无铅喷锡PCB板发黄_失效分析案例

无铅喷锡PCB板发黄

07月,10,2023 | 浏览次数：17313

无铅喷锡PCB板发黄

标题	无铅喷锡PCB板发黄
项目产品	无铅喷锡PCB板
失效背景&分析结果	失效背景：客户反馈其生产的PCB板出货后，经过回流焊会出现焊盘发黄现象，要求针对不良品进行分析，找出发黄原因；分析结果：1、经表面成分分析及清洗实验后发现，发黄PCB表面未发现明显污染元素，初步排除表面有机污染的影响；2、经清洗实验及模拟回流焊实验，推测PCB发黄是由于表面氧化层超出一定厚度导致；3、PCB板经稀盐酸清洗后，经过两次普通回焊炉未发现发黄现象。
失效症状	客户生产的PCB板过回流焊后发黄
根本原因	PCB表面氧化
改进方案和建议	1、对无铅喷锡焊料中的抗氧化成分进行严格管控，如Ge元素，当Ge 含量＞50ppm时，可抑制高温后Sn焊盘变色；2、对异常PCB板可用稀盐酸或稀磷酸进行表面清洗，去除表面氧化膜后可正常过炉焊接。

PCB回流焊后焊盘发黄图片

客户反馈其生产的PCB板出货后，经过回流焊会出现焊盘发黄现象，要求针对不良品进行分析，查找发黄原因；

PCB表面处理工艺为无铅喷锡。

样品表面观察

发黄样品与未发黄样品表面成分对比

PCB表面未发现明显异常元素；参考成分分析结果及有关文献，推测焊料为市面常见的Sn-0.6Cu-xNi合金（Sn100CL），焊盘发黄可能和锡表面氧化或者有机物污染有关。

发黄PCB经方案1，有机溶剂清洗后表面仍发黄；进行表面EDS成分分析，未见明显异常元素，排除表面有机污染的影响，推测焊盘发黄与锡表面氧化有关。

发黄PCB板经过方案2的5%稀盐酸清洗后，表面发黄现象消失。

对送测PCB分别在氮气炉和普通炉中进行模拟回流焊实验。氮气炉中氧含量74ppm。

实验结果表明，PCB发黄可能和焊锡表面氧化层超出一定厚度有关。

结果分析
经表面成分分析及清洗实验后发现，发黄PCB表面未发现明显污染元素，初步排除表面有机污染的影响；经清洗实验及模拟回流焊实验，推测PCB发黄是由于表面氧化层超出一定厚度导致；如有必要，建议用XPS设备对氧化层厚度、表面元素分布和氧含量做进一步分析。PCB板经稀盐酸清洗后，经过两次普通回焊炉未发现发黄现象。

改善建议
对无铅喷锡焊料中的抗氧化成分进行严格管控，如Ge元素，当Ge含量＞50ppm时，可抑制高温后Sn焊盘变色。对异常PCB板可用稀盐酸或稀磷酸进行表面清洗，去除表面氧化膜后可正常过炉焊接。

氧化物分析
Sn在高温下的氧化物有SnO、SnO2、Sn3O4等，Sn-Cu钎料中生成的氧化物为SnO。

——会议论文：热风整平后回流焊锡面发黄原因探讨，高四；