什么是PCBA加工污染物,有哪些危害?
PCBA污染物指任何使PCBA的化学、物理或电气性能降低到不合格水平的表面沉积物、杂质、夹渣以及被吸附物。
PCBA加工中产生的离子或非离子污染,当暴露于潮湿环境中或存在电场的条件下,就会引起化学腐蚀或电化学腐蚀,产生漏电流或离子迁移,对产品的性能及寿命产生影响。
据相关统计,近50%的PCBA成品失效是由于环境引起的,而近60%的失效发生在存放的库房中。三防涂覆工艺虽可对环境影响起到一定阻隔防护,但污染物如果不清洗,涂层可能会失去保护意义。有哪些常见的对PCBA质量有重要危害的污染物?
PCBA污染物类别
PCBA污染物包括各种表面残留物、污染物以及被表面吸附或吸收的能使产品性能下降的物质。
各种污染物按组成可分为无机和有机两大系列。
无机污染物会减小绝缘电阻,增加漏电流,在潮湿的环境中还会使金属表面腐蚀。
无机污染物一般为极性污染物,也叫离子污染物,主要来自于PCB(如蚀刻、电镀、化学镀和阻焊层等工序)、元器件封装材料、助焊剂、设备油污、人员指印及环境灰尘等,表现为各种无机酸、无机盐及有机酸等,需极性溶剂进行清除(如水或醇类)。离子污染物分子具有偏心的电子分布,容易吸潮,在空气中二氧化碳作用下产生正、负离子,导致产品腐蚀,引起表面绝缘电阻下降,在有电场存在的条件下还会发生电迁移,产生枝状结晶,导致漏电和短路。极性污染物的低表面能还可使其穿透阻焊层,在板表层下生长枝晶。当然,极性污染物也可是非离子的,在偏置电压、高温或其他应力存在时,各种负电性分子就自行排成行形成电流。
有机污染物会形成绝缘膜,影响电接触,甚至形成开路失效。
有机污染物一般是非极性或弱极性的,多为非离子型污染,需非极性溶剂或复合溶剂进行清除。非极性类主要包括松香、人造树脂、焊剂稀释剂、阻焊膜整平剂、清洗剂(如醇类)、防氧化油、肤油、胶及油脂等,表现为由长链碳氢化合物或碳原子的脂肪酸组成;弱极性类主要包括焊剂中的有机酸碱。非离子污染物分子没有偏心电子分布,不能分离成离子,也不产生化学腐蚀和电气故障,但会使可焊性下降,影响焊点外观及可检测性。值得注意的是,非极性污染物可通过尘埃吸附极性污染物,使其具有极性污染物特性,导致电气故障。另外,此类物质存在热变性,比较不易清洗,且有时清洗后出现白色污染。
助焊剂是污染物的主要来源,主要由成膜剂(松香及人造树脂)、活化剂、溶剂及添加剂等组成,焊后产生热改性生成物。
PCBA污染物来源及危害
PCBA加工中各种污染物的来源及影响 | |||
类型 | 污染物 | 来源 | 影响 |
极性 | 电镀盐类 | PCB及元器件引线上残留物 | 降低可焊性 |
指纹、汗渍 | 操作过程 | 降低可焊性 | |
性酸类腐蚀液 | PCB及元器件引线上残留物 | 击穿、漏电、涂层与基板附着力降低 | |
焊剂活性剂,如有机卤化物、有机胺类 | 助焊剂中残留 | 元件或电路被腐蚀、引线断裂、产生气泡、砂眼,降低焊接质量 | |
非极性 | 松香类残留 | 助焊剂 | 出现白色粉点等外观质量 |
树脂类残留、脱模剂、金属氧化物 | PCB组装 | 组装板出现电接触不良等 | |
润滑油或脂类、硅橡胶(红胶) | 保护掩膜操作过程 | 吸附灰尘,产生离子型污染物 | |
防护用品等 | 操作过程 | 降低可焊性 | |
粒状 | 焊料球 | 焊接缺陷 | 产生气孔,甚至短路 |
金属杂质 | 焊接过程 | 焊接时拉尖、桥接 | |
焊料槽内浮点 | 焊料槽 | 焊点牢固性 | |
灰尘、纤维 | 工作环境 | 焊接质量,光敏电路中影响对光的吸收和反射 | |
玻璃纤维、塑料粉末 | PCB及元器件引线上残留物 | 焊接时拉尖、桥接 |
PCBA极性例子污染物的种类、来源及危害
- 氯离子 氯离子主要来源于PCBA加工中热风整平工艺、助焊剂、汗渍及清洗用自来水等。氯离子与空气中的湿气形成离子液体,造成侵蚀、漏电和金属物电离。氯离子含量受PCB基材影响,因其决定了组装过程中可容许的氯离子的含量。陶瓷基材或金属基材(如铝等)就比有机基材(如环氧玻璃布)对氯离子的存在量更加敏感;而镍/金镀层表面就比铅/锡镀层表面要干净。
- 溴离子 溴离子主要作为阻燃剂添加到阻焊油墨、字符油墨和某些以溴为活性材料的助焊剂,影响比氯小。溴离子含量与PCB基材的疏松程度或阻焊层的空隙率有关,所以基材或阻焊层的情况就反映了溴离子含量的高低。另外,PCB基材高温清洗次数也对溴离子含量有影响,特别是与组装前PCB基材热风整平助焊剂的清洗有关。
- 硫酸根离子 与氯、溴离子影响相似,硫酸盐来自PCB基材加工过程中的工艺环节,其中包括各种纸基、树脂材料和微蚀所用的酸等,漂洗或清洗所用的自来水。
- 甲基磺酸 腐蚀作用是氯的许多倍,通常来自于PCB基材加工过程中的电镀工艺,有时也被用于HASL助焊剂工艺中作为活性剂的替代。
深圳板朗科技,十年PCBA加工经验的PCBA厂,提供电子产品逆向开发、电子方案克隆、PCBA反向设计、PCBA生产整套服务。www.pcbacn.com