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smt贴片加工厂:白斑产生的原因分析

发布日期:2019-07-10
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接下来大家根据不同PCBA白斑出现的原因针对性先容相关清洗方法。白斑大部分是来自于助焊剂中的松香或水溶性酸发生了化学变化,下面smt贴片加工厂对两种成分产生白斑原因进行简单分析。


1、松香树脂残留物

含有松香或改性树脂的助焊剂,主要是由非极性的松香树脂及少量的卤化物有机酸和有机溶剂组成。卤化物有机酸(如乙二酸)等活性物质在焊接过程中经过复杂的化学反应过程,产物可以是未反应的松香、聚合松香、氧化松香、分解的活性剂及卤化物以及与金属反应产生的金属盐等。未反应的松香较易除去,但具有潜在危害的反应物不容易清除。


2、氧化松香残渣

松香树脂主要由松香酸组成,由于其分子中有不饱和的双键,很容易被氧化。焊接受热时,松香酸迅速氧化成过氧化物和酮类化合物,比原树脂更不容易溶于溶剂,清洗后在PCB表面就会出现明显不规则分布的白斑,而且在PCB受热较利害的部分更加明显。

这类白斑不能用普通的含氯、含氟溶剂清洗干净,酒精溶剂或被皂化的水也不能将它清除。常采取两种办法:适当的擦洗方法;用加热的原始助焊剂将其溶解,然后再用正常的清洗溶剂将它清除。

另外,为了提高松香的抗氧化性,部分助焊剂配方中使用了改性后的氢化松香予以改善。但由于焊接过程中复杂的化学反应,此方法并未有效防止白色残余。


3、聚合松香残渣

松香型助焊剂在焊接过程中发生聚合反应,原因与氧化松香成因一样。当松香聚合时,会形成一些长链分子,顽固地牢牢附着在PCB表面,不溶解于任何普通溶剂。值得注意的是,聚合松香形成需焊料表面的锡氧化物做催化剂,去除办法一般采用和氧化松香同样的办法。


4、水解松香残渣

松香本身不溶于水,但在储存和使用过程中,会吸取空气中的潮气,再用水清洗方式和含水酒精溶剂进行清洗时,同样会与水结合,发生水解反应。松香中被水解的部分一般不溶于清洗溶剂,但其形成本身是个可逆过程,给水解松香缓慢加热到100 ℃,水解松香将会分解,然后用常规溶剂将其去除。但若加热控制不当,将导致其发生不可预料的复杂化学反应,形成更难清洗的其他残留。


5、有机酸焊剂残留物

含有机酸的助焊剂残留物,主要是未反应的有机酸(如乙二酸、丁二酸等)及其金属盐类。大多数无色免清洗助焊剂就是这一类,主要由多元有机酸组成,也包括常温下无卤素离子而焊接高温时产生卤离子的化合物,有时也包括极少量的极性树脂。有机酸与焊料形成的盐类有较强吸附性能,且溶解性极差。使用水溶性助焊剂时,更大量的这类残余物及卤化物盐类会产生,但由于及时的水清洗,这类残留物可以得到很大程度的降低。


6、免清洗助焊剂造成的残渣

免清洗助焊剂焊后,焊点表面一般有一层透明的胶膜将残渣紧紧包裹,但若进行清洗破坏了这层透明物质,暴漏的残渣将以难溶白色斑块表现出来,其基本成分和上述残渣类似。



7、水清洗工艺造成的残留

水清洗过程中,皂化剂过于集中或活性过强,会引起PCBA焊料表面的氧化,形成白色的氧化锡膜。若水清洗过程中使用了铝或锌的夹具(如清洗篮),或将其用磷化工艺电镀,铝或锌将首先被氧化而形成氧化铝或氧化锌薄膜,或者是混合磷/锌薄膜,污染焊锡表面。铝夹具还会和水溶液中的皂化剂发生反应,在铝的表面形成白色残留,通过水转移到PCBA表面,造成污染。

另外,若清洗用水为硬水,将富含镁、铁或钙,当PCBA清洗干燥后,也会留下白色的残留。正常情况下,水会被强制从板面吹走,以免水溶性白色残留在板面,但此方法往往不怎么有效,即使是软水,清洗后也常常有白色的钠盐留在板面。


8、PCBA材料兼容性不佳造成的残留

? PCB+松香助焊剂+焊料残渣

PCB层压结构中未反应完全的环氧氯丙烷会引起松香助焊剂的聚合反应,不过焊料氧化物的存在是其聚合反应的先决条件。要解决此问题,首先要保证PCB层压材料的完全固化。

? PCB+助焊剂残留

PCB层压结构中的环氧树脂由环氧氯丙烷和四溴双酚A热固化而成,其中溴是作为阻燃剂而添加的。环氧树脂由于种种原因,有时并不能完全固化,其中的溴苯酚在高温下(135℃)发生分解反应,形成溴离子并与富铅的焊料表面发生化学反应,形成白色的溴化铅,并与金属的氯化盐混合,不溶于任何酒精和水,但溶于稀盐酸。要根本上解决此问题,PCB制造商必须控制好其制造工艺。

? 焊料+松香助焊剂残渣

焊接过程中焊料、元器件引脚的Sn、Pb、Cu、Fe等元素会和助焊剂中的酸发生复杂的化学反应,形成一系列复杂的化合物,其中以Sn和Pb的松香酸脂和海松酸甲酯为多。要解决此问题,需通过一些预防性措施,比如对焊接工艺进行优化,减少松香受热时间等。

? 焊料+卤化物活性剂残渣

焊接过程中助焊剂里活性剂和各种成分发生复杂的反应,形成金属卤酸盐,通常是Sn、Pb、Cu的氯化物,被固化的松香类树脂紧紧包裹,活性难以发挥,主要表现为半透明的高绝缘性物质,在一定程度上影响了外观。一旦进行清洗,胶膜被破坏,氯化物会进一步与空气中水分和二氧化碳形成碳酸盐,主要为白色碳酸铅和氢氧化铅。图11为有铅焊点存放一段时间后出现白斑的现象及成因。要避免此类问题发生,可选用低活性助焊剂或不做任何清洗,或彻底清洗。

? 焊料+清洗剂残渣

含氯含氟的清洗剂常用来清洗焊后PCBA表面残留物,清洗剂中各种卤化物离子与金属发生复杂的化学反应,形成难容的化合物,最常见的依然为氯化铅和碳酸铅。要避免此类问题出现,最好用干净未过时的清洗剂,同时避免产品吸潮。


白斑处理不好会对产品的质量影响极大,smt贴片加工厂应当根据产品类型和自身条件,合理选择清洗工艺,从而提高产品质量。需要smt贴片加工、PCBA加工、电子组装测试服务,请找专业的电子加工厂新萄京,联系电话:13510904907


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