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PCBA電路板上的殘留物分析方法

合明科技 ?? 1789 Tags:PCBA電路板殘留物分析方法PCBA電路板清洗


大发推广邀请码PCBA電路板上的殘留物分析方法

為了PCBA的可靠性和質量,必須嚴格控制殘留物的存在,必要時必須徹底清洗干凈這些殘留物。合明科技小編首先給大家介紹一下PCBA電路板上殘留物的來源、分析方法,希望能對您有所幫助!

一、PCBA電路板殘留物的類型及來源

PCBA上殘留物主要來源于組裝工藝過程,特別是焊接工藝過程。包括使用的助焊劑大发推广邀请码殘留物、焊劑與焊料的反應副產物、膠粘劑、潤滑油等殘留物。其他一些來源的潛在危害性相對較小,比如元器件及PCB本身生產運輸等帶來的污染物、汗漬等。這些殘留物一般可以分為三大類。一類是非極性殘留物,主要包括松香,樹脂,膠,潤滑油等。這些殘留物只能用清洗劑進行清洗方可較好地除去。第二類是極性殘留物,也叫離子性殘留物,主要包括焊劑中地活性物質,如鹵素離子,各種反應產生的鹽類,這些殘留物都需要使用清洗劑進行去除。還有一類殘留物為弱極性地殘留物,主要包括來自焊劑中的有機酸堿,這些物質都需要使用清洗劑去除掉。下面具體地介紹殘留物基本類別。

1、松香焊劑的殘留物

大发推广邀请码含有松香或改性樹脂的焊劑,主要是由非極性的松香樹脂及少量的鹵化物與有機酸,有機溶劑載體組成,有機溶劑在工藝過程中會因高溫而揮發除去。鹵化物有機酸(如己二酸)等活性物質主要是去除被焊表面的氧化層,改進焊接效果,但是在焊接中,復雜的化學反應過程改變了殘留物的結構。產物可以是未反應的松香、聚合松香、分解的活性劑以及鹵化物 等活性劑,同錫鉛的反應產生的金屬鹽,未發生變化的松香及活性劑比較易于除去,但具有 潛在危害的反應物清除比較困難。

2、有機酸焊劑殘留物

有機酸焊劑(OR)一般是指焊劑中的固體部分是以有機酸為主的焊劑,這類焊劑的殘留物,主要是未反應的有機酸,如乙二酸、丁二酸等以及其金屬鹽類。現在市面上絕大多數所謂無色免清洗助焊劑就是這一類,它主要由多元有機酸組成,也包括常溫下無鹵素離子, 而焊接高溫時可以產生鹵離子的化合物,有時也包括極少量的極性樹脂,這類殘留物中,最難除去的就是有機酸與焊料形成的鹽類,它們的有較強的吸附性能,而溶解性極差。當PCBA的組裝工藝使用水溶性焊劑時,更大量這類殘留物及鹵化物鹽類會產生,可以使用水性清洗劑及時的清洗,這類殘留物可以得到很大程度的降低。

3、白色殘留物

白色殘留物在PCBA上是常見的污染物,一般是PCBA清洗后或組裝一段時間后才能發現。在PCBA的制裝過程的許多方面均可以引起白色殘留物(見下圖)

PCBA電路板發白.png

而PCBA的白色污染物,一般多為焊劑的副產物,但PCB的質量不良,如阻焊漆的吸附性太強,會增加白色殘留物產生的機會。常見的白色殘留物是聚合松香,未反應的活化劑 以及焊劑與焊料的反應生成物氯化鉛或溴化物等,這些物質在吸潮后,體積膨脹,部分物質還與水發生水合反應,白色殘留日趨明顯。這些殘留物吸附在PCB上除去異常困難。天然松香在焊接工藝中易產生大量的聚合反應。若過熱或高溫時間長,出問題更嚴重,從焊接工藝前后的PCB表面的松香及殘留物的紅外光譜分析結果證實這一過程(見下圖)

PCBA電路板清洗.png

4、 膠粘劑及油污染

大发推广邀请码PCBA的組裝工藝中,常會使用到一些黃膠,以及紅膠,這些膠用于固定元器件。但由于工藝檢測的原因,常常粘污了電連接部位,此外焊盤保護膠帶后撕離的殘留物會嚴重影響電接性能。另外部分元件,如小型電位器常涂有過多的潤滑油,也會污染PCBA板面, 這類污染的殘留,經常是絕緣的,主要影響電連接性能,一般不會造成腐蝕,漏電等失效問 題。

二、PCBA電路板殘留物的分析方法:

大发推广邀请码按最近的 EIA/IPCJ-STD-001C(電子電氣焊接技術要求,2000年2版)的標準,對PCBA組裝前各配件表面的殘留量以及焊后的PCBA的殘留量的要求,則首先必須保證各配件的可焊性的要求,PCB裸板必須外觀清潔,且等價離子殘留量小于 1.56mgNaCl/cm2 (溶劑萃取法)。而對PCBA除了離子殘留量不大于1.56mgNaCl/cm2以外,還規定了松香樹脂焊劑殘留量的要求,以及外觀的要求,具體情況見下圖。

PCBA電路板.png

PCBA 上殘留物或清潔度的分析檢測方法主要包括外觀狀況檢查,離子性殘留物,松香或樹 脂性殘留物,以及其他有機污染物的鑒別等。其主要的檢測標準見上圖,下面逐個簡要介紹。 

