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PCB生產加工過程中必須要使用各類化工藥品,但是并不是每一個生產者都了解化學殘留物對電子組裝生產的影響。印制電路板的制造者對板面清潔性重要作用的重視程度,對于后續(xù)的電子產品組裝者能夠生產出安全可靠,穩(wěn)定實用的產品來說是至關重要的,在電子工業(yè)中,離子色譜分析法是一種重要的工具。應用這種方法,可以對工藝殘留物進行定性和定量分析,并指出其來源。那么,究竟有哪些化學物質對PCB生產來講是有益的,而對組裝來說又恰恰相反呢?
一、氯離子
一般人們只知道氯可以殺菌,在自來水和游泳池里通常都要用到。含氯的漂白粉還可以讓我們的衣服又白又亮,但日常生活與電子產品是不盡相同的。PCB生產者都應該關心的是下面幾件事:
1.對PCB組裝者來說,氯離子的存在會造成漏電,侵蝕和金屬物質的電離。氯是非金屬活動性非常強的物質。在組件板上如果有足夠氯離子的話,氯與潮氣中的水分化合形成的離子電極電位,會引起腐蝕和金屬電離。
2.在印制電路生產過程中,板面氯離子有許多潛在的可能來源。在一般情況下,找出產生氯離子的所有來源是比較困難的。經常出現(xiàn)這種情況的地方包括:熱風整平(HASL)中的助焊劑,操作者皮膚上的汗以及清洗用的自來水等等。
3.氯離子的含量受助焊劑的化學成分的影響。由于松香脂的自然特性,組裝工藝中若采用高質量的固體松香做助焊劑(例如活性焊劑或輕度活性焊劑),那么氯離子的含量相對高。樹脂基的或松香基的水溶性焊劑和免清洗焊劑在這方面則相反。因此,終用于組裝焊接工藝的水溶性或無清洗焊劑氯離子的含量要低。
4.氯離子的含量受PCB板材的材質情況的影響。PCB板材的材質情況(包括其絕緣基底和附著的金屬)決定了組裝過程中可容許的氯離子的含量。陶瓷混合物基材或者其他的在耐熔物質上形成的材料,例如鋁等等,就比有機基材例如環(huán)氧玻璃布基材對氯離子的存在量更加敏感。這部分是由于表面集成分布已達到微觀范圍的程度。就表面金屬層來說,鎳/金表面本身就比鉛/錫表面要干凈得多。
二、溴
相對而言,溴對于電路工作穩(wěn)定性的影響比氯要小。溴的用途是做為環(huán)氧玻璃布中阻燃添加物質。PCB加工過程中有溴化物的地方還包括阻焊油墨,字符油墨和某些以溴為活性材料的助焊劑。溴產生的腐蝕作用主要是來自于助焊劑的殘留物(例如,HASL助焊劑)。溴含量的多少,與板材的疏松程度或者阻焊層的空隙率有關,所以材板或阻焊的情況如何,反映了溴含量的高低。另外,板子高溫清洗的次數(shù)也對溴含量起作用,溴化物影響的大小與印制板的工藝過程,特別是組裝件焊接前對熱風整平助焊機的清洗有關。
三、硫酸根離子
與氯,溴離子所起的作用一樣,超量硫酸鹽類的存在,也會對電子組裝材料造成傷害。硫酸鹽來自PCB加工過程中的許多工藝,其中包括了各種牛皮紙,塑料材料和微蝕所用的酸等等。經常地,硫酸根離子來自漂洗或清洗所用的自來水。
四、甲基磺酸
甲基磺酸(MSA)是一種苛性化學物質,通常在許多電鍍工藝中要用到。我們現(xiàn)在已經發(fā)現(xiàn),MSA還被用來在一些熱風整平助焊劑中被作為活性劑的替代品。如果MSA沒有被充分中和或清洗干凈的話,它的腐蝕作用將是氯的許多倍。MSA的化學平衡式如下:
CH3SO3H(aq) ------ CH3+(aq.)+HSO3- ------- (aq.)
在這里:CH3+=甲醛
HSO3-=硫化氫或磺酸鹽(負離子)
五、清潔的一般原則
如何才算足夠的清潔?確定的回答目前好像是:“無法確定”。傳統(tǒng)上,大多數(shù)關于板面清潔度的軍事標準和商業(yè)標準都只標明了“合格”與“不合格”的極限度。但是這類限定參數(shù)一般都沒有考慮到組裝元器件的復雜程度,終用戶的使用環(huán)境或可靠性等等。大多數(shù)工業(yè)標準都十分重視這樣一個事實,即板面清潔的標準必須基于一系列已經或可能出現(xiàn)的對組裝產品產生不利影響的問題。所以,在目前情況下,人們尚不能提供一個統(tǒng)一,完整,精當?shù)年P于成品印制電路板版面清潔度的標準。
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