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焊接后的隐藏威胁：助焊剂残留如何影响电子性能？
电子零件在焊接的时候需要使用助焊剂(flux)来帮助去除氧化物并形成良好的金属键结，但是助焊剂残留物却也可能造成电子故障。
不过在我们深入了解「助焊剂残留物为何会导致电子故障?」这个问题前，建议读者先阅读另一篇文章，了解什么是助焊剂？助焊剂又包含有那些化学成分？
当我们了解了助焊剂的成分与作用后，就可以来进一步探讨「助焊剂残留物为何会导致电子故障?」这个问题了。
1. 助焊剂残留造成电子讯号接触不良
助焊剂中的树脂松香在焊接后会在焊点的表面形成透明的薄膜，这层薄膜在干燥的时候具备高阻抗，如果更好落在电子讯号的接触点，就会影响到电子讯号的传递。
常见的问题是OSP板子的测试点(test point)印刷锡膏，回焊后助焊剂薄膜阻隔了测试探针的接触，影响测试的成功率。
探针的助焊剂残留太多 探针的助焊剂残留良好 另外，焊接过程的高温会气化助焊剂，如果助焊剂飘到了电子零件内部并沾附在电子讯号的接触点上，就会造成接触不良的情形。比如微动开关内部的金属簧片接触不良，以及弹簧针(Pogo pin)的接触不良。而这类电子零件内部因为助焊剂接触不良的问题，也不全是助焊剂气化沾附所致，有许多原因是焊接后使用溶剂清洗操作不当，而让原本在零件外部的助焊剂顺着溶剂流进到零件内部所造成的。
《案例》弹簧针卡卡按压不顺问题分析(Pogo pin stuck)
2. 助焊剂残留造成漏电流、信号干扰、微短路、电化学迁移
助焊剂中的活化剂通常包含酸剂，焊接后，未挥发或未完全气化的酸剂会混杂松香残物，形成一层薄膜。在干燥的环境下，这层薄膜具有高阻抗，因此不会造成明显的电性能问题。然而，如果长期暴露在潮湿环境下，这层薄膜就会吸附水气变得黏稠，并与灰尘及其他导电性污染物结合，形成可以导电的水膜。这层水膜会降低PCB的表面绝缘阻抗，从而产生漏电流现象（即不预期的电流从一个导体或焊点流向接地）。在高密度封装（如BGA、QFP）或细间距焊点的PCB中，漏电流可能导致信号干扰，甚至引发设备异常运行，或加速电池电量的消耗。此外，潮湿环境中的水气与残留的酸剂或其他离子污染物，可能结合形成电解质。在电场作用下，金属（如铜）会被氧化成阳离子，并通过水膜向阴极迁移，这便是电化学迁移（ECM）的过程。在迁移过程中，金属离子会在阴极处沉积，形成金属枝晶，可能导致间歇性或永久性短路。而在阳极，金属的持续氧化溶解则会进一步腐蚀铜箔或焊点，对PCB的可靠性构成严重威胁。
3. 助焊剂残留物使得表面涂层(保护漆、三防漆)附着力下降，可能导致涂层剥落
焊接之后，在焊点及其周围都会覆盖一层助焊剂残留物薄膜，这层薄膜如果未被有效清洁，就会阻碍三防漆(conformal coating)或保护漆与PCB基材表面形成稳定结合，导致附着力下降。在没有湿度管控的环境下，这层薄膜可能吸附水气，会在涂层与基材之间形成微小的水膜，并可能吸附灰尘及其他污染物，导致涂层附着力更进一步下降或产生气泡，这在潮湿或高温环境下尤其明显。在后续的使用环境中，PCB可能会经歷反覆的温度变化（如高低温循环或热冲击），残留物的存在可能导致涂层与基材界面产生不同的热膨胀应力，导致涂层附着力劣化，甚至剥落。高端的产品通常要求在表面涂层作业前，彻底清洁助焊剂残留物，以确保涂层的附着力和可靠性。对于一般产品，大多直接在未清洁的PCB表面进行涂层作业，但建议在决定清洗与否之前，进行以下测试：
温度循环测试：模拟实际环境中的热冲击与温湿度变化对涂层可靠性的影响。
- 附着力测试： 如 ASTM D3359 标准中的胶带撕拉测试，作百格测试，检验涂层的附着性。
需要注意的是，助焊剂残留物的分布与PCB的零件密度和焊接区域密切相关，通常在锡膏印刷的位置及其周围更容易残留助焊剂。而涂层的附着力也会受到PCB防焊层表面粗糙度的影响。适当的表面粗化处理（如等离子清洗或化学粗化）可以提高涂层的附着力。因此，是否需要清洗助焊剂残留应视具体情况而定，是一个需要根据产品应用、环境需求及测试结果「case by case」评估的决策。
延伸阅读：
- 回流焊的温度曲线 Reflow Profile
- 如何将锡膏印刷于电路板(solder paste printing)
- 低温锡膏(LTS)制程有机会成为未来主流吗？还是昙花一现？
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