PCB表面出現褐黃色玷污物

漠上千年行

冬子

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一、現象表現及描述

PCB在組裝過程中發現在基板表面（銅箔或基板表面）有褐黃色玷污物，如圖1所示。

圖1

對褐黃色玷污物進行SEM/EDX分析，其元素構成如圖2所示。

圖2

二、形成原因及機理

1.形成原因

從如圖2所示的玷污物的SEM/EDX分析可知，玷污物的主要元素為Cl[21.44（wt）%]、Cu[68.14（wt）%]，顯然這是Cl對Cu發生了爬行腐蝕所形成的腐蝕產物。其形成原因分析如下。

（1）在單板組裝的再流焊接中，再流的熱衝擊會造成綠油局部產生微小剝離，或某些表面處理層（如OSP）遭到破壞，使PCB表面露銅現象嚴重。當大氣中存在Cl、S等元素時，便使腐蝕風險增加。特別是在更高的無鉛再流焊接情況下，Cl與Cu發生爬行腐蝕的問題尤其值得關注。

（2）據報道，在波峰焊接過程中使用的助焊劑通常含有微量的Cl。在發生爬行腐蝕失效的案例中，腐蝕點均發生在夾具波峰焊接的陰影區域周圍，因此認為助焊劑的殘留物對爬行腐蝕有加速作用。其原因是：一方面助焊劑比較容易吸潮，造成局部相對濕度增加，反應速率加快；另一方面，助焊劑中含有的Cl離子與裸露的Cu發生化學腐蝕，是本案例形成爬行腐蝕的主要原因。

2.機理

Cl對Cu的腐蝕產物是CuCl2，其顏色是褐黃色的，由於在波峰焊接助焊劑的活性物質分解時，還會生成酸性的H+，它可以分解銅的氧化物，因此也會對腐蝕有一定的加速作用。

爬行腐蝕的潛伏期和爬行距離取決於Cl2的濃度，爬行的傾向與濕度直接相關。在不同環境下的實驗表明，爬行腐蝕（以腐蝕產物的厚度和爬行距離來表徵）程度按以下排序：高Cl2、高H2S>高Cl2、低H2S>低Cl2、高H2S。顯然，Cl有加速爬行腐蝕的作用。

爬行腐蝕過程中首先發生的是電化學反應，同時伴隨著體積膨脹及腐蝕產物的溶解、擴散、沉澱過程。即首先是銅基材被氧化失去一個電子，生成一價銅離子並溶解在水中。由於腐蝕點附近離子濃度高，在濃度梯度的驅動下，一價銅離子會自發地向周圍低濃度區域擴散。當環境中相對濕度降低、水膜變薄或消失時，部分一價銅離子會與水溶液中的Cl離子等結合，生成相應的鹽（CuCl2）並沉積在材料表面。

三、解決措施

（1）注意工作場地及存儲環境的防潮。

（2）儘可能採取不含或含量少的鹵素助焊劑和焊膏。

（3）注意凈化工作場地和存儲環境的空氣質量，最大限度地降低工業廢氣和濱海地區空氣中的鹽霧氣氛。

（4）組裝完後要及時清除PCBA板面上的各種污物，保持PCBA的潔凈度。

根據樊融融老師的現代電子裝聯工藝缺陷及典型故障100例改編

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