Почему после оплавления паяльной маски появляется белый налет?

Белая паяльная маска на печатной плате ENIG может выглядеть нормально перед отправкой, но после оплавления припоем для поверхностного монтажа приобретает розовый или красноватый оттенок. Одной из возможных причин является наличие остатков иммерсионного золота на поверхности паяльной маски, которые взаимодействуют с белым пигментом во время последующего нагрева.

В компании SQPCB мы столкнулись со случаем, в результате которого совокупный ущерб составил почти 40 000 долларов США . Расследование подчеркнуло важность очистки после обработки методом ENIG и проверки внешнего вида с помощью термической обработки.

В этой статье объясняется, что произошло, рассматриваются технические аспекты и методы контроля процесса, которые могут помочь предотвратить подобные проблемы в будущем.

Изменение цвета белой паяльной маски после оплавления

Обычные печатные платы без покрытия, обесцвеченные печатные платы.

Прошедшие проверку платы успешно прошли плановые проверки перед отправкой:

• Внешний вид белой паяльной маски был нормальным.
• Визуальный осмотр не выявил явных изменений цвета.
• Электротехнические испытания пройдены успешно.

Однако после пайки SMT-компонентов на предприятии заказчика белая паяльная маска приобрела красноватый оттенок различной степени. Компоненты уже были собраны, что значительно увеличило стоимость решения проблемы.

В процессе сборки прототипа было обнаружено незначительное изменение цвета. Поскольку это было незначительно, этому не было уделено достаточного внимания. В ходе серийного производства почти вся партия в той или иной степени проявила эту проблему.

Урок был ясен: небольшую неисправность прототипа следует исследовать, прежде чем наращивать объемы производства.

Почему ENIG был важной уликой?

В сравниваемых нами образцах у затронутых плат были две общие характеристики:

Белая защитная маска для пайки и финишное покрытие ENIG.

Другие варианты обработки поверхности, использованные в этом сравнении, не выявили подобной проблемы. Это направило наше исследование на обработку методом иммерсионного золочения с последующим промыванием.

Это не означает, что белая паяльная маска и ENIG по своей природе несовместимы. Правильно подобранные материалы и контролируемый процесс могут обеспечить получение удовлетворительных плат. Проблема заключается в сочетании состава паяльной маски, химического состава покрытия, остаточных загрязнений и условий сборки.

Узнайте больше о производстве печатных плат ENIG компанией SQPCB.

Как остатки ENIG могут повлиять на белую паяльную маску?

В состав белой противопаячной маски обычно входит диоксид титана в качестве белого пигмента.

В опубликованном исследовании компании Technic объясняется связь между изменением цвета на красный или розовый после оплавления припоя в поверхностном монтаже и взаимодействием химических компонентов иммерсионного золота с диоксидом титана в паяльной маске. www.technic.com

Компании Taiyo и Umicore также сообщили о связи между чистотой после промывки золотом и изменением цвета. Образцы, подвергнутые более чистым условиям промывки, оставались белыми, в то время как образцы, обработанные в более загрязненных условиях промывки, становились фиолетовыми во время последующих термических испытаний. archive.constantcontact.com

Эти результаты показывают, почему расследование должно выходить за рамки печи оплавления. Нагрев может выявить проблему, возникшую на более ранних этапах производства печатных плат.

Однако одного лишь цвета недостаточно для точного определения загрязняющего вещества или реакции. Для изучения самого процесса необходимы исследования и контролируемые сравнительные испытания.

Что обнаружила SQPCB в ходе расследования

В рамках этого проекта температура иммерсионной золотниковой ванны составляла приблизительно 65 ± 5 °C . Это были рабочие условия конкретного процесса, а не универсальное требование к температуре для процесса ENIG.

Хотя последующие промывочные емкости не нагревались, тепло, оставшееся от предыдущего процесса, поддерживало воду относительно теплой.

Первое ополаскивание после осаждения золота методом погружения представляло собой статическое ополаскивание для извлечения золота, поскольку переносимый раствор обладал высокой степенью извлечения золота. Со временем в резервуаре накапливались загрязнения.

Наше расследование было сосредоточено на:

• Накопленные остатки технологического процесса.
• Органическое загрязнение и возможное размножение микроорганизмов.
• Эффективность последующего полоскания.
• Остатки, оставшиеся на поверхности защитной пленки для пайки.

