¿Por qué se produce la decoloración de la máscara de soldadura blanca después del proceso de reflujo?

La máscara de soldadura blanca en una placa de circuito impreso ENIG puede tener un aspecto normal antes del envío, pero desarrollar un tinte rosado o rojizo después del proceso de reflujo SMT. Una posible causa es la presencia de residuos del proceso de inmersión en oro en la superficie de la máscara de soldadura, que interactúan con su pigmento blanco durante el calentamiento posterior.

En SQPCB, nos enfrentamos a un caso que generó pérdidas combinadas de casi 40 000 USD . La investigación puso de manifiesto la importancia de la limpieza posterior al proceso ENIG y la verificación de la apariencia térmica.

Este artículo explica lo sucedido, los antecedentes técnicos y los controles de proceso que pueden ayudar a prevenir problemas similares.

Decoloración de la máscara de soldadura blanca después del reflujo.

Placas desnudas normales, ensamblajes de PCB descoloridos

Las placas afectadas superaron nuestros controles rutinarios de salida:

• El aspecto de la máscara de soldadura blanca era normal.
• La inspección visual no reveló ninguna decoloración evidente.
• Las pruebas eléctricas han sido superadas.

Sin embargo, tras el proceso de reflujo SMT en las instalaciones del cliente, la máscara de soldadura blanca desarrolló distintos grados de decoloración rojiza. Los componentes ya se habían ensamblado, lo que encareció considerablemente la solución del problema.

Durante el montaje del prototipo se observó un ligero cambio de color. Al ser mínimo, no se le prestó la debida atención. Durante la producción en masa, casi toda la partida presentó el mismo problema en distintos grados.

La lección era clara: cualquier pequeña anomalía en un prototipo debe investigarse antes de aumentar la producción.

¿Por qué ENIG fue una pista importante?

Dentro de las muestras que comparamos, las placas afectadas compartían dos características:

Máscara de soldadura blanca y acabado superficial ENIG.

En esa comparación, otros acabados superficiales no mostraron el mismo problema. Esto orientó nuestra investigación hacia el procesamiento del oro por inmersión y el posterior enjuague.

Esto no significa que la máscara de soldadura blanca y el ENIG sean intrínsecamente incompatibles. Con materiales seleccionados adecuadamente y un procesamiento controlado, se pueden obtener placas satisfactorias. La clave reside en la combinación de la formulación de la máscara de soldadura, la química del recubrimiento, la contaminación residual y las condiciones de ensamblaje.

Obtenga más información sobre la fabricación de placas de circuito impreso ENIG de SQPCB.

¿Cómo pueden los residuos de ENIG afectar a la máscara de soldadura blanca?

La máscara de soldadura blanca suele contener dióxido de titanio como pigmento blanco.

Las investigaciones publicadas por Technic vinculan la decoloración roja o rosada tras el reflujo SMT con las interacciones entre los componentes químicos del oro de inmersión y el dióxido de titanio de la máscara de soldadura. www.technic.com

Taiyo y Umicore también informaron de una relación entre la limpieza posterior al enjuague del oro y la decoloración. Las muestras expuestas a condiciones de enjuague más limpias permanecieron blancas, mientras que las muestras procesadas en condiciones de enjuague más contaminadas se tornaron moradas durante las pruebas térmicas posteriores. archive.constantcontact.com

Estos hallazgos demuestran por qué la investigación debe ir más allá del horno de reflujo. El calor puede revelar un problema introducido anteriormente en la fabricación de placas de circuito impreso.

Sin embargo, el color por sí solo no permite identificar el contaminante o la reacción exacta. El proceso real requiere investigación y comparación controlada.

Lo que la SQPCB descubrió durante la investigación

Para este proyecto, el baño de inmersión de oro funcionó a aproximadamente 65 ± 5 °C . Esta era la condición de funcionamiento de ese proceso en particular, y no un requisito de temperatura universal de ENIG.

Aunque los tanques de enjuague posteriores no estaban calefactados, el calor residual del proceso anterior mantenía el agua relativamente caliente.

El primer enjuague tras la inmersión del oro fue un enjuague de recuperación estática, ya que la solución residual tenía valor de recuperación de oro. Con el tiempo, se acumuló contaminación en el tanque.

Nuestra investigación se centró en:

• Residuos acumulados del proceso.
• Contaminación orgánica y posible crecimiento microbiano.
• La eficacia del enjuague posterior.
• Residuos que quedan en la superficie de la máscara de soldadura.

