Perché la maschera di saldatura bianca si scolorisce dopo la rifusione?

La maschera di saldatura bianca su un PCB ENIG può apparire normale prima della spedizione, ma sviluppare una tonalità rosa o rossastra dopo il processo di rifusione SMT. Una possibile causa è la presenza di residui del processo di doratura a immersione sulla superficie della maschera di saldatura che interagiscono con il suo pigmento bianco durante il successivo riscaldamento.

Presso SQPCB, abbiamo gestito un caso che ha comportato perdite complessive per quasi 40,000 dollari . L'indagine ha evidenziato l'importanza della pulizia post-ENIG e della verifica dell'aspetto termico.

Questo articolo spiega cosa è successo, il contesto tecnico e i controlli di processo che possono aiutare a prevenire problemi simili.

Decolorazione della maschera di saldatura bianca dopo la rifusione

Schede normali senza copertura, assemblaggi di PCB scoloriti

Le schede interessate hanno superato i nostri controlli di routine in uscita:

• L'aspetto della maschera di saldatura bianca era normale.
• L'ispezione visiva non ha rilevato alcuna evidente alterazione del colore.
• Test elettrici superati.

Dopo la rifusione SMT presso la sede del cliente, tuttavia, la maschera di saldatura bianca ha sviluppato diverse gradazioni di scolorimento rossastro. I componenti erano già stati assemblati, il che ha reso la risoluzione del problema significativamente più costosa.

Durante l'assemblaggio del prototipo si era verificata una leggera variazione di colore. Essendo di lieve entità, non aveva ricevuto sufficiente attenzione. Durante la produzione di massa, quasi l'intero lotto ha mostrato il problema in misura diversa.

La lezione era chiara: una piccola anomalia riscontrata in un prototipo deve essere esaminata attentamente prima di avviare la produzione su larga scala.

Perché ENIG era un indizio importante?

Nei campioni che abbiamo confrontato, le schede interessate presentavano due caratteristiche comuni:

Maschera di saldatura bianca e finitura superficiale ENIG.

Altri trattamenti superficiali confrontati non hanno mostrato lo stesso problema. Ciò ha indirizzato la nostra indagine verso il processo di doratura per immersione e il successivo risciacquo.

Ciò non significa che la maschera di saldatura bianca e l'ENIG siano intrinsecamente incompatibili. Materiali opportunamente selezionati e processi controllati possono produrre schede soddisfacenti. Il problema risiede nella combinazione della formulazione della maschera di saldatura, della chimica della placcatura, della contaminazione residua e delle condizioni di assemblaggio.

Scopri di più sulla produzione di PCB ENIG da parte di SQPCB.

In che modo i residui ENIG possono influenzare la maschera di saldatura bianca?

Le maschere di saldatura bianche contengono comunemente biossido di titanio come pigmento bianco.

Una ricerca pubblicata da Technic collega lo scolorimento rosso o rosa che si verifica dopo la rifusione SMT all'interazione tra i componenti chimici dell'oro per immersione e il biossido di titanio nella maschera di saldatura. www.technic.com

Taiyo e Umicore hanno inoltre segnalato una correlazione tra la pulizia dopo il risciacquo con oro e lo scolorimento. I campioni sottoposti a condizioni di risciacquo più pulite sono rimasti bianchi, mentre i campioni trattati con condizioni di risciacquo più contaminate sono diventati viola durante i successivi test termici. archive.constantcontact.com

Questi risultati dimostrano perché l'indagine dovrebbe estendersi oltre il forno a rifusione. Il calore può rivelare un problema introdotto in precedenza nella produzione di PCB.

Tuttavia, il colore da solo non permette di identificare con precisione il contaminante o la reazione. Il processo effettivo richiede un'indagine e un confronto controllato.

Cosa ha scoperto l'SQPCB durante l'indagine

Per questo progetto, il bagno di immersione in oro ha operato a circa 65 ± 5 °C . Questa era la condizione operativa di quel particolare processo, piuttosto che un requisito di temperatura universale ENIG.

Sebbene le vasche di risciacquo successive non fossero riscaldate, il calore residuo del processo precedente manteneva l'acqua relativamente calda.

Il primo risciacquo dopo l'immersione dell'oro è stato un risciacquo di recupero statico perché la soluzione residua aveva un valore di recupero dell'oro. Nel tempo, la contaminazione si è accumulata nella vasca.

La nostra indagine si è concentrata su:

• Residui di processo accumulati.
• Contaminazione organica e possibile proliferazione microbica.
• L'efficacia del risciacquo successivo.
• Residui presenti sulla superficie della maschera di saldatura.

La nostra spiegazione provvisoria era che la contaminazione avesse contribuito alla rimozione incompleta dei residui, consentendo lo sviluppo dello scolorimento durante il riscaldamento.