Наше рабочее объяснение заключалось в том, что загрязнение способствовало неполному удалению остатков, что позволило изменению цвета развиться во время нагревания.

Корректирующие испытания подтвердили эффективность очистки как ключевой фактор. Однако они не позволили независимо установить все детали микробного или химического механизма.

Повторная очистка горячей водой: корректирующее действие, учитывающее специфику конкретного случая.

В данном случае поврежденные образцы печатных плат были повторно очищены горячей водой температурой 90–100 °C и подвергнуты последующей термической проверке.

В ходе повторной очистки образцы не претерпели аналогичного изменения цвета при последующих испытаниях. Это дало практическое направление для корректировки и подтвердило, что поверхностные остатки являются важным фактором, способствующим загрязнению.

Указанный температурный диапазон не следует рассматривать как универсальную спецификацию очистки. Подходящий способ обработки зависит от типа паяльной маски, ламината, конструкции платы, степени загрязнения и требований к сушке.

Сборка печатных плат с установленными компонентами требует отдельной оценки, поскольку компоненты и материалы сборки могут не выдерживать одинакового воздействия.

Успешность повторной обработки следует проверять после нагревания, а не оценивать только по внешнему виду сразу после очистки.

Почему общий ущерб достиг почти 40 000 долларов США

Финансовые последствия вышли далеко за рамки стоимости самих досок.

В ответ на возникшие проблемы мы произвели замену оборудования, вернули поврежденные платы из США, выполнили доработку, договорились о скидках на собранную продукцию, а также заключили соглашения о компенсации в рамках последующих заказов.

В общую сумму расходов вошли:

• Международный доставка.
• Анализ причин отказов и доработка.
• Обрезки досок.
• Потери клиентов при сборке печатных плат.
• Производство заменяющих печатных плат.

Чем позже будет обнаружена производственная проблема, тем большее влияние она может оказать на совокупную стоимость.

Как снизить риск изменения цвета паяльной маски на белый.

1. Контроль после промывки ENIG

Промывка после промывки собирает ценные остатки химических веществ; она не заменяет эффективную последующую очистку.

В консультации с поставщиком технологического оборудования определите соответствующие меры контроля качества воды, технического обслуживания резервуаров, обновления растворов и эффективности промывки.

2. Проверка совместимости материалов и процесса.

Оцените выбранную белую припойную маску в соответствии с фактическими условиями химического состава и обработки припоя ENIG.

При оценке первоначальной белизны следует учитывать стабильность цвета после обработки поверхности и воздействия высоких температур.

3. Включите в программу проверку внешнего вида с помощью теплового анализа.

Стандартные электротехнические испытания не позволяют обнаружить изменение цвета, которое происходит только после нагревания.

Используйте репрезентативные образцы и подходящий температурный профиль для проверки внешнего вида до и после облучения. При необходимости укажите используемый заказчиком флюс и ожидаемое количество циклов оплавления.

Это соображение применимо как к простым печатным платам, так и к многослойным печатным платам.

4. Исследование обесцвечивания прототипа.

Небольшой розовый оттенок, появившийся во время сборки прототипа, заслуживает внимания перед началом серийного производства.

Зафиксируйте условия, сохраните образцы для сравнения и проверьте корректирующие действия перед выпуском следующих партий.

5. Сохранение контроля качества при жестких сроках поставки.

При быстром производстве печатных плат соответствующие проверки материалов и технологических процессов должны оставаться частью планирования производства.

Выявление неисправности на ранней стадии может предотвратить более серьезные потери при сборке и сбои в поставках.

Что проверить, если белая паяльная маска стала красной?

При исследовании изменения цвета после оплавления припоя в поверхностных монтажных деталях, совместно изучите следующую информацию:

Остатки, образовавшиеся после синтеза ENIG, представляют собой важное направление исследований, но не следует предполагать, что они объясняют каждый случай.

В компании SQPCB этот опыт подтвердил практическое требование: внешний вид плат ENIG с белым паяльным покрытием должен оцениваться после соответствующей термической обработки, а также перед отгрузкой.

Написано 

— Тони Ню | Производитель печатных плат | 25 лет опыта работы в отрасли

Обмен практическими знаниями в области производства печатных плат, налаживание связей с коллегами по отрасли и построение долгосрочных партнерских отношений с клиентами по всему миру.

.