电路板焊接失效原因与电路板焊接残留物分析和电路板组件清洗介绍

 一、电路板焊接失效原因分析

 在电子设备的制造过程中，电路板的焊接是一个关键步骤。然而，焊接过程中可能会出现各种失效问题，这些问题可能会导致电子设备无法正常工作。以下是根据搜索结果整理的电路板焊接失效的一些主要原因。

1. 材料和工艺因素

 焊料和助焊剂的质量：焊料和助焊剂的质量直接影响焊接的效果。如果焊料质量不好，可能会导致焊点结构松散、白色、无光泽等问题。助焊剂的功能是通过传递热量，去除锈蚀来帮助焊料润湿被焊板电路表面。如果助焊剂活性不强，会减弱焊锡的润湿性及它的扩展性，从而影响焊接效果。

 焊接温度和时间：焊接温度过高或过低，以及焊接时间过短，都会影响焊料的扩散速度和活性，导致电路板和焊料熔融表面迅速氧化，形成焊接缺陷。例如，焊锡撤离过迟可能会导致焊料面呈凸形，浪费焊料，且可能包藏缺陷。

 2. 设计和制造缺陷

 电路板的设计：电路板的设计对其焊接质量有着重要影响。例如，电路板尺寸过大时，虽然焊接较容易控制，但印刷线条长，阻抗增大，抗噪声能力下降，成本增加。电路板尺寸过小时，散热能力下降，焊接的过程也不容易控制，还会发生相邻的线条相互干扰的情况。

 电路板的制造缺陷：电路板在制造过程中可能会因为放气、水分、焊料飞溅等问题导致焊接缺陷。例如，电路板内的水分被加热成气体，当它仍处于熔融状态时，它会通过焊料逸出。当焊点凝固时气体继续逸出，就会形成空隙，造成气孔和针孔。

 3. 使用和环境因素

使用过程中的机械应力：电路板在使用过程中可能会因为弯曲、振动等因素产生机械应力，导致焊点失效。例如，电路板的局部弯曲可能引起蠕变断裂，蠕变断裂可能发生在产品工厂组装后的几天甚至几年之后。

 环境因素：电子设备在工作过程中可能会受到随机振动、正弦振动、载荷冲击、温度冲击与循环等的周期性循环外力作用，这些因素可能会导致焊点疲劳失效。

 综上所述，电路板焊接失效的原因多种多样，包括材料和工艺因素、设计和制造缺陷、使用和环境因素等。为了保证电子设备的焊接质量，需要在设计、制造和使用过程中充分考虑这些因素，采取相应的预防措施和修复方法。

 二、电路板焊接残留物分析 

（一）残留物的类型及来源

 电路板焊接残留物主要来源于组装工艺过程，特别是焊接工艺过程。这些残留物主要包括助焊剂残留物、焊剂与焊料的反应副产物、胶粘剂、润滑油等。此外，元器件及PCB本身生产运输等带来的污染物、汗渍等也是残留物的来源。

 残留物大致可以分为三类：A、颗粒性污染物——灰尘、棉绒和焊锡球；B、非极性污染物——松香树脂、石蜡及波峰焊上使用的抗氧化油，还有操作者遗留下的或洗手剂；C、极性沾污物——卤化物、酸和盐。

 （二）残留物的影响

 1. 对电性能的影响：残留物中的无机残留物会减小绝缘电阻，增加焊点或导线间的漏电流，在潮湿空气条件下，会使金属表面腐蚀。有机残留物（如松香、油脂等）会形成绝缘膜，这会防碍连接器、开关、继电器等的接触表面之间的电接触。

 2. 对器件可靠性的影响：残留物会随环境条件的变化及时间延长会加剧，引起接触不良甚至开路失效。例如，白色残留物在PCBA上是常见的污染物，一般是在PCBA清洗后或组装一段时间后才发现。这些白色污染物，一般多为焊剂的副产物，但PCB的质量不良，如阻焊漆的吸附性太强，会增加白色残留物产生的机会。

3. 对器件可靠性的长期影响：电子信息业的发展趋势对PCBA的组装工艺的要求越来越高，而电子整机产品的可靠性和质量主要决定于PCBA的可靠性和质量水平。在工艺实践以及PCBA的失效分析中，作者发现PCBA上的残留物对PCBA的可靠性水平影响极大。

 （三）残留物的分析方法

 按照EIA/IPCJ-STD-001C（电子电气焊接技术要求，2000年2版）的标准，对PCBA组装前各配件表面的残留量以及焊后的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1.56mgNaCl/cm2（溶剂萃取法）。而对PCBA除了离子残留量不大于1.56mgNaCl/cm2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。

 （四）残留物的处理方法 

对于焊后残留物的处理，常用的方法有酒精、丙酮、清洁剂等进行清洗。但是，这些方法具有腐蚀性，需要消耗大量溶剂。因此，为了避免清洗带来的问题，出现了免洗助焊剂，这类助焊剂由含质量百分比为2%~5%的固体物质或者非挥发性物质组成。

 三、电路板组件清洗的主要目的和作用包括以下几点：

(1)PCBA电路板组件清洗防止由于污染物对元器件、印制导线的腐蚀所造成的短路等故障的出现，预防电气短路和电阻变化等问题的发生，保证电路板组件的纯净度，提高组件的性能和可靠性。

(2)清洗电路板可以避免由于PCB上附着离子污染物等物质所引起的漏电等电气缺陷的产生。

(3)电路板清洗还能改善电路板的导热性能，通过去除热导介质和粘合剂等杂质，提高散热效果，保护电子元器件。

(4)电路板清洗可以保证组件的电气测试可以顺利进行，大量的残余物会使得测试探针不能和焊点之间形成良好的接触，从而使测试结果不准确。

(5)电路板清洗过程中使用的环保水基清洗剂和清洗工艺能够减少对环境的污染，符合环保要求。

综上所述，电路板清洗在电子制造过程中具有重要的必要性和好处。电子电路板清洗不仅是确保产品质量和可靠性的必要步骤，还能够提高电气性能、增强可靠性、改善导热性能，并保护环境。

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