No.026 PCB表面出现褐黄色玷污物

1.现象表现及描述

PCB在组装过程中发现在基板表面（铜箔或基板表面）有褐黄色玷污物，如图2.66所示。

图2.66 板面上的褐黄色玷污物

对褐黄色玷污物进行SEM/EDX分析，其元素构成如图2.67所示。

2.形成原因及机理

1）形成原因

从如图2.67所示的玷污物的SEM/EDX分析可知，玷污物的主要元素为Cl[21.44（wt）%]、Cu[68.14（wt）%]，显然这是Cl对Cu发生了爬行腐蚀所形成的腐蚀产物。其形成原因分析如下。

（1）在单板组装的再流焊接中，再流的热冲击会造成绿油局部产生微小剥离，或某些表面处理层（如OSP）遭到破坏，使PCB表面露铜现象严重。当大气中存在Cl、S等元素时，便使腐蚀风险增加。特别是在更高的无铅再流焊接情况下，Cl与Cu发生爬行腐蚀的问题尤其值得关注。

（2）据报道，在波峰焊接过程中使用的助焊剂通常含有微量的Cl。在发生爬行腐蚀失效的案例中，腐蚀点均发生在夹具波峰焊接的阴影区域周围，因此认为助焊剂的残留物对爬行腐蚀有加速作用。其原因是：一方面助焊剂比较容易吸潮，造成局部相对湿度增加，反应速率加快；另一方面，助焊剂中含有的Cl离子与裸露的Cu发生化学腐蚀，是本案例形成爬行腐蚀的主要原因。

图2.67 褐黄色玷污物的SEM/EDX分析

2）机理

Cl对Cu的腐蚀产物是CuCl2，其颜色是褐黄色的，由于在波峰焊接助焊剂的活性物质分解时，还会生成酸性的H⁺，它可以分解铜的氧化物，因此也会对腐蚀有一定的加速作用。

爬行腐蚀的潜伏期和爬行距离取决于Cl2的浓度，爬行的倾向与湿度直接相关。在不同环境下的实验表明，爬行腐蚀（以腐蚀产物的厚度和爬行距离来表征）程度按以下排序：高Cl2、高H2S>高Cl2、低H2S>低Cl2、高H2S。显然，Cl有加速爬行腐蚀的作用。

爬行腐蚀过程中首先发生的是电化学反应，同时伴随着体积膨胀及腐蚀产物的溶解、扩散、沉淀过程。即首先是铜基材被氧化失去一个电子，生成一价铜离子并溶解在水中。由于腐蚀点附近离子浓度高，在浓度梯度的驱动下，一价铜离子会自发地向周围低浓度区域扩散。当环境中相对湿度降低、水膜变薄或消失时，部分一价铜离子会与水溶液中的Cl离子等结合，生成相应的盐（CuCl2）并沉积在材料表面。

3.解决措施

（1）注意工作场地及存储环境的防潮。

（2）尽可能采取不含或含量少的卤素助焊剂和焊膏。

（3）注意净化工作场地和存储环境的空气质量，最大限度地降低工业废气和滨海地区空气中的盐雾气氛。

（4）组装完后要及时清除PCBA板面上的各种污物，保持PCBA的洁净度。