Le prove correttive hanno confermato l'efficacia della pulizia come fattore chiave. Tuttavia, non hanno stabilito in modo indipendente ogni dettaglio del meccanismo microbico o chimico.

Ripulitura con acqua calda: un intervento correttivo specifico per il caso.

In questo caso, i campioni di cartone nudo interessati sono stati puliti nuovamente utilizzando acqua calda a 90–100 °C e sottoposti a successiva verifica termica.

I campioni ripuliti non hanno sviluppato la stessa decolorazione durante i test successivi. Ciò ha fornito un'indicazione pratica per la correzione del problema e ha confermato che i residui superficiali rappresentano un fattore determinante.

Questo intervallo di temperatura non deve essere considerato una specifica di pulizia universale. Un trattamento adeguato dipende dalla maschera di saldatura, dal laminato, dalla struttura del circuito stampato, dal livello di contaminazione e dalle esigenze di asciugatura.

Gli assemblaggi di circuiti stampati con componenti assemblati richiedono una valutazione separata, poiché i componenti e i materiali di assemblaggio potrebbero non tollerare lo stesso trattamento.

La riuscita della rilavorazione deve essere verificata dopo il riscaldamento, piuttosto che essere giudicata solo dall'aspetto immediatamente dopo la pulizia.

Perché la perdita totale ha raggiunto quasi 40,000 dollari

L'impatto finanziario si è esteso ben oltre il costo dei pannelli nudi.

La nostra risposta ha incluso la produzione di schede sostitutive, il ritorno delle schede difettose dagli Stati Uniti, la rilavorazione, sconti negoziati sui prodotti assemblati interessati e accordi di compensazione tramite ordini successivi.

I costi complessivi comprendevano:

• Spedizioni internazionali.
• Analisi dei guasti e rilavorazione.
• Tavole di legno scartate.
• Perdite di schede PCBA per i clienti.
• Produzione di PCB di ricambio.

Quanto più tardi viene rilevato un problema di produzione, tanto maggiore sarà il valore complessivo che potrà incidere.

Come ridurre il rischio di scolorimento della maschera di saldatura bianca

1. Controllo del risciacquo post-ENIG

Il risciacquo di recupero raccoglie i preziosi residui chimici, ma non sostituisce un'efficace pulizia a valle.

Definire, in accordo con il fornitore del processo, i controlli adeguati per la qualità dell'acqua, la manutenzione del serbatoio, il rinnovo della soluzione e le prestazioni del risciacquo.

2. Verificare la compatibilità dei materiali e dei processi

Valutare la maschera di saldatura bianca selezionata con la composizione chimica e le condizioni di processo ENIG effettive.

Il grado di bianchezza iniziale deve essere considerato insieme alla stabilità del colore dopo la finitura superficiale e l'esposizione termica.

3. Includere controlli termici dell'aspetto

I test elettrici di routine non sono in grado di rilevare un cambiamento di colore che si manifesta solo dopo il riscaldamento.

Utilizzare campioni rappresentativi e un profilo termico adeguato per verificare l'aspetto prima e dopo l'esposizione. Ove pertinente, includere il flusso del cliente e il numero previsto di cicli di rifusione.

Questa considerazione si applica sia ai circuiti stampati semplici che a quelli multistrato.

4. Indagare sullo scolorimento del prototipo

Una leggera sfumatura rosata riscontrata durante l'assemblaggio del prototipo merita attenzione prima della produzione di massa.

Registrare le condizioni, conservare campioni di confronto e verificare le azioni correttive prima di rilasciare ulteriori lotti.

5. Preservare la verifica anche in presenza di scadenze di consegna ristrette

Per la produzione rapida di PCB , i controlli sui materiali e sui processi pertinenti devono rimanere parte integrante della pianificazione della produzione.

Individuare tempestivamente un'anomalia può prevenire perdite di produzione maggiori e interruzioni nella consegna.

Cosa controllare quando la maschera di saldatura bianca diventa rossa

Quando si esamina lo scolorimento dopo la rifusione SMT, si prega di analizzare insieme le seguenti informazioni:

I residui post-ENIG rappresentano un'importante direzione di indagine, ma non si deve presumere che spieghino ogni caso.

Presso SQPCB, questa esperienza ha rafforzato un requisito pratico: i circuiti stampati ENIG con maschera di saldatura bianca devono essere valutati per il loro aspetto dopo i relativi trattamenti termici, nonché prima della spedizione.

Scritto da 

— Tony Niu | Produttore di PCB | 25 anni di esperienza nel settore

Condividere spunti pratici sulla produzione di PCB, entrare in contatto con colleghi del settore e costruire partnership durature con clienti in tutto il mondo.

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