残留物与PCBA的可靠性

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1、残留物与PCBA的可靠性罗道军（中国赛宝实验室可靠性研究分析中心luodj@ceprei.com广州510610）摘要本文介绍了PCBA表面残留物的主要来源、残留物分析方法、分析了残留物对PCBA可靠性的影响，以及提出控制残留物和保证PCBA可靠性的措施与方法。关键词PCBA残留物可靠性电子信息业的发展趋势对PCBA的组装工艺的要求越来越高，而电子整机产品的可靠性和质量主要决定于PCBA的可靠性和质量水平，在工艺实践以及PCBA的失效分析中，作者发现PCBA上的残留物对PCBA的可靠性水平影响极大，但不为人们特别是工艺工程师

2、或相关的品质控制人员的重视，尽管这种状况目前正在发生变化。但由于PCBA的可靠性问题常常是用户使用一段时间后才发生，同时各厂家的技术手段所限，没有能够将这些失效现象与残留物的存在联系起来，也就无法了解和评估残留物对PCBA的可靠性的影响。而在残留物中，无机残留物会减小绝缘电阻，增加焊点或导线间的漏电流，在潮湿空气条件下，会使金属表面腐蚀，有机残留物（如松香、油脂等）会形成绝缘膜，这会防碍连接器、开关、继电器等的接触表面之间的电接触，这些影响会随环境条件的变化及时间延长会加剧，引起接触不良甚至开路失效。因此，为了PCBA的可靠

3、性和质量，必须严格控制残留物的存在，必要时必须彻底清除这些污染物。本文首先介绍残留物的来源、分析方法、然后详细分析残留物对PCBA可靠性的影响并提出对残留物的控制措施与方法。1.残留物的类型及来源PCBA上残留物主要来源于组装工艺过程，特别是焊接工艺过程。如使用的助焊剂残留物，焊剂与焊料的反应副产物，胶粘剂，润滑油等残留。其他一些来源的潜在危害性相对较小，比如元器件及PCB本身生产运输等带来的污染物、汗渍等。这些残留物一般可以分为三大类。一类是非极性残留物，主要包括松香，树脂，胶，润滑油等。这些残留物只能用非极性溶剂进行清洗

4、方可较好地除去。第二类是极性残留物，也叫离子性残留物，主要包括焊剂中地活性物质，如卤素离子，各种反应产生的盐类，这些残留物需要较好地除尽，必须使用极性溶剂，如水，甲醇等。还有一类残留物为弱极性地残留物，主要包括来自焊剂中的有机酸碱，这些物质的去除要获得良好地效果，则必须使用复合溶剂。下面具体地介绍残留物基本类别。1.1松香焊剂的残留物含有松香或改性树脂的焊剂，主要是由非极性的松香树脂及少量的卤化物与有机酸，有机溶剂载体组成，有机溶剂在工艺过程中会因高温而挥发除去。卤化物有机酸（如己二酸）等活性物质主要是去除被焊表面的氧化层，

5、改进焊接效果，但是在焊接中，复杂的化学反应过程改变了残留物的结构。产物可以是未反应的松香、聚合松香、分解的活性剂以及卤化物等活性剂，同锡铅的反应产生的金属盐，未发生变化的松香及活性剂比较易于除去，但具有潜在危害的反应物清除比较困难。1.2有机酸焊剂残留物有机酸焊剂（OR）一般是指焊剂中的固体部分是以有机酸为主的焊剂，这类焊剂的残留物，主要是未反应的有机酸，如乙二酸、丁二酸等以及其金属盐类。现在市面上绝大多数所谓无色免清洗助焊剂就是这一类，它主要由多元有机酸组成，也包括常温下无卤素离子，而焊接高温时可以产生卤离子的化合物，有时

6、也包括极少量的极性树脂，这类残留物中，最难除去的就是有机酸与焊料形成的盐类，它们的有较强的吸附性能，而溶解性极差。当PCBA的组装工艺使用水溶性焊剂时，更大量这类残留物及卤化物盐类会产生，但由于及时的水性清洗，这类残留物可以得到很大程度的降低。1.3白色残留物白色残留物在PCBA上是常见的污染物，一般是在PCBA清洗后或组装一段时间后才发现。PCB见PCBA的制装过程的许多方面均可以引起白色残留物（见图1）。图1在PCBA表面典型的白色残留物而PCBA的白色污染物，一般多为焊剂的副产物，但PCB的质量不良，如阻焊漆的吸附性太

7、强，会增加白色残留物产生的机会。常见的白色残留物是聚合松香，未反应的活化剂以及焊剂与焊料的反应生成物氯化铅或溴化物等，这些物质在吸潮后，体积膨胀，部分物质还与水发生水合反应，白色残留日趋明显。，这些残留物吸附在PCB上除去异常困难。天然松香在焊接工艺中易产生大量的聚合反应。若过热或高温时间长，出问题更严重，从焊接工艺前后的PCB表面的松香及残留物的红外光谱分析结果证实这一过程（见图2～3）。图2焊接前松香焊剂中氢化松香的红外光谱（FT－IR）图图3焊接后PCBA表面白色残留物的红外光谱（FT－IR）图1.4胶粘剂及油污染PC

8、BA的组装工艺中，常会使用到一些黄胶，以及红胶，这些胶用于固定元器件。但由于工艺检测的原因，常常粘污了电连接部位，此外焊盘保护胶带后撕离的残留物会严重影响电接性能。另外，部分元件，如小型电位器常涂有过多的润滑油，也会污染PCBA板面，这类污染的残留，经常是绝缘的，主要影响电连接性能，一般不