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PCBA污染物及其危害

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2022-02-11 23:23

      PCBA污染物的定義為任何使PCBA的化學(xué)、物理或電氣性能降低到不合格水平的表面沉積物、雜質(zhì)、夾渣以及被吸附物。為了提高電子產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量,嚴(yán)格控制PCBA加工時(shí)殘留物的存在,必要時(shí)必須徹底清除這些污染物。

 

PCBA的污染

 

      主要有以下幾個(gè)方面:

 

      (1)構(gòu)成PCBA的元器件、PCB的本身污染或氧化等都會(huì)帶來(lái)PCBA板面污染;

 

      (2)PCBA在生產(chǎn)制造過(guò)程中,需使用錫膏、焊料、焊錫絲等來(lái)進(jìn)行焊接,其中的助焊劑在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生殘留物于PCBA板面形成污染,是主要的污染物;

 

      (3)手工焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的手印記,波峰焊焊接過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一些波峰焊爪腳印記和焊接托盤(治具)印記,其PCBA表面也可能存在不同程度的其它類型的污染物,如堵孔膠,高溫膠帶的殘留膠,手跡和飛塵等;

 

      (4)工作場(chǎng)地的塵埃,水及溶劑的蒸氣、煙霧、微小顆粒有機(jī)物,以及靜電引起的帶電粒子附著于PCBA的污染。

 

      以上說(shuō)明污染物主要來(lái)源于組裝工藝過(guò)程,特別是焊接工藝過(guò)程。

 

      在焊接過(guò)程中,由于金屬在加熱的情況下會(huì)產(chǎn)生一薄層氧化膜,這將阻礙焊錫的浸潤(rùn),影響焊接點(diǎn)合金的形成,容易出現(xiàn)虛焊、假焊現(xiàn)象。

 

      助焊劑具有脫氧的功能,它可以去掉焊盤和元器件的氧化膜,保證焊接過(guò)程順利進(jìn)行。所以,在焊接過(guò)程中需要助焊劑,助焊劑在焊接過(guò)程中對(duì)于良好焊點(diǎn)的形成,足夠的鍍通孔填充率起著至關(guān)重要的作用。

 

      焊接中助焊劑的作用是清除PCB板焊接表面上的氧化物使金屬表面達(dá)到必要的清潔度,破壞融錫表面張力,防止焊接時(shí)焊料和焊接表面再度氧化、增加其擴(kuò)散力,有助于熱量傳遞到焊接區(qū)。

 

      助焊劑的主要成分是有機(jī)酸、樹脂以及其他成分。高溫和復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程改變了助焊劑殘留物的結(jié)構(gòu)。殘留物往往是多聚物、鹵化物、同錫鉛反應(yīng)產(chǎn)生的金屬鹽,它們有較強(qiáng)的吸附性能,而溶解性極差,更難清洗。

 

      污染可能直接或間接引起PCBA潛在的風(fēng)險(xiǎn),諸如殘留物中的有機(jī)酸可能對(duì)PCBA造成腐蝕;殘留物中的電離子在通電過(guò)程中,因?yàn)閮珊副P之間電勢(shì)差的存在會(huì)造成電子的移動(dòng),就有可能形成短路,使產(chǎn)品失效;殘留物會(huì)影響涂覆效果,會(huì)造成不能涂敷或涂覆不良的問題;也可能暫時(shí)發(fā)現(xiàn)不了,經(jīng)過(guò)時(shí)間和環(huán)境溫度的變化,出現(xiàn)涂層龜裂、翹皮,從而引起可靠性問題。

 

1. 腐蝕

 

      經(jīng)電子探針分析,發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)表面除了碳氧及鉛錫成分外,還有檢測(cè)到超出正常情況含量的鹵素(Cl)。這種鹵素離子的作用,在空氣與水分的幫助下,對(duì)焊點(diǎn)形成循環(huán)腐蝕,最終在焊點(diǎn)表面及周邊形成白色多孔的碳酸鉛,失效部位的焊點(diǎn)已經(jīng)發(fā)白變色且多孔。

 

      如果PCBA組裝時(shí)由于使用了鐵底材底引線腳底元器件,鐵底材由于缺乏焊料底覆蓋,在鹵素離子以及水分的腐蝕下很快產(chǎn)生Fe3+,使板面發(fā)紅。

 

      另外,在潮濕環(huán)境下,具有酸性的離子污染物還可以直接腐蝕銅引線、焊點(diǎn)及元器件,導(dǎo)致電氣失效。

 

2. 電遷移

 

      如果在PCBA表面有離子污染存在,極易發(fā)生電遷移現(xiàn)象,出現(xiàn)離子化金屬向相反電極間移動(dòng),并在反向端還原成原來(lái)的金屬而出現(xiàn)樹枝狀現(xiàn)象稱為樹枝狀分布(樹突、枝晶、錫須),枝晶的生長(zhǎng)有可能造成電路局部短路。

 

      如果PCBA上使用了含銀的焊料,在銀腐蝕成銀離子后,電遷移更易發(fā)生,電遷移失效的PCBA在進(jìn)行必要的清洗后功能常常恢復(fù)正常。

 

3. 電接觸不良

 

PCBA污染物及其危害

 

      在PCBA的組裝工藝中,一些樹脂比如松香類殘留物常常會(huì)污染金手指或其它接插件,在PCBA工作發(fā)熱時(shí)或炎熱氣候下,殘留物會(huì)產(chǎn)生粘性,易于吸附灰塵或雜質(zhì),引起接觸電阻增大甚至開路失效。BGA焊點(diǎn)中PCB面焊盤鎳層存在腐蝕以及鎳層表面富磷層的存在降低了焊點(diǎn)與焊盤的機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度,當(dāng)受到正常應(yīng)力作用時(shí)發(fā)生開裂,造成電接觸失效。

 
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來(lái)源:新浪博客

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