一、什么是PCBA加工中常說(shuō)的白斑
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PCBA加工成品中可能會(huì)遇到白斑問(wèn)題，白斑現(xiàn)象一般出現(xiàn)在焊接過(guò)程或焊后清洗過(guò)程中，主要表現(xiàn)為PCB表面、引腳及焊點(diǎn)表面或周圍出現(xiàn)白斑或白色殘留物，白斑物質(zhì)的成分可能是結(jié)晶松香、松香變性物、有機(jī)和無(wú)機(jī)金屬鹽、組焊劑、助焊劑或清洗劑等反應(yīng)物以及焊接高溫產(chǎn)生的其他化學(xué)物質(zhì)，但大部分是來(lái)自于助焊劑中的松香或水溶性酸發(fā)生了化學(xué)變化，造成所產(chǎn)生的物質(zhì)較其原組成更難溶于清洗劑。
一般比較疏松的樹脂殘留物，以相似相溶原理和溶解系數(shù)為理論基礎(chǔ)，，選用不同溶劑的組合來(lái)達(dá)到溶脹和溶解后即可清洗去除。但有機(jī)酸會(huì)和錫、鉛等金屬及其金屬氧化物發(fā)生金屬皂化反應(yīng)形成羧酸鹽，且溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)形成越多。這類質(zhì)硬金屬鹽一般溶劑無(wú)法清除，需超聲波協(xié)助清理。因此工藝上可通過(guò)降低溫度和縮短時(shí)間來(lái)減少該類殘留物的形成。另外，焊后有機(jī)物的變性給清洗劑的成分配置帶來(lái)困難，再加上組焊劑的品種和PCB生產(chǎn)工藝中的化學(xué)干擾，焊劑中某些溶劑的介入破壞了組焊劑原有表面品質(zhì)，使得白斑現(xiàn)象層出不窮，只有針對(duì)性地選擇清洗劑了。
鑒于白斑的種類比較多，且對(duì)PCBA加工產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)有一定影響，因此有必要找出不同種類白斑產(chǎn)生的原因，白斑現(xiàn)象在波峰焊接及再流焊工藝中均有發(fā)生，白斑成分非常復(fù)雜，成因也不易被預(yù)測(cè)。由于波峰焊接工藝控制較為復(fù)雜，白斑辨識(shí)也較困難，生產(chǎn)中一般可通過(guò)以下幾步加以確認(rèn)。
二、PCBA白斑成份辨識(shí)方法
1、PCB辨識(shí)
從問(wèn)題批量中取出幾塊未插件的裸板，使用一般除助焊劑的清洗程序進(jìn)行預(yù)洗。預(yù)洗后的裸板采用標(biāo)準(zhǔn)組裝工序后清洗。若預(yù)洗后的板子經(jīng)過(guò)相同程序后無(wú)白斑出現(xiàn)，表示問(wèn)題是裸板受到污染。確認(rèn)裸板的制造過(guò)程是否有問(wèn)題。
2、助焊劑辨識(shí)
從問(wèn)題批量中取出幾塊未插件的裸板，不添加助焊劑，但按照標(biāo)準(zhǔn)組裝工序進(jìn)行其他步驟。若無(wú)白斑出現(xiàn)，表示問(wèn)題與助焊劑及焊錫有關(guān)。
3、焊接辨識(shí)
重復(fù)助焊劑辨識(shí)，但略過(guò)波峰焊步驟。若無(wú)白斑出現(xiàn)，表示問(wèn)題與焊接溫度太高或時(shí)間太長(zhǎng)有關(guān)。
4、清洗劑/清洗工藝辨識(shí)
標(biāo)準(zhǔn)組裝工序后的PCBA，延長(zhǎng)焊后至清洗的間隔時(shí)間待溫度降至室溫后再進(jìn)行清洗。若無(wú)白斑出現(xiàn)，表示問(wèn)題與清洗工藝溫度有關(guān)。
5、其他成因辨識(shí)
其他原因造成PCBA表面殘留物，可通過(guò)光學(xué)方式來(lái)檢查其形態(tài)，也可通過(guò)滴入水或酒精等溶劑來(lái)觀察。若溶于水則表示為無(wú)機(jī)物殘留，若溶于酒精則表示為有機(jī)殘留物。
三、PCBA白斑種類及形成原因和清洗方法
