无铅喷锡PCB板发黄原因分析

    无铅喷锡PCB板发黄原因分析

    更新时间:2020-08-06   浏览数:460
    所属行业:商务服务 咨询服务
    发货地址:四川省成都郫都区  
    产品规格:
    产品数量:10.00件
    包装说明:
    单 价:1.00 元/件

    无铅喷锡PCB板发黄原因分析

    案例背景


    客户反馈其生产的PCB板出货后,经过回流焊会出现焊盘发黄现象,要求针对不良品进行分析,委托成都检测中心查找发黄原因;

     


    分析步骤:

    1.异常样品表面观察

    2.PCB表面发黄原因分析

    方案一:有机溶剂清洗实验+表面成分分析

    方案二:酸洗实验

    3.发黄现象重现模拟回流焊实验

    4.结果分析&改善建议


     

    1、异常表面样品观察

    blob:http://m.b2b168

    客户送测的PCB3月份生产,储存至今未见发黄(左图)。经一次回流焊实验后,即出现焊盘发黄。PCB两面均有发黄产生,无明显差异,亦无明显规律性。

    2PCB发黄原因分析

    blob:http://m.b2b168

    未发黄样品(左)表面成分:

    Spectrum   C        O        Sn           Total

    1              2.17  5.87  91.97           100.00

    2              2.34  5.56  92.10           100.00

    3              2.31  4.87  92.82           100.00

    4              2.19  5.12  92.69           100.00

    All results in weight%

    发黄样品(右)表面成分:

    Spectrum   C        O        Sn      Total

    1        2.17  5.87  91.97           100.00

    2        2.34  5.56  92.10           100.00

    3        2.31  4.87  92.82           100.00

    4        2.19  5.12  92.69           100.00

    All results in weight%

    小结:PCB表面未发现明显异常元素;参考成分分析结果及有关文献,推测焊料为市面常见的Sn-0.6Cu-xNi合金(Sn100CL),焊盘发黄可能和锡表面氧化或者有机物污染有关,故采用两种验证方案。

     

    1

    方案一:有机溶剂清洗实验+表面成分分析

    有机溶剂清洗流程:

    1.异丙醇+超声波清洗15min

    2.酒精超声10min

    3.纯净水超声10min

    4.气枪吹干

     blob:http://m.b2b168

    清洗前(左)和清洗后(右)对比图

     blob:http://m.b2b168

     

    Spectrum   C        O        Sn      Total

    1        2.17  5.87  91.97           100.00

    2        2.34  5.56  92.10           100.00

    3        2.31  4.87  92.82           100.00

    4        2.19  5.12  92.69           100.00

    小结:发黄PCB经有机溶剂清洗后表面仍发黄;进行表面EDS成分分析,未见明显异常元素,排除表面有机污染的影响,推测焊盘发黄与锡表面氧化有关。

     

     

    2

    方案二:酸洗实验

    1.使用5%稀盐酸+超声波清洗10s

    2.酒精超声10min

    3.纯净水超声10min

    4.气枪吹干

     blob:http://m.b2b168

    3、发黄现象重现模拟回流焊实验

    blob:http://m.b2b168

     

     

    实验回流焊曲线(峰值温度:242℃;TOL回流时间:68s)

    小结:对送测PCB分别在氮气炉和普通炉中进行模拟回流焊实验。氮气炉中氧含量74ppm

     

    模拟回流焊实验

    blob:http://m.b2b168

    情况一:

    未经处理样品分别经过氮气回焊炉(氧含量74ppm)和普通回焊炉(空气气氛)两种模拟结果,氮气回焊炉(左图)模拟后出现轻微发黄,普通回焊炉(右图)模拟后结果发黄明显。

    blob:http://m.b2b168

    情况二:

    经过5%稀盐酸清洗样品同意进行氮气回焊炉(氧含量74ppm)和普通回焊炉(空气气氛)两种模拟测试,氮气回焊炉(左图)模拟后未出现发黄,普通回焊炉(右图)模拟两次过炉后结果未出现发黄。


    小结:实验结果表明,PCB发黄可能和焊锡表面氧化层超出一定厚度有关。

     

    4、结果分析&改善建议

    结果分析:

    经表面成分分析及清洗实验后发现,发黄PCB表面未发现明显污染元素,初步排除表面有机污染的影响;

    经清洗实验及模拟回流焊实验,推测PCB发黄是由于表面氧化层超出一定厚度导致;如有必要,建议用XPS设备对氧化层厚度、表面元素分布和氧含量做进一步分析。

    PCB板经稀盐酸清洗后,经过两次普通回焊炉未发现发黄现象。

    改善建议:

    对无铅喷锡焊料中的抗氧化成分进行严格管控,如Ge元素,当Ge含量>50ppm时,可抑制高温后Sn焊盘变色。