Nuestra explicación provisional era que la contaminación contribuyó a una eliminación incompleta de los residuos, lo que permitió que se produjera la decoloración durante el calentamiento.

Los ensayos correctivos confirmaron la eficacia de la limpieza como factor clave. Sin embargo, no establecieron de forma independiente todos los detalles del mecanismo microbiano o químico.

Re-limpieza con agua caliente: una acción correctiva específica para cada caso.

En este caso, las muestras de placa desnuda afectadas se volvieron a limpiar con agua caliente a 90-100 °C y se sometieron a una verificación térmica posterior.

Las muestras re-limpiadas no desarrollaron la misma decoloración durante las pruebas de seguimiento. Esto proporcionó una dirección correctiva práctica y confirmó que los residuos superficiales son un factor importante.

Este rango de temperaturas no debe tomarse como una especificación de limpieza universal. El tratamiento adecuado depende de la máscara de soldadura, el laminado, la construcción de la placa, la contaminación y los requisitos de secado.

Los conjuntos de placas de circuito impreso con componentes instalados requieren una evaluación independiente, ya que los componentes y los materiales de ensamblaje pueden no tolerar el mismo tratamiento.

El éxito de la reparación debe verificarse después del calentamiento, en lugar de juzgarse únicamente por la apariencia inmediatamente después de la limpieza.

¿Por qué la pérdida total alcanzó casi los 40,000 dólares?

El impacto financiero se extendió mucho más allá del coste de las placas base.

Nuestra respuesta incluyó la producción de piezas de repuesto, la devolución de las placas afectadas desde Estados Unidos, la reelaboración, descuentos negociados en los productos ensamblados afectados y acuerdos de compensación a través de pedidos posteriores.

Los costos combinados incluyeron:

• Envío internacional.
• Análisis de fallos y reelaboración.
• Tablas desechadas.
• Pérdidas de PCBA del cliente.
• Producción de placas de circuito impreso de repuesto.

Cuanto más tarde se detecte un problema de fabricación, mayor será el valor acumulado que pueda verse afectado.

Cómo reducir el riesgo de decoloración de la máscara de soldadura blanca

1. Control del enjuague posterior a ENIG

Un enjuague de recuperación recoge los residuos químicos valiosos; no sustituye una limpieza posterior eficaz.

Defina, en consulta con el proveedor del proceso, los controles adecuados para la calidad del agua, el mantenimiento del tanque, la renovación de la solución y el rendimiento del enjuague.

2. Verificar la compatibilidad del material y del proceso.

Evaluar la máscara de soldadura blanca seleccionada teniendo en cuenta la composición química y las condiciones de procesamiento reales de ENIG.

La blancura inicial debe tenerse en cuenta junto con la estabilidad del color después del acabado de la superficie y la exposición térmica.

3. Incluir comprobaciones de apariencia térmica.

Las pruebas eléctricas rutinarias no pueden detectar un cambio de color que se produce únicamente después del calentamiento.

Utilice muestras representativas y un perfil térmico adecuado para comprobar el aspecto antes y después de la exposición. Cuando proceda, incluya el fundente del cliente y el número previsto de ciclos de reflujo.

Esta consideración se aplica tanto a placas simples como a placas de circuito impreso multicapa.

4. Investigar la decoloración del prototipo

Un ligero tinte rosado durante el montaje del prototipo merece atención antes de la producción en masa.

Registre las condiciones, conserve muestras de comparación y verifique las medidas correctivas antes de liberar nuevos lotes.

5. Mantener la verificación bajo plazos de entrega ajustados

Para la fabricación rápida de placas de circuito impreso , las comprobaciones pertinentes de materiales y procesos deben seguir formando parte de la planificación de la producción.

Detectar una anomalía a tiempo puede prevenir pérdidas de producción mayores e interrupciones en la entrega.

Qué comprobar cuando la máscara de soldadura blanca se vuelve roja.

Al investigar la decoloración después del reflujo de SMT, revisen juntos la siguiente información:

Los residuos posteriores a la exposición al ENIG constituyen una importante línea de investigación, pero no se debe asumir que explican todos los casos.

En SQPCB, esta experiencia reforzó una necesidad práctica: las placas ENIG con máscara de soldadura blanca deben evaluarse en cuanto a su aspecto después del procesamiento térmico pertinente, así como antes del envío.

Escrito por 

— Tony Niu | Fabricante de PCB | 25 años de experiencia en el sector

Compartir conocimientos prácticos sobre la fabricación de placas de circuito impreso, conectar con colegas del sector y forjar relaciones duraderas con clientes de todo el mundo.

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