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PCBA上残留物的分析方法

2018-01-06 09:00阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/5862309890

按最近的EIA/IPC J-STD-001C（电子电气焊接技术要求）的标准，对PCBA组装前各配件表面的残留物以及焊后的PCBA的残留量的要求，则首先必须保证各配件的可焊性的要求，PCB裸板必须外观清洁，且等价离子残留量小于1.56mgNaC1/ PCBA上残留物的分析方法以外，还规定了松香树脂焊剂残留量的要求，以及外观的要求，具体情况见表1。
表1 电子组装工艺残留物与清洁度要求与分析方法

 元器件与PCB
 PCBA
 分析方法
外观

清洁，不影响可焊性
 清洁，无脏物，锡渣锡珠及不固定的金属颗粒均不允许
 显微镜或放大镜目测
离子残留物
 <1.56 mgNaC1eq/ PCBA上残留物的分析方法
 <1.56 mgNaC1eq/ PCBA上残留物的分析方法或由双方商定
 IPC-TM-650
2.3.25
2.3.28
松香树脂残留物
 清洁，无残留物
 Class 1<200mg/ PCBA上残留物的分析方法
Class 1<100mg/ PCBA上残留物的分析方法
Class 1<40mg/ PCBA上残留物的分析方法

 IPC-TM-650
2.3.37
SIR
 清洁，无残留物
 参考有关标准自定义
 EIA/IPC J-STD-001C
有机残留物鉴别
生产方与用户方商定限定的物质
 IPC-TM-650 2.3.39

PCBA上残留物或清洁度的分析检测方法主要包括外观状况检查、离子型残留物、松香或树脂性残留物，以及其他有机污染物的鉴别等。其主要的检测标准见表1，下面佩特科技小编将逐个简要介绍。
1、外观检查
一般可通过目测方式检查，必要时使用放大镜或显微镜，主要观察固体残留物，通常要求PCBA表面必须尽可能清洁，无明显的残留物，但这是一个定性的指标，通常以用户的要求为目标，PCBA加工厂自己制定检验判断标准，以及检查时使用放大镜的倍数。
2、离子型残留物分析方法
离子型残留物通常来源于焊剂的活性物质，如卤素离子、酸根离子，以及腐蚀产生的金属离子，结果以单位面积上的氯化钠当量数来表示。即这些离子型残留物（只包括那些可以溶入在溶剂）的总量，相当于多少的氯化钠的量，并非在PCBA的表面一定存在或仅存在氯化钠。测试一般都是采用IPC方法（IPC-TM-610.2.3.25），其中包括手工萃取法，动态（仪器）萃取法以及静态（仪器）萃取法。冲洗（或萃取）溶剂（一般是75±2%V/V异丙醇与DI水，或者50±2%V/V异丙醇与DI水，后者少用）冲洗PCBA表面，将离子残留物溶解于溶剂中，小心收集溶剂，后测量其电导率（电阻率），如果使用仪器则自动进行。利用离子浓度的高低与电阻率变化的关系求得离子总量，然后除以PCBA的表面积，由此获得单位面积PCBA上的离子污染值。这种测试一般事先用基准的氯化钠配成溶液，进行校准得到标准曲线。
2、离子型残留物分析方法
使用的混合剂电阻率必须大于6MΩcm。冲洗萃取PCBA的残留物时，使用的混合剂的量一般为1.5ml/ PCBA上残留物的分析方法，最多不超过10 ml/ PCBA上残留物的分析方法，在操作时，收集的溶剂的体积是不严格的，但总得用于清洗的体积必须严格记录，同时，由于温度对清洗效果及电阻率的测量影响极大，需要说明测量时的温度条件。此外对PCBA及PCBA面积的测量及计算统一为：未插装元器件的裸板PCB：长×宽×2，而PCBA由于元件的缘故，表面积的另外最大增加到50%，但一般情况增加的量为原表面的10%。
因此PCBA的结果中表示时同时应注明：
1）溶剂组成
2）静态溶剂所用的溶剂体积或动态溶剂所用的流速
3）测试温度
4）校准情况
5）面积（计算方法）
6）测试时间
7）所用仪器
另外静态法与动态法使用的仪器，主要仪器有Ion Chaser、Ionognagh以及Omega Meter等。它们与用手工萃取法获得的结果的数分别为3.2/2.0/1.4，因此测量结果必须指明到仪器设备，此外动态法是可以记录仪器萃取残留物过程电阻率的变化情况，对了解残留物的溶解过程有清晰的了解，并对PCBA加工厂选择清洗工艺有帮助。
许多请况下，由于各种离子的残留，对PCBA的可靠性影响是不一样的。不仅需要知道残留物离子的总量或当量是不够的。我们还需要知道影响较大的卤素离子或其他离子时，就采用另外一种方法来分析，即按IPC-TM-610.2.3.28规定，使用离子色谱仪对混合溶剂清洗（80℃，1h）下来的离子，逐个进行测量放线，然后再换算成单位表面的离子残留量。
3、松香残留量的分析
电子与电气生产线焊接工艺技术要求中，特别是SMT工艺对PCBA松香残留量有明确的要求，纯松香的残留物对Class2以下的产品一般不会带来显著的可靠性问题，因为它本身的电绝缘性较好，但是另一方面它可导致接触件的接触电阻增加，增加损耗甚至引起开路。何况它包裹的离子型物质在松香表面后有溢出的可能性，因此从保证PCBA及至整机可靠型的角度，松香残留物越少越好。
4、其他有机残留物的测试
PCBA上除松香外的其它有机物，通常为有机酸以及一些油脂类物质一般采用IPC-TM-650.2.3.39规定的标准方法，即用高纯乙腈将残留物转移到MIR测试盘的表面，等乙腈挥发后，有FT-IR方法测量，根据红外光谱的特征吸收，鉴别各有机物的组成。


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