好的溶解性，能夠形成均勻一致的液體。其次要滿足實(shí)際的藥芯焊錫絲制備工藝和焊接溫度要求。Sn- 0.7Cu無鉛藥芯焊錫絲擠壓成型溫度為110 ℃～130 ℃，要求助焊劑在110 ℃時能完全熔化，形成均勻液體且流動性良好，能夠順利壓入焊錫絲內(nèi)部形成連續(xù)的藥芯。另外為使藥芯焊絲在拉絲過程中不流出，要求助焊劑在80 ℃以下為固態(tài)。無鉛焊料手工烙鐵焊溫度在300 ℃以上，助焊劑的沸點(diǎn)應(yīng)與之相接近，不能偏離太多，這是因?yàn)橹竸┓悬c(diǎn)較低載體容易揮發(fā)，在焊接過程中過早失去活性，沸點(diǎn)較高會導(dǎo)致焊后殘留物增多。松香是典型的載體物質(zhì)，常溫呈中性，對金屬無任何腐蝕，且能溶解各種有機(jī)物，不吸潮，不導(dǎo)電，是良好的活性劑和成膜劑，一直被用作載體，載體組份十八酸沸點(diǎn)為376.1 ℃，加入松香可以調(diào)節(jié)沸點(diǎn)。但Sn-0.7Cu無鉛藥芯焊錫絲手工烙鐵焊溫度高，松香失去活性，碳化變色，實(shí)驗(yàn)研究表明減少松香添加量，添加其他有機(jī)物能 實(shí)現(xiàn)良好焊接。
無鉛焊錫對助焊劑的要求:
1、由于焊劑與合金表面之間有化學(xué)反應(yīng)，因此不同合金成分要選擇不同的助焊劑;由于無鉛合金的浸潤性差，要求助焊劑活性高；提高助焊劑的活化溫度，要適應(yīng)無鉛高溫焊接溫度;)焊后殘留物少，并且無腐蝕性，滿足ICT探針能力和電遷移。
2、焊膏印刷性、可焊性的關(guān)鍵在于助焊劑。確定了無鉛合金后，關(guān)鍵在于助焊劑。選擇焊膏要做工藝試驗(yàn)，看看印刷性能否滿足要求，焊后質(zhì)量如何。總之要選擇適合自己產(chǎn)品和工藝的焊膏。
3、無鉛焊劑必須專門配制焊膏中的助焊劑是凈化焊接表面，提高潤濕性，防止焊料氧化和確保焊膏質(zhì)量以及優(yōu)良工藝性的關(guān)鍵材料。高溫下助焊劑對PCB的焊盤，元器件端頭和引腳表面的氧化層起到清洗作用，同時對金屬表面產(chǎn)生活化作用。
4、波峰焊中無VOC免清洗耳恭聽焊劑也需要特殊配制。無鉛焊膏和波峰焊的水溶性焊劑對某些產(chǎn)品也是需要的。
高溫對元件的不利影響：
陶瓷電阻和特殊的電容對溫度曲線的斜率(溫度的變化速率)非常敏感,由于陶瓷體與PCB的熱膨脹系數(shù)CTE相差大，在焊點(diǎn)冷卻時容易造成元件體和焊點(diǎn)裂紋，元件開裂現(xiàn)象與CTE的差異、溫度、元件的尺寸大小成正比。鋁電解電容對清晰度極其敏感:連接器和其他塑料封裝元件在高溫時失效明顯增加。主要是分層、爆米花、變形等、粗略統(tǒng)計(jì)，溫度每提高10℃，潮濕敏感元件(MSL)的可靠性降1級。解決措施是盡量降低峰值溫度;對潮濕敏感元件進(jìn)行去潮烘烤處理。
高溫對PCB的不利影響:
高溫對PCB的不利影響在第三節(jié)中已經(jīng)做了分析，高溫容易PCB的熱變形、因樹脂老化變質(zhì)而降低強(qiáng)度和絕緣電阻值，由于PCB的Z軸與XY方向的CTE不匹配造成金屬化孔鍍層斷裂而失效等可靠性問題。解決措施是盡量降低峰值溫度，一般簡單的消費(fèi)類產(chǎn)品可以采用FR-4基材，厚板和復(fù)雜產(chǎn)品需要采用耐高溫的FR-5或CEMn來替代FR-4基材。
電氣可靠性:
回流焊、波峰焊、返修形成的助焊劑殘留物，在潮濕環(huán)境和一定電壓下，導(dǎo)電體之間可能會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致表面絕緣電阻的下降。如果有電遷移和枝狀結(jié)晶(錫須)生長的出現(xiàn)，將發(fā)生導(dǎo)線間的短路，造成電遷移(俗稱“漏電”)的風(fēng)險。為了保證電氣可靠性，需要對不同免清洗助焊劑的性能進(jìn)行評估。
關(guān)于無鉛返修:
① 鉛焊料的返修相當(dāng)困難，主要原因：無鉛焊料合金潤濕性差。溫度高(簡單PCB235℃，復(fù)雜PCB260℃)。工藝窗口小。
② 無鉛返修注意事項(xiàng)：選擇適當(dāng)?shù)姆敌拊O(shè)備和工具。正確作用返修設(shè)備和工具。正確選擇焊膏、焊劑、焊錫絲等材料。正確設(shè)置焊接參數(shù)。除了要適應(yīng)無鉛焊料的高熔點(diǎn)和低潤濕性。同時返修過程中一定要小心，將任何潛在的對元件和PCB的可靠性產(chǎn)生不利影響的因素降至最低。
關(guān)于過度時期無鉛和有鉛混用情況總結(jié):
無鉛焊料和無鉛焊端――效果最好。無鉛焊料和有鉛焊端――目前普通使用，可以應(yīng)用，但必須控制Pb，Cu等的含量，要配制相應(yīng)的助焊劑，還要嚴(yán)格控制溫度曲線等工藝參數(shù)，否則會造成可靠性問題。有鉛焊料和無鉛焊端――效果最差，BGA、CSP無鉛焊球是不能用到有鉛工藝中的，不建議采用。
目前無鉛工藝當(dāng)中采用的釬焊料相對比原來的焊料成分方面錫的含量增大很多，其合金成分相對有很大的提升。在生產(chǎn)加工過程中，其錫渣的產(chǎn)生量比原來普通焊料的產(chǎn)生量也有很大幅度的提高。如果能將錫渣的產(chǎn)生量降低則對于材料消耗方面的成本控制是有益的。
錫渣主要是錫在高溫環(huán)境下和氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的氧化物，通過物理高溫攪拌可以將大部分的錫氧分離(即錫渣還原)，將分離的錫重新使用，也可利用化學(xué)置換還原反應(yīng)將錫渣中的氧分子置換后還原成純錫而重復(fù)使用。
