为什么回流焊后白色阻焊层会变色？

ENIG PCB上的白色阻焊层在出厂前可能看起来正常，但在SMT回流焊后会呈现粉红色或红色色调。一个可能的原因是浸金工艺残留物残留在阻焊层表面，并在后续加热过程中与白色颜料发生反应。

在SQPCB，我们曾遇到一起导致近40,000万美元损失的案例。调查凸显了ENIG工艺后清洗和热外观验证的重要性。

本文解释了事件经过、技术背景以及有助于防止类似问题的过程控制措施。

普通裸板，变色PCB组件

受影响的董事会成员通过了我们的例行出具检查：

• 白色阻焊层外观正常。
• 目视检查未发现明显变色。
• 电气测试通过。

然而，在客户工厂进行SMT回流焊后，白色阻焊层出现了不同程度的红色变色。由于元件已经组装完毕，使得解决问题的成本大幅增加。

原型组装过程中出现了轻微的颜色变化。由于变化不大，并未引起足够的重视。但在批量生产过程中，几乎整批产品都出现了不同程度的这个问题。

教训很明确：在扩大生产规模之前，应该对小型原型异常情况进行调查。

为什么ENIG是一个重要的线索？

在我们对比的样本中，受影响的电路板具有两个共同特征：

白色阻焊层和ENIG表面处理。

对比中其他表面处理工艺并未出现同样的问题。这使我们的研究方向转向了浸金工艺及其后续的冲洗工序。

这并不意味着白色阻焊层和ENIG工艺本质上不兼容。只要材料选择得当，工艺控制得当，就能生产出合格的电路板。关键在于阻焊层配方、电镀化学、残留污染物以及组装条件等因素的综合影响。

了解更多关于SQPCB的ENIG PCB制造工艺的信息。

ENIG残留物如何影响白色阻焊层？

白色阻焊剂通常含有二氧化钛作为白色颜料。

Technic公司发表的研究表明，SMT回流焊后出现的红色或粉红色变色与浸金工艺中的化学成分和阻焊层中的二氧化钛之间的相互作用有关。www.technic.com

太阳金属和优美科金属也报告称，镀金后漂洗的清洁度与变色之间存在关联。在更清洁的漂洗条件下处理的样品保持白色，而在污染较重的漂洗条件下处理的样品在随后的热测试中变为紫色。archive.constantcontact.com

这些发现表明，调查范围不应仅限于回流焊炉。热处理可以揭示PCB制造过程中更早出现的问题。

然而，仅凭颜色无法确定确切的污染物或反应。实际过程需要进行调查和对照实验。

SQPCB在调查中发现了什么

在这个项目中，浸金槽的工作温度约为65 ± 5°C。这是该特定工艺的操作条件，而不是 ENIG 的通用温度要求。

虽然后续的冲洗槽没有加热，但前一道工序留下的热量使水保持相对温暖。

浸金后的第一次冲洗是静态回收冲洗，因为残留溶液具有提金价值。随着时间的推移，槽内会积累污染物。

我们的调查重点是：

• 累积的工艺残留物。
• 有机物污染和可能的微生物滋生。
• 后续冲洗的效果。
• 焊锡掩膜表面残留物。

我们给出的解释是，污染导致残留物清除不完全，从而在加热过程中产生了变色。

纠正性试验证实了清洁效果是关键因素。但它们并未独立确定微生物或化学机制的每一个细节。

热水清洗：针对具体案例的纠正措施

在这种情况下，受影响的裸板样品使用90–100°C 热水重新清洗，并进行后续的热验证。

重新清洗后的样品在后续测试中未出现相同的变色现象。这为纠正变色问题提供了切实可行的方向，并证实了表面残留物是造成变色的重要因素。

此温度范围不应作为通用的清洗规范。合适的处理方法取决于阻焊层、层压板、电路板结构、污染情况以及干燥要求。

已装配元件的 PCB 组件需要单独评估，因为元件和组装材料可能无法承受相同的处理方式。

返工是否成功必须在加热后进行验证，而不能仅仅根据清洗后的外观来判断。

为什么总损失接近40,000万美元？

经济影响远远超出了裸板的成本。

我们的应对措施包括：更换生产、从美国退回受影响的电路板、返工、就受影响的组装产品进行折扣谈判，以及通过后续订单进行补偿安排。

总计费用包括：

• 国际航运。
• 故障分析与返工。
• 废弃的木板。
• 客户PCBA损失。
• 替换PCB生产。

生产问题发现得越晚，其影响的累计价值就越大。

如何降低白色阻焊层变色的风险

1. 控制 ENIG 后冲洗

回收冲洗可以收集有价值的化学残留物；但它不能取代有效的下游清洗。

与工艺供应商协商，确定合适的水质控制措施、水箱维护、溶液更新和冲洗性能控制措施。

2. 验证材料和工艺兼容性

使用实际的 ENIG 化学成分和工艺条件评估所选的白色阻焊剂。

初始白度应与表面处理和热暴露后的颜色稳定性一起考虑。

3. 包括热外观检查

常规的电气测试无法检测出仅在加热后才会出现的颜色变化。

使用具有代表性的样品和合适的热曲线来检查曝光前后的外观。如有必要，请提供客户提供的助焊剂和预期的回流焊次数。

这一考虑适用于单层电路板和多层PCB。

4.调查原型变色情况

原型组装过程中出现的轻微粉红色色调需要在批量生产前予以重视。

记录情况，保留对比样品，并在放行后续批次之前验证纠正措施。

5. 在紧迫的交付期限内保持验证工作

对于快速周转的PCB制造，相关的材料和工艺检查应始终是生产计划的一部分。

及早发现异常情况可以防止更大的装配损失和交付中断。

白色阻焊层变红时应该检查什么

在调查SMT回流焊后的变色情况时，请综合考虑以下信息：

ENIG 残留物是一个重要的研究方向，但不能认为它们可以解释所有病例。

在 SQPCB，这一经验强化了一个实际要求：白色阻焊 ENIG 板在相关的热处理之后以及发货之前，都应该对其外观进行评估。

作者 

— Tony Niu | PCB制造商 | 25年行业经验

分享实用的PCB制造见解，与业内同行交流，并与全球客户建立持久的合作伙伴关系。

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