1问题背景:板子表面出现了"脏东西"

这次分析的样品是PCB电路板,客户反映板子表面出现了肉眼可见的腐蚀痕迹。

PCB腐蚀是个很麻烦的问题。一旦板面有异物残留,在潮湿环境下这些异物会形成微电池,引发电化学腐蚀。轻则短路,重则整板报废。

核心问题:异物是什么?从哪来的?

这是异物分析的第一步——你得先知道"敌人是谁",才能知道"它从哪来"和"怎么防"。

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2测试方案:显微红外反射法

针对PCB这类的表面异物分析,最合适的检测手段是显微红外光谱(Micro-FTIR),配合反射模式测试。

为什么选显微红外?

特点

说明

无损分析

不破坏样品,可直接测成品

微区分析

可聚焦到几十μm级别的异物区域

化学信息丰富

能给出官能团信息,判断物质类型

反射模式

适合PCB这类不透光的硬质基材


3数据分析:红外光谱说了什么?

这是关键部分。样品做完红外测试,光谱给出了几个重要信息1. 酯类物质(C=O 伸缩振动)

在 1730–1750 cm⁻¹ 附近出现了强而尖锐的吸收峰——这是典型的酯类物质羰基(C=O)伸缩振动特征。

这说明什么?异物中含有酯类有机物。常见的来源可能是:

  • 助焊剂残留(松香基助焊剂含有酯类)

  • 防焊油墨中的有机组分

  • 生产过程中的有机污染(油脂、手汗等)

2 硅酸盐类物质(Si-O-Si振动)

在 1200–1000 cm⁻¹ 范围内出现了宽而强的多重吸收带——这是Si-O-Si不对称伸缩振动、Si-O-Si对称伸缩振动及Si-O弯曲振动的组合,是无定形或晶态硅酸盐的典型指纹区。

常见的硅酸盐来源:

  • 玻纤板基材(PCB的增强材料就是玻纤+环氧树脂)

  • 硅胶类材料(密封胶、垫圈)

  • 石英粉、硅微粉(填料)

3 有机酯的C-H峰

在 2850–2960 cm⁻¹ 可见C-H伸缩振动峰(-CH₃、-CH₂-),进一步确认了有机酯组分的存在。

综合判断

根据红外光谱的组合特征,异物的主要成分是:

  • 有机酯类物质(来自助焊剂残留或有机污染)

  • 硅酸盐类物质(来自基材溶出或硅胶污染)

这两种物质叠加,在潮湿环境下形成腐蚀微电池,板面就开始"生锈"了。


4结论与建议

异物来源推测

结合红外分析结果和PCB生产工艺,异物最可能的来源是:

助焊剂残留

PCB焊接后若清洗不彻底,助焊剂中的松香酯类物质会留在板面。这些残留物初期肉眼不可见,但时间久了在温湿度作用下会引发腐蚀。

生产环境污染

车间中的硅胶密封件(如管道密封圈、垫片)老化或磨蚀后,产生的硅酸盐粉尘落在板面,也是硅酸盐来源之一。

改善建议

环节

建议措施

焊接后清洗

增加清洗工序,确保助焊剂残留清除干净

清洗溶剂

使用酒精或专用PCB清洗剂,避免水洗导致水渍

生产环境

定期检查硅胶件状态,防止磨蚀物飘散

来料检验

对PCB板进行来料异物抽检,早发现早处理

储存条件

控制温湿度(建议<60%RH),减少腐蚀诱因


5异物分析的价值

很多人觉得异物分析"只是一项检测",但实际上它是工艺问题溯源的利器。

一个完整的异物分析流程,能帮你回答三个问题:

  1. 是什么 → 通过FTIR、EDS、XPS等手段确定物质成分

  2. 从哪来 → 结合生产流程和环境,定位污染环节

  3. 怎么改 → 基于原因制定针对性改善措施

这次案例如果没有显微红外来"破案",工程师可能只会反复调整焊接参数,却解决不了真正的问题——异物早就埋在板子上了。


小结

  • PCB板面腐蚀的根因往往是异物残留

  • 显微红外(FTIR)能快速判断异物中的酯类和硅酸盐成分

  • 酯类主要来自助焊剂残留,硅酸盐可能来自基材或环境

  • 找到"是什么"之后,才能真正解决"怎么防"的问题

下次遇到类似问题,别急着调工艺——先做个异物分析,看看"元凶"到底是谁。