常規(guī)PCBA清洗方法可能對(duì)本文涉及的部分頑固性白斑的效果有限。下面根據(jù)不同PCBA白斑出現(xiàn)的原因針對(duì)性介紹相關(guān)清洗方法。白斑大部分是來(lái)自于助焊劑中的松香或水溶性酸發(fā)生了化學(xué)變化。下面對(duì)兩種成分產(chǎn)生白斑原因進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
1、松香樹脂殘留物
含有松香或改性樹脂的助焊劑，主要是由非極性的松香樹脂及少量的鹵化物有機(jī)酸和有機(jī)溶劑組成。鹵化物有機(jī)酸（如乙二酸）等活性物質(zhì)在焊接過(guò)程中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，產(chǎn)物可以是未反應(yīng)的松香、聚合松香、氧化松香、分解的活性劑及鹵化物以及與金屬反應(yīng)產(chǎn)生的金屬鹽等。未反應(yīng)的松香較易除去，但具有潛在危害的反應(yīng)物不容易清除。
2、氧化松香殘?jiān)?/strong>
松香樹脂主要由松香酸組成，由于其分子中有不飽和的雙鍵，很容易被氧化。焊接受熱時(shí)，松香酸迅速氧化成過(guò)氧化物和酮類化合物，比原樹脂更不容易溶于溶劑，清洗后在PCB表面就會(huì)出現(xiàn)明顯不規(guī)則分布的白斑，而且在PCB受熱較厲害的部分更加明顯。
這類白斑不能用普通的含氯、含氟溶劑清洗干凈，酒精溶劑或被皂化的水也不能將它清除。常采取兩種辦法：適當(dāng)?shù)牟料捶椒ǎ挥眉訜岬脑贾竸⑵淙芙猓缓笤儆谜５那逑慈軇⑺宄?/div>
另外，為了提高松香的抗氧化性，部分助焊劑配方中使用了改性后的氫化松香予以改善。但由于焊接過(guò)程中復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，此方法并未有效防止白色殘余。
3、聚合松香殘?jiān)?/strong>
松香型助焊劑在焊接過(guò)程中發(fā)生聚合反應(yīng)，原因與氧化松香成因一樣。當(dāng)松香聚合時(shí)，會(huì)形成一些長(zhǎng)鏈分子，頑固地牢牢附著在PCB表面，不溶解于任何普通溶劑。值得注意的是，聚合松香形成需焊料表面的錫氧化物做催化劑，去除辦法一般采用和氧化松香同樣的辦法。
4、水解松香殘?jiān)?/strong>
松香本身不溶于水，但在儲(chǔ)存和使用過(guò)程中，會(huì)吸收空氣中的潮氣，再用水清洗方式和含水酒精溶劑進(jìn)行清洗時(shí)，同樣會(huì)與水結(jié)合，發(fā)生水解反應(yīng)。松香中被水解的部分一般不溶于清洗溶劑，但其形成本身是個(gè)可逆過(guò)程，給水解松香緩慢加熱到100 ℃，水解松香將會(huì)分解，然后用常規(guī)溶劑將其去除。但若加熱控制不當(dāng)，將導(dǎo)致其發(fā)生不可預(yù)料的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，形成更難清洗的其他殘留。
5、有機(jī)酸焊劑殘留物
含有機(jī)酸的助焊劑殘留物，主要是未反應(yīng)的有機(jī)酸（如乙二酸、丁二酸等）及其金屬鹽類。大多數(shù)無(wú)色免清洗助焊劑就是這一類，主要由多元有機(jī)酸組成，也包括常溫下無(wú)鹵素離子而焊接高溫時(shí)產(chǎn)生鹵離子的化合物，有時(shí)也包括極少量的極性樹脂。有機(jī)酸與焊料形成的鹽類有較強(qiáng)吸附性能，且溶解性極差。使用水溶性助焊劑時(shí)，更大量的這類殘余物及鹵化物鹽類會(huì)產(chǎn)生，但由于及時(shí)的水清洗，這類殘留物可以得到很大程度的降低。
6、免清洗助焊劑造成的殘?jiān)?/strong>
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