作者：蒂莫西-奥尼尔
在印刷电路板（PCB）组装中，阻焊层的完整性至关重要。这一保护层旨在屏蔽铜表面，防止元件之间出现焊料桥接，在确保电子设备的可靠性和功能性方面发挥着至关重要的作用。
然而，阻焊层可能会面临一些问题，如开裂、分层、剥落以及出现蜡质或油性残留物。这些缺陷会导致微焊球、桥接和焊锡蜗迹等并发症，在波峰焊工艺后尤为明显。
这些挑战不仅会影响 PCB 的质量和长期可靠性，还会导致大量生产返工和成本增加。
焊接掩模问题的常见原因
焊接掩模问题可能由多种因素引起，从制造工艺到所用材料，不一而足。以下是一些常见原因：
- 表面处理不当： 要使阻焊层正常附着，印刷电路板表面必须清洁且无污染物。任何残留物或氧化/湿气都会严重影响遮蔽层的附着力。
- 不正确的固化： 阻焊层需要适当的固化，以达到最佳的附着力和耐久性。固化不足的阻焊层容易受到任何液体的影响，在焊接过程中很容易因助焊剂吸收和挥发不当而损坏。阻焊层中的固化剂不足也会导致其在固化后无法完全硬化。
- 焊接掩模孔隙率： 阻焊层有时会出现气孔，这取决于所用阻焊层的类型、应用过程和固化过程。助焊剂和清洁剂等化学品以及湿气可能会从这些小孔中渗入。随着时间的推移，这可能会导致可靠性问题以及腐蚀或其他损坏。
- 环境因素： 在印刷电路板制造过程中，阻焊层会吸收化学物质，这些化学物质可能具有很强的吸湿性或腐蚀性。当暴露在现场条件下时，由于湿度、热量和电应力的综合影响，这些被吸收的物质会导致印刷电路板出现故障。
几乎所有的阻焊层脱层情况都与印刷电路板本身有关，而不是与组装过程中使用的助焊剂或设备有关。如果阻焊层出现明显的损坏，或者出现油性或蜡状残留物，这可能表明阻焊层存在粘附性问题或固化不当问题，或者可能是这两种因素的结合。
出现问题的其他迹象包括焊接蜗牛痕迹、微小焊球或焊接过程后的桥接。发现并解决这些问题对于防止 PCB 性能和完整性受到影响至关重要。
以下是工程师可以在车间进行的几项简单测试，有助于找出根本原因。
附着力检查：胶带测试
该测试包括粘贴一条长度至少为 2 英寸的透明胶带。将胶带按在电路板上，然后以与 PCB 表面约成 90 度的角度快速拉起（图 1）。如果胶带将掩膜拉掉，则说明存在粘合问题。官方的 IPC 测试方法（2-4-28）要求使用 3M 牌 600 ½ 英寸（又名 "思高"）胶带，但如果您的分配器中没有这种胶带，请使用任何现有的胶带。
如果阻焊层脱落，请观察下面铜的状况。如果铜是闪亮的，则很可能是在使用阻焊层前未进行适当的准备。无光泽的表面表明在使用掩模前对表面进行了适当的清洁和粗加工。
固化和硬度检查
您可以尝试以下三种测试方法来检查面膜的固化和硬度。
铅笔测试 找一支木制铅笔，重新削尖。将铅笔握成 45° 角，用力向远处按压（图 2）。如果阻焊层翘起或刮伤，说明硬度不够。这可能是固化不当或固化前在掩模中添加的固化剂不足造成的。
您使用的铅笔可能是 #2H（我们都熟悉标准化测试中的铅笔）。铅笔的硬度是按等级划分的，任何等级低于 #6H 的石墨都不应该划伤阻焊层。如果您想要 #6H 的铅笔，或一整套不同硬度的铅笔，可以在美术用品商店购买。
烘焙测试 进行该测试时，将印刷电路板放入预热至 175°C 的烤箱中，使电路板温度达到 155°C。达到该温度后，将电路板保持在 155°C 的温度下整整 60 分钟。确保烤箱有足够的通风，以去除任何有害烟雾和增塑剂，防止它们重新沉积到可焊表面，从而导致露湿或润湿不良问题。
如果裂纹、分层、油性或蜡状残留物等问题在处理后得到解决，则表明阻焊层固化不足，额外的烘烤有助于完成固化过程。
但是，如果问题持续存在，这可能表明阻焊层的配方不正确，可能是由于在制备过程中添加的固化剂量不足。
阻焊检查抹布 BLT Circuit Services 提供易于使用的阻焊检查抹布.这些抹布设计用于快速定性测试，以识别 PCB 上未充分固化的阻焊层。使用时，从包装中取出擦拭布，确保包装重新密封。用适度的压力在印刷电路板的不同区域擦拭约 10-15 秒。
如果阻焊层固化不足，阻焊层的颜色就会转移到擦拭布上，这表明阻焊层的附着力或固化有问题（图 3）。如果出现这种转移，表明印刷电路板可能存在缺陷，应报告给供应商进行纠正。
案例研究：助焊剂化学如何加剧阻焊问题
虽然阻焊层问题通常源于应用问题，可以通过前面描述的检查来识别，但在极少数情况下，阻焊层和助焊剂化学成分之间的相互作用也会导致问题。我们在此介绍一种情况，其中的问题至少部分与助焊剂有关。
问题所在
在这种情况下，液态助焊剂似