電路板白色殘渣的成分及其逐步形成原因詳細分析

1 白色殘渣的成分及其逐步形成原因

專家們有一個共同的觀點就是:雖然電路板在熱處理和擦拭的過程中 ,各種各樣工藝參數(shù)經(jīng)常波動 ,所以涉及的化學材料太多 , 如 :Sn- Pb焊料及各種各樣微量金屬元素 (鋁 、鋅等 ), 還有這些的氯化物 , 各種各樣焊劑 :如松香型助焊劑焊劑 、水溶性助焊劑焊劑 、含各種各樣活化劑的焊劑 、免擦拭型焊劑等 ,焊膏中還有觸變劑 、溶劑等 ,電路板的層壓板材料 、阻焊膜 , 空氣當中的潮氣 、氧氣 ,擦拭時的各種各樣溶劑 (含氯 、氟的有機溶劑 、酒精溶劑 、水溶劑水基清洗劑等 ), 這么多化學材料 , 在熱處理的高溫下和擦拭過程中到底遭遇那些化學反應 , 產(chǎn)生什么化學物質(zhì)? 另外哪些是不溶的白色殘渣?然而 , 現(xiàn)有技術(shù)和手段至今未能徹底搞清白色濕氣的全部成分 ,也沒能百分之百弄清這些的確切成因 ,所以解決問題起來也是頗為棘手 ?，F(xiàn)把幾種最少見的白色殘渣及逐步形成原因概述如下。

1. 1 氯化松香殘渣

松香樹脂主要由松香酸組成, 雖然它的分子中有不飽和的雙鍵 ,所以特別不易氯化。電路板在熱處理溶化時 ,松香酸迅速氯化逐步形成過氯化物和酮化合物 ,某些化學成分比原來的樹脂更不不易吸附溶劑 。這樣 ,電路板擦拭后在電路板表面就會有明顯的不規(guī)則的白斑分布,所以在電路板溶化較厲害的部分更加明顯 。雖然該白斑的逐步形成時常是因為電路板過度溶化激起 ,所以 ,這樣白斑時常出現(xiàn)在有大面積接地層需要特別熔化才能完成熱處理的第二層印制板中。雖然在表面拼裝的再流焊工藝中 ,溶化時間較長 ,相對很不易激起電路板過度溶化 , 所以這樣白色殘渣在表面拼裝的電路板中也并不少見 。

這樣白色殘渣不會用普通的含氯、含氟溶劑擦拭干凈 ,酒精溶劑或被皂化的水也不會將它拔除 。常采取兩種辦法 :(1)適當?shù)牟料捶椒?nbsp;,比如用刷子洗滌 ;(2)雖然這樣白色殘渣吸附于熔融的松香樹脂和一些酒精基有機酸焊劑 ,所以用熔化的原始焊劑去重新涂敷 ,能夠?qū)⒛承┌咨穆然上阄?nbsp;,這樣就能夠用正常的擦拭溶劑將它洗掉電路板清洗 。但這樣辦法顯得并不那么經(jīng)濟和實用 。

1. 2 裂解松香殘渣

另一種少見的白色殘渣來源是松香型焊劑在熱處理過程中的裂解反應。松香型焊劑的裂解反應時常是因為電路板過度溶化激起,跟氯化松香的成因一樣 ,這樣白色濕氣也少見于很厚的第二層電路板和很不易激起電路板過熱的表面拼裝再流焊工藝當中。

當松香裂解時,會逐步形成一些長鏈的分子 ,不吸附于所有普通的溶劑 。擦拭焊劑的溶劑只會吸附短鏈的部分 ,剩下的長鏈部分頑固地牢牢地附著在電路板表面 ,這就是裂解松香白渣 。

裂解松香是公認的最少見的白色殘渣的逐步形成原因, 但是 , 它的逐步形成需要焊料表面的錫氯化物做催化劑 。

裂解松香白色濕氣的移除辦法一般采用和氯化松香同樣的辦法,一個是機械的洗滌 ,還有一種是用熔化的原始焊劑重新將其吸附, 然后再用普通的焊劑擦拭溶劑來擦拭，PCBA清洗松香 。

1. 3 水解松香殘渣

助焊劑焊劑中的松香這類是不吸附水的, 但焊劑在儲存和使用的過程中 ,會吸收空氣當中的潮氣 ,在用水擦拭方式和含水酒精溶劑開展擦拭時 ,同樣會與水結(jié)合 ,遭遇水解反應 。松香中被水解的部分是不吸附擦拭溶劑的 。

但水解松香的逐步形成這類是個可逆的過程, 給水解松香緩慢熔化到 100℃,可使水解松香降解 ,然后用常規(guī)溶劑將其移除 。但非?？膳碌氖?nbsp;,除非熔化控制不當 ,將導致其它不可預料的非常復雜化學反應的遭遇 ,從而逐步形成更難擦拭的其它頑垢 。

1. 4 層壓板 +焊劑 +焊料殘渣

層壓板中未反應完全的環(huán)氧氯丙烷會激起松香焊劑的裂解反應, 不過該裂解反應的遭遇需要焊料表面的錫氯化物做催化劑 ,焊料的存在是該裂解反應的先決條件。裂解反應的產(chǎn)物也是不吸附各種各樣溶劑的。

要解決問題這個問題,首先要保證層壓板材料的完全熔融 。一旦出現(xiàn)該種殘渣 , 最好的辦法依然是機械拔除 。

1. 5 焊料 +松香焊劑殘渣

當電路板在熱處理時,焊料表面和元器件的電極 、集線器中的錫 、鉛 、銅或鐵等元素會和焊劑中的有機酸遭遇很非常復雜的化學反應 ,逐步形成一系列非常復雜的化合物 ,另外以錫和鉛的松香酸酯和海松酸甲酯為多 , 這些一般也是不吸附所有水或含氯 、含氟的溶劑清洗劑 。