大发推广邀请码1、 外觀檢查 

一般可通過目測方式檢查,必要時使用放大鏡或顯微鏡,主要觀察固體殘留物,通常要求PCBA表面必須盡可能清潔,無明顯的殘留物,但這是一個定性的指標,通常以用戶的 要求為目標,自己制定檢驗判斷標準,以及檢查時使用放大鏡的倍數。 

大发推广邀请码2、離子性殘留物分析方法 

離子性殘留物通常來源于焊劑的活性物質,如鹵素離子,酸根離子,以及腐蝕產生的金 屬離子,結果以單位面積上的氯化鈉(NaCl)當量數來表示。即這些離子性殘留物(只包 括那些可以溶入在溶劑)的總量,相當于多少的 NaCl 的量,并非在PCBA的表面一定存在 或僅存在NaCl。測試一般都是采用IPC方法(IPC-TM-610.2.3.25),其中包括手工萃取法, 動態(儀器)萃取法以及靜態(儀器)萃取法。沖洗(或萃取)溶劑(一般是 75±2%V/V異丙醇與DI 水,或者50±2%V/V 異丙醇與DI水,后者少用)沖洗PCBA 表面,將離子殘 留物溶解于溶劑中,小心收集溶劑,后測量其電導率(電阻率),如果使用儀器則自動進行。利用離子濃度的高低與電阻率變化的關系求得離子總量,然后除以PCBA的表面積,由此獲得單位面積PCBA上的離子污染值。(mgNaCl/cm2 )這種測試一般事先用基準的 NaCl 配成溶液,進行校準得到標準曲線。

使用的混合劑電阻率必須大于6MΩ.cm.。沖洗萃取PCBA的殘留物時,使用的混合劑的量一般為1.5ml/cm2 ,最多不超過10ml/cm2 ,在操作時,收集的溶劑的體積是不嚴格的,但總的用于清洗的體積必須嚴格記錄,同時由于溫度對清洗效果及電阻率的測量影響極大,需說明測量時的溫度條件。此外對PCBA及PCBA面積的測量及計算統一為:未插裝元器件的裸板PCB:長×寬×2,而PCBA由于元件的緣故,表面積的另外最大增加到50%,但一般情況增加的量為原表面的10%。 

因此PCBA的結果中表示時同時應注明 a.溶劑組成 b.靜態溶劑所用的溶劑體積或動態溶 劑所用的流速,C.測試溫度。D.校準情況,E.面積(計算方法)F.測試時間,G 所用儀器。另外靜態法與動態法使用的儀器,主要儀器有Ion Chaser,Ionognagh 以及Omega Meter 等。它們與用手工萃取法獲得的結果的數分別為3.2/2.0/1.4,因此測量結果必須指明到儀器設備,此外動態法是可以計錄儀器儀器萃取殘留物過程電阻率的變化情況,對了解殘留物的溶解過程有清晰的了解,并對選擇清洗工藝有幫助.

許多情況下,由于各種離子的殘留,對PCBA的可靠性影響是不一樣的.不僅需要知道殘留物離子的總量或當量是不夠的。我們還需要知道影響較大的鹵素離子或其他離子時,就采用另外一種方法來分析,即按 IPC-TM-610.2.3.28 規定,使用離子色譜儀對混合溶劑清洗(80 ℃,1h)下來的離子,逐個進行測量分析.然后在換算成單位表面的離子殘留量,表2為美國某著名電器公司對空調主板表面的離子清潔度的要求.

電路板清洗劑.png

大发推广邀请码3、松香殘留量的分析 

電子與電氣生產線焊接工藝技術要求中,特別是SMT工藝對PCBA松香殘留量有明確的要求,純松香的殘留對Class2 以下的產品一般不會帶來顯著的可靠性問題,因為他本身的電絕緣性較好,但是另一方面它可導致接觸件的接觸電阻增加,增加損耗甚至引起開路。何況它包裹的離子性物質在松香表面老化后有溢出的可能性,因此從保證PCBA及至整機可靠性的角度,松香殘留物越少越好。該項目的分析采用 IPC-TM-610。2.3.27 規定的標準方法。首先將使用的焊膏或松香 焊劑的松香提取出來。配制成不同濃度的溶液,用紫外分光光度計測量吸光度,然后做成標準曲線。用同樣的溶劑浸泡清洗PCBA樣品,然后用紫外分光光度計測其吸光度,查標準曲線獲得殘留松香的濃度,最后獲得單位面積上的殘留量。 

大发推广邀请码4、其它有機物殘留物的測試 

PCBA上除松香外的其它有機物,通常為有機酸以及一些油脂類物質一般采用IPC-TM -650 2.3.39 規定的標準方法,即用高純乙腈將殘留物轉移到MIR測試盤的表面,等乙腈揮發后,用FT-IR方法測量,根據紅外光譜的特征吸收,鑒別各有機物的組成。 

合明科技.jpg

三、合明科技PCBA電路板水基清洗劑

合明的PCBA電路板水基清洗劑在關注清洗力的同時兼顧材料兼容性。

下面為大家帶來應用實例:

合明清洗劑與其他清洗劑材料兼容性對比

(清洗后兼容性對比) 合明科技PCBA線路板水基清洗劑清洗案例4.jpg

大发推广邀请码以上清洗案例,僅供參考!

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