一、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。如使用的助焊劑殘留物，焊劑與焊料的反應(yīng)副產(chǎn)物，膠粘劑，潤滑油等殘留。其他一些來源的潛在危害性相對(duì)較小，比如元器件及PCB本身生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)葞淼奈廴疚铩⒑節(jié)n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。這些殘留物只能用非極性溶劑進(jìn)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(zhì)，如鹵素離子，各種反應(yīng)產(chǎn)生的鹽類，這些殘留物需要較好地除盡，必須使用極性溶劑，如水，甲醇等。

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(jī)酸堿，這些物質(zhì)的去除要獲得良好地效果，則必須使用復(fù)合溶劑。下面具體地介紹殘留物基本類別。

1.1松香焊劑的殘留物

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(jī)酸，有機(jī)溶劑載體組成，有機(jī)溶劑在工藝過程中會(huì)因高溫而揮發(fā)除去。鹵化物有機(jī)酸（如己二酸）等活性物質(zhì)主要是去除被焊表面的氧化層，改進(jìn)焊接效果，但是在焊接中，復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程改變了殘留物的結(jié)構(gòu)。產(chǎn)物可以是未反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)生的金屬鹽，未發(fā)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(yīng)物清洗比較困難。

1.2有機(jī)酸焊劑殘留物

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

1.3白色殘留物

白色殘留物在PCBA上是常見的污染物，一般是在PCBA清洗后或組裝一段時(shí)間后才發(fā)現(xiàn)。

而PCBA的自色污染物，一般多為焊劑的副產(chǎn)物，但PCB的質(zhì)量不良，如阻焊漆的吸附性太強(qiáng)，會(huì)增加白色殘留物產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。常見的白色殘留物是聚合松香，未反應(yīng)的活化劑以及焊劑與焊料的反應(yīng)生成物氯化鉛或溴化物等，這些物質(zhì)在吸潮后，體積膨脹，部分物質(zhì)還與水發(fā)生水合反應(yīng)，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(chǎn)生大量的聚合反應(yīng)。若過熱或高溫時(shí)間長，出問題更嚴(yán)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(jié)果證實(shí)這一過程。

1.4膠粘劑及油污染

PCBA的組裝工藝中，常會(huì)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(cè)的原因，常常粘污了電連接部位，此外焊盤保護(hù)膠帶后撕離的殘留物會(huì)嚴(yán)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(huì)污染PCBA板面，這類污染的殘留，經(jīng)常是絕緣的，主要影響電連接性能，一般不會(huì)造成腐蝕，漏電等失效問題。

二、殘留物的分析方法

2.1外觀檢查

一般可通過目測(cè)方式檢查，必要時(shí)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(gè)定性的指標(biāo)，通常以用戶的要求為目標(biāo)，自己制定檢驗(yàn)判斷標(biāo)準(zhǔn)，以及檢查時(shí)使用放大鏡的倍數(shù)。

2.2松香殘留量的分析

電子與電氣生產(chǎn)線焊接工藝技術(shù)要求中，特別是SMT工藝對(duì)PCBA松香殘留量有明確的要求，純松香的殘留對(duì)Class2以下的產(chǎn)品一般不會(huì)帶來明顯的可靠性問題，因?yàn)樗旧淼碾娊^緣性較好，但是另一方面它可導(dǎo)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(zhì)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(jī)可靠性的角度，松香殘留物越少越好。

該項(xiàng)目的分析采用IPC-TM-610。2.3.27規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)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(jì)測(cè)量吸光度，然后做成標(biāo)準(zhǔn)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(jì)測(cè)其吸光度，查標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得殘留松香的濃度，后面獲得單位面積上的殘留量。

2.3其它有機(jī)才能殘留物的測(cè)試

PCBA上除松香外的其它有機(jī)物，通常為有機(jī)酸以及一些油脂類物質(zhì)一般采用IPC-TM一6502.3.39規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法，即用高純乙腈將殘留物轉(zhuǎn)移到MIR測(cè)試盤的表面，等乙腈揮發(fā)后，用FT-IR方法測(cè)量，根據(jù)紅外光譜的特征吸收，鑒別各有機(jī)物的組成。

