淺談電路板組出現(xiàn)白斑的影響及措施

摘 要：文章通過對電路板焊接后出現(xiàn)白斑的分析，淺談了白斑是否對組件的電氣性能有影響，白斑形成的原因及對應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：白斑；影響；原因；措施

隨著現(xiàn)代鐵路信號電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，體積小、裝配密度高的電路板的廣泛應(yīng)用已成為必然趨勢，電路板組的可靠性是我們重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)在鐵路信號行業(yè)經(jīng)常使用的有二層、四層、六層電路板，其在焊接后從表面看會(huì)在個(gè)別焊點(diǎn)周圍出現(xiàn)白色斑點(diǎn)，我們稱其為白斑，現(xiàn)在我們對白斑是否影響電路板組的電氣性能進(jìn)行簡要分析。

1 白斑出現(xiàn)位置分析

以四層電路板舉例分析，首先了解電路板的材質(zhì)及組成，圖1是一個(gè)四層電路板的剖面圖，常用的四層電路板是由銅箔、半固化片、基板、半固化片、銅箔疊加壓合而成的。頂層和中間1層之間、底層和中間2層之間為半固化片，半固化片又稱“PP片”，主要由樹脂和增強(qiáng)材料組成，多層印制板所使用的增強(qiáng)材料大多是玻纖布。玻纖布經(jīng)過處理，浸漬上樹脂膠液，再經(jīng)熱處理而制成的薄片材料稱為半固化片，其在加熱條件下會(huì)軟化，冷卻后會(huì)反應(yīng)固化。基板是由介電層和銅箔所構(gòu)成的復(fù)合材料，介電層是由樹脂和玻璃纖維組成。現(xiàn)在鐵路信號行業(yè)常用的基板為FR-4型號的阻燃環(huán)氧玻璃布覆銅箔板。

圖1 四層電路板剖面圖圖示

白斑表現(xiàn)為基材表面下不連續(xù)的白色方塊或“十字”紋，是纖維束在交叉處的粘合發(fā)生分離，見圖2、圖3，由此可看出白斑出現(xiàn)的位置是在玻璃纖維所在層。

圖2 白斑剖面圖圖示 圖3 白斑表面觀察圖示

2 白斑的影響

2.1 白斑無影響觀點(diǎn)

IPC-國際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)于白斑的敘述：“根據(jù)對現(xiàn)有文獻(xiàn)和研究及測試數(shù)據(jù)的綜合考察表明，從外觀上講，白斑可能是不美觀的，但即使是最嚴(yán)重的白斑，對成品的功能特性的影響也是極微小的，且大多數(shù)情況下是無足輕重的”。事實(shí)上，迄今為止，根據(jù)所有業(yè)界當(dāng)前測試發(fā)現(xiàn)，白斑從未導(dǎo)致過任何失效。IPC、業(yè)界及各軍方機(jī)構(gòu)在極端環(huán)境條件下，對出現(xiàn)嚴(yán)重白斑的組件進(jìn)行了廣泛的測試，并沒有發(fā)現(xiàn)白斑有增長、擴(kuò)散或有損于組件功能的現(xiàn)象。圖4所示了業(yè)界的一個(gè)典型實(shí)例，白斑位于兩個(gè)鍍通孔間的中心處，其寬度為0.35mm，要想使銅遷移成為可能，白斑必須占滿兩個(gè)鍍覆孔之間的區(qū)域。這種情況當(dāng)然是不太可能發(fā)生的。

2.2 白斑有影響觀點(diǎn)

盡管有IPC委員會(huì)的建議和業(yè)界的研究數(shù)據(jù)，仍有多數(shù)人拒不接受白斑只是一種外觀上的狀況、在大多數(shù)應(yīng)用中無功能性影響的觀點(diǎn)。反對方闡明的主要顧慮歸納如下：

（1）電氣絕緣電阻，包括體積電阻和表面電阻，一些報(bào)告和現(xiàn)有的測試數(shù)據(jù)都表明：絕緣電阻受白斑的影響不明顯。

（2）污染，離子殘留物可能會(huì)擴(kuò)散或被“抽吸”（由于大氣壓發(fā)生變化）到白斑中，并會(huì)導(dǎo)致絕緣電阻的降低或?qū)щ婈枠O絲（CAF）的生長進(jìn)而短路。鹽霧測試表明，這個(gè)根據(jù)不能成立，大多數(shù)離子物（例如鹽）不會(huì)擴(kuò)散到基材中。

（3）環(huán)境，大多數(shù)白斑不會(huì)因環(huán)境測試而增加或尺寸擴(kuò)大。

由上述分析看出白斑對組件的電氣性能影響不明顯，所以在確定電子組件驗(yàn)收準(zhǔn)則時(shí)，不應(yīng)該把白斑看作不符合條件，但是多數(shù)公司的規(guī)范中仍保留“沒有白斑”的要求。然而當(dāng)白斑狀況嚴(yán)重影響其生產(chǎn)進(jìn)度時(shí)，公司就會(huì)行文制定白斑的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。新的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以導(dǎo)體間距減小的尺寸、減小的百分比，以及受影響面積為基礎(chǔ)，具體要求因用戶不同而異。鐵路信號產(chǎn)品按IPC產(chǎn)品等級劃分屬于三級產(chǎn)品，白斑的可接受條件制定的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)于一般工業(yè)產(chǎn)品。

3 造成白斑的原因及對應(yīng)措施

3.1 白斑形成的原因

在一項(xiàng)研究案例中，所觀察到的白斑現(xiàn)象主要成因是能快速擴(kuò)散到環(huán)氧玻璃中的濕氣和元器件焊接時(shí)的溫度共同作用的結(jié)果。元器件焊接時(shí)產(chǎn)生的局部高溫造成裹挾的濕氣蒸發(fā)，并破壞環(huán)氧玻璃在“結(jié)合點(diǎn)”（環(huán)氧玻璃布經(jīng)線與緯線交叉處）的粘合。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，我們知道環(huán)氧玻璃會(huì)吸收大氣中的濕氣，當(dāng)濕氣含量超過0.3%（重量比）時(shí)，在組裝焊接作業(yè)中會(huì)使白斑增加。

3.2 對應(yīng)措施

由上述分析可知，印制板焊接后出現(xiàn)白斑主要是印制板受潮，焊接溫度較高造成的，針對這些原因，提出以下解決措施：

（1）制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定印制板的儲(chǔ)存方式，儲(chǔ)存環(huán)境，儲(chǔ)存時(shí)間；（2）印制板組裝前高溫除濕，并且除濕后應(yīng)立即組裝；（3）印制板未完成全部裝焊時(shí)，應(yīng)規(guī)定存放環(huán)境的溫、濕度要求；（4）印制板焊接時(shí)規(guī)定適當(dāng)?shù)暮附訙囟燃昂附訒r(shí)間，同一焊點(diǎn)的焊接次數(shù)。

4 結(jié)束語

了解了印制板焊接后出現(xiàn)白斑的影響，可以準(zhǔn)確對印制板焊接后出現(xiàn)白斑的組件如何處置進(jìn)行判定。印制板出現(xiàn)白斑表明在印制板組裝工序已經(jīng)失去控制，對造成白斑的原因采取相應(yīng)的措施，有效避免印制板焊接后出現(xiàn)白斑，從而提高印制板的焊接質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]IPC-A-600H-2010.印制板的可接受性[Z].

作者簡介：王麗（1980-），女，遼寧省沈陽市，沈陽鐵路信號有限責(zé)任公司，學(xué)士，研究方向：電子產(chǎn)品工藝技術(shù)工作。