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PCB焊接后板面发白改善探讨

分类:
技术交流
作者:
卫雄
2017/10/25 16:15

1

前  言

PCB焊接后板面发白是波峰焊与手工焊接中常见的缺陷。金百泽客户反馈PCB焊接后,使用洗板水清洗板面发现有发白现象,客户怀疑系PCB问题导致,不良图片如下:

(清洗后板面出现泛白图片)

 

有关焊接的各种允收标准,以IPC-A-610“电子组装件可接受条件”为最具权威性的国际规范,其中第10.4 对清洁度有明确要求:

从质量风险评估与改善原则来看,发生制程警讯时,客户方必须见到改善措施与执行方案后,才能考虑对现品的允收。故此类问题虽未影响到功能,但往往也成为双方争论的焦点,本文即对此问题进行探讨和改善。

 

2

原因分析

 

2.1 事故调查 

PCBA贴片为手工有铅焊接,烙铁温度为270-310℃,焊接后有助焊剂残留在板面,手工用洗板水进行助焊剂擦洗,板面自然干燥后发现有泛白痕迹。

 

 2.2  影响因素

从整个焊接流程看,造成PCBA焊接后发白的可能因素如下:

A、PCB问题--焊接前阻焊表面已受损或受到其它破坏导致颜色变异;

B、助焊剂与PCB阻焊油墨不匹配,对油墨有攻击或腐蚀;

C、洗板水与助焊剂不匹配,无法有效清除助焊剂或与助焊剂产生反应生成其它污染物;

D、清洗方式不对--手工擦洗不能将助焊剂完全清洗干净。

 

2.3 模拟试验

<1> 取库存品分析,发现部分PCB板有菲林印(如下图片),菲林印产生主要在阻焊工序制作时,因客户对油墨厚度有特殊要求(≥18um),在丝印工序无法一次性完成,需采用二次加印方式。由于油墨较厚,预固化程度不好掌控,阻焊曝光时易产生菲林印。

 

 

有菲林印PCB图片

 

为了验证是否因菲林印导致板面发白,特做试板进行验证。挑选有菲林印和没有菲林印的PCB板各2PCS,采用同样的方法进行焊接并清洗板面。结果发现,有菲林印PCB与无菲林印PCB均有出现板面发白现象,故此类发白与阻焊菲林印无直接关系。

 

<2> 验证不同阻焊油墨与助焊剂对发白的影响

特取不同油墨品牌的PCB各2PCS进行对比测试,数据如下:

从测试数据看,两种油墨均有出现发白,但从油墨外观看,未发现有腐蚀之迹象,疑为与助焊剂关联更大。为此特咨询业界同类供应商,收集信息如下:

 

助焊剂大多含有卤素(F、CL、Br、I),如焊接后有卤素离子残留在板面,这些卤素残留物本身不是白色的,但当在空气中停留过久或遇水、遇潮后则易生成强酸类物质,这些强酸开始和焊点表面的氧化层起反应,这个反应结果生成了酸盐,当自然干燥后就会形成白色残留物。

 从上述反应原理看,如板面有助焊剂残留,是有可能出现类似发白现象的。

 

<3> 清洗方式对板面发白的影响

手工焊接后,如采用常规方式进行手工擦洗,则板面是很难完全擦洗到位的,即很难达到板面无残留这个要求;如一旦有助焊剂残留,则可能留下品质隐患。为此,特采用超声波协助清洗,效果如下图所示:

(超声波清洗图片)

 

经超声波清洗后,阻焊表面色泽均匀,未发现白色残留物,可以满足客户品质要求。

 

2.4 分析小结 

从整个分析数据看,结果如下:

<1> PCB焊接后出现板面发白,与阻焊菲林印无关,与油墨性能关联不大,排除PCB因素;

<2> 从助焊剂本身性能分析,如含有卤素成分,则有产生白色残留物之隐患;

<3> 对比清洁方式,手工擦洗无法将助焊剂完全清除干净,采用超声波清洗可以满足清洁要求,避免焊接后出现板面发白现象。

 

3

结  论

通过实验对比分析,PCB焊接后发白,主要是焊接后板面残留助焊剂,手工方式难以清洗干净,导致板面有泛白痕迹,此类异常可通过超声波协助清洗加以解决(或改用无卤助焊剂),以避免出现类似外观不良。 

 

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