三、殘留物對(duì)PCBA可靠性的影響

過多的殘留物除了影響PCBA的外觀外，更重要的是造成功能失效，因此殘留物對(duì)PCBA的可靠性可能造成的影響是可以足夠嚴(yán)重的。另外，殘留物的類型不同對(duì)PCBA的影響程度與方式都不一樣，樹脂性殘留物主要會(huì)引起接觸電阻增大，甚至引起開路；而離子性的殘留物除了會(huì)引起絕緣性能下降外，還會(huì)引起PCBA的腐蝕，引起開路或短路，使整個(gè)PCBA失效。

3.1引起PCBA電遷移

在PCBA組裝成整機(jī)，使用一定時(shí)間后，特別是在南方的濕熱環(huán)境下，如果在PCBA表面有離子存在，極易發(fā)生電遷移現(xiàn)象，即在PCBA工作時(shí)焊點(diǎn)（盤）間有電場(chǎng)，有水份，離子就會(huì)形成定向遷移，后面形成電流通道，造成絕緣性下降，常見的例子就是不少顯示器或電視機(jī)在開機(jī)時(shí)圖象模糊或延遲。如果PCBA上使用了含銀的焊料，在銀腐蝕成銀離子后，電遷移更易發(fā)生，電遷移失效的PCBA在進(jìn)行必要的清潔后功能恢復(fù)正常。

3.2電接觸不良

在PCBA的組裝工藝中，一些樹脂比如松香類殘留物常常會(huì)污染金手指或其它接插件，在PCBA工作發(fā)熱時(shí)或炎熱氣候下，殘留物會(huì)產(chǎn)生粘性，易于吸附灰塵或雜質(zhì)，引起接觸電阻增大甚至開路失效，這就是不少通訊設(shè)備（如交換機(jī)）和高壓電房設(shè)備需要定期清潔保養(yǎng)的緣故。

四、PCBA上殘留物的控制

通過對(duì)PCBA的殘留物來源以及殘留物可能對(duì)PCBA產(chǎn)生的可靠性問題的分析，總結(jié)出控制PCB殘留物的提高其清潔度的基本方法。

4.1控制PCB及元器件清潔度

來料PCB與元器件應(yīng)保證表面無明顯污染物，元器件表面的污染物也會(huì)因工藝原因帶到PCB上。一般PCB的離子污染應(yīng)控制在1.56mgNaCl/cm2以下，元器件在保持可焊性的同時(shí)，要保證同樣的清潔度要求。

4.2防止PCBA轉(zhuǎn)移過程污染

在不少企業(yè)，組裝好的PCBA隨意堆放，車間環(huán)境差，無抽風(fēng)設(shè)備，人員赤手空拳行事，極易引起PCBA版面的污染，汗?jié)n污染卻不可避免，因此必須采取必要的措施，保證作業(yè)條件必要的清潔度要求。

4.3焊料焊劑的選擇

主要包括選用低固態(tài)或免清型焊劑，理想的焊劑在工藝中由于預(yù)熱及焊接熱，還有錫波的清洗，會(huì)使焊劑中的活性物質(zhì)得到充分地利用，將清潔度保持到較好。此外，SMT使用的錫膏也一樣。部分焊膏的殘留物極多，而且去除極難，因此選用非常重要，從通過檢測(cè)的產(chǎn)品中選擇進(jìn)行必要的工藝試驗(yàn)，后再確定。

4.4加強(qiáng)工藝控制

PCBA的主要?dú)埩粑飦碜院竸?。因此在保證焊接質(zhì)量的條件下，盡可能提高焊接時(shí)的預(yù)熱及焊接溫度，以及必要的焊接時(shí)間，使盡可能多的離子殘留會(huì)隨高溫分解或揮發(fā)，從而得到清潔的PCBA。此外，其他控制措施，比如采用防潮樹脂保護(hù)PCBA的表面，間接地防止或降低離子殘留物的影響，這也不失一個(gè)好辦法。

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