該問題的解決問題主要通過一些預防性的措施, 比如對熱處理工藝開展優(yōu)化 :減少松香溶化的時間 、增加波峰焊機或再流焊爐傳送帶的速度等等 。

1. 6 焊料 +鹵化物活性劑殘渣

助焊劑焊劑當中的鹵化物活性劑常用來提高焊劑的活性,但是在熱處理過程中 ,某些活性劑會和各種各樣成分遭遇非常復雜的反應,逐步形成金屬的鹵酸鹽 ,一般是錫 、鉛 、銅的氯化物 ,除非電路板不開展擦拭 ,熔融的松香緊緊把某些氯化物給包裹起來,使這些的活性難以發(fā)揮 ,除了一定程度上影響外觀 , 這些主要表現(xiàn)為半半透明的高絕緣性的物質(zhì) , 對電路板的性能影響并不大 。但一旦開展擦拭 ,在松香層被破壞后 ,就表現(xiàn)為白色的斑塊 ,無論用酒精溶劑或水擦拭的方法都不會將其徹底移除 。所以某些氯化物會進一步與空氣當中的水分和二氯化碳遭遇反應 ,逐步形成碳酸鹽 ,主要是白色的碳酸鉛和氫氯化鉛 ,這是一種完全不吸附水和酒精的白色物質(zhì)。

為了避免出現(xiàn)該白色濕氣的產(chǎn)生, 能夠采用低活性的焊劑 ,或不做所有擦拭 ,或做徹底的擦拭 。該問題的遭遇主要是雖然不完全的擦拭引致。

1. 7 免擦拭焊劑引致的白色殘渣

免擦拭焊劑熱處理后, 本來有一層半透明的膠膜將殘渣緊緊包裹 ,但是 ,擦拭破壞了這層半透明物質(zhì) ,使得暴露的殘渣以難溶白色斑塊的形式表現(xiàn)出來 ,其基本成分和上述殘渣成分類似 。

解決問題方法與上面一樣,哪怕不做所有擦拭 ,哪怕徹底洗干凈 。

1. 8 焊料 +擦拭溶劑濕氣

含氯含氟的溶劑常用來擦拭焊后電路板的焊劑濕氣, 但非?？膳碌氖?nbsp;,某些溶劑同時又是各種各樣鹵化物離子的來源,某些鹵化物離子與各種各樣金屬遭遇非常復雜的化學反應 ,逐步形成難溶的化合物 , 另外 , 最少見的依然是氯化鉛和碳酸鉛 。

要避免出現(xiàn)該問題的遭遇,最好不要使試過去試過的 、很臟的擦拭溶劑 ,因為某些試過的溶劑中 ,時常有很高的氯離子濃度。同時 ,也要避免出現(xiàn)溶劑吸潮 ,切勿難溶碳酸鹽的產(chǎn)生 。

1. 9 層壓板 +焊劑濕氣

一般用于制作FR - 4 環(huán)氧玻璃布板的熱熔融環(huán)氧樹脂是由環(huán)氧氯丙烷和四溴雙酚 A 熱熔融而成 ,另外溴是作為阻燃劑添加進去的 。環(huán)氧樹脂雖然種種原因有時并不會熔融完全 , 另外的溴苯酚在135 ℃即遭遇降解反應 ,逐步形成游離的溴離子 。這樣 ,電路板在熱處理溫度下 ,未熔融環(huán)氧樹脂中的溴苯酚迅速降解,產(chǎn)生的溴離子與富鉛的焊料表面遭遇化學反應 ,逐步形成白色的溴化鉛 , 不吸附所有的酒精和水 , 所以白色濕氣中往往還包括焊劑中的氯離子與焊料遭遇化學反應的產(chǎn)物 。

這樣白色的濕氣吸附稀酸。當然 , 要從根本上解決問題這個問題 ,層壓板的制造商必須控制好他們的工藝 ,確保環(huán)氧樹脂的完全熔融 。

1. 10 水擦拭濕氣

有些白色濕氣是水擦拭過程中所特有的。除非水擦拭過程中 ,水基清洗劑水溶液中的皂化劑過于集中或活性過強 ,將激起電路板組件上焊料表面的氯化 ,使得焊料表面幾乎時常被白色的氯化錫薄膜完全覆蓋 。

除非水擦拭過程中, 使用了鋁的或鋅的夾具(如擦拭籃 ), 或某些夾具是用磷化工藝電鍍的 , 鋁或鋅將首先被氯化 ,逐步形成氯化鋁薄膜或氯化鋅薄膜 ,或是混合的磷 鋅/ 薄膜 ,某些薄膜將污染電路板組件的焊錫表面。

鋁的夾具還會和水溶液中的皂化劑遭遇反應,在鋁的表面逐步形成白色濕氣所以會通過水轉(zhuǎn)移到電路板組件的表面 ,給電路板引致污染 。

而水這類,除非是硬水的話 , 將富含鎂 、鐵或鈣 ,當電路板組件洗后干燥的過程中 ,水分揮發(fā)后 ,也會在電路板表面留有白色的殘渣 。正常情況下 ,水會被強制從電路板表面吹跑, 切勿水溶性的白色殘渣留在電路板上 ,但這樣方法時常并不怎么有效 。即使是軟水 ,擦拭過后 ,也時常有白色的鈉鹽留在組件表面 。