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措施。

關鍵詞：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用已成為必然趨勢，電路板組的可靠性是我們重點關注的焦點?，F(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在個別焊點周圍出現(xiàn)白色斑點，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”，主要由樹脂和增強材料組成，多層印制板所使用的增強材料大多是玻纖布。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，其在加熱條件下會軟化，冷卻后會反應固化?；迨怯山殡妼雍豌~箔所構(gòu)成的復合材料，介電層是由樹脂和玻璃纖維組成?，F(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

IPC-國際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會發(fā)布的標準中有關于白斑的敘述：“根據(jù)對現(xiàn)有文獻和研究及測試數(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”。事實上，迄今為止，根據(jù)所有業(yè)界當前測試發(fā)現(xiàn)，白斑從未導致過任何失效。IPC、業(yè)界及各軍方機構(gòu)在極端環(huán)境條件下，對出現(xiàn)嚴重白斑的組件進行了廣泛的測試，并沒有發(fā)現(xiàn)白斑有增長、擴散或有損于組件功能的現(xiàn)象。圖4所示了業(yè)界的一個典型實例，白斑位于兩個鍍通孔間的中心處，其寬度為0.35mm，要想使銅遷移成為可能，白斑必須占滿兩個鍍覆孔之間的區(qū)域。這種情況當然是不太可能發(fā)生的。

2.2 白斑有影響觀點

盡管有IPC委員會的建議和業(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)應用中無功能性影響的觀點。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，離子殘留物可能會擴散或被“抽吸”（由于大氣壓發(fā)生變化）到白斑中，并會導致絕緣電阻的降低或?qū)щ婈枠O絲（CAF）的生長進而短路。鹽霧測試表明，這個根據(jù)不能成立，大多數(shù)離子物（例如鹽）不會擴散到基材中。

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

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收準則時，不應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。然而當白斑狀況嚴重影響其生產(chǎn)進度時，公司就會行文制定白斑的驗收標準。新的驗收標準以導體間距減小的尺寸、減小的百分比，以及受影響面積為基礎，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準應嚴于一般工業(yè)產(chǎn)品。

3 造成白斑的原因及對應措施

3.1 白斑形成的原因

在一項研究案例中，所觀察到的白斑現(xiàn)象主要成因是能快速擴散到環(huán)氧玻璃中的濕氣和元器件焊接時的溫度共同作用的結(jié)果。元器件焊接時產(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”（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，我們知道環(huán)氧玻璃會吸收大氣中的濕氣，當濕氣含量超過0.3%（重量比）時，在組裝焊接作業(yè)中會使白斑增加。

3.2 對應措施

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）制定標準規(guī)定印制板的儲存方式，儲存環(huán)境，儲存時間；（2）印制板組裝前高溫除濕，并且除濕后應立即組裝；（3）印制板未完成全部裝焊時，應規(guī)定存放環(huán)境的溫、濕度要求；（4）印制板焊接時規(guī)定適當?shù)暮附訙囟燃昂附訒r間，同一焊點的焊接次數(shù)。

4 結(jié)束語

了解了印制板焊接后出現(xiàn)白斑的影響，可以準確對印制板焊接后出現(xiàn)白斑的組件如何處置進行判定。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

[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任公司，學士，研究方向：電子產(chǎn)品工藝技術(shù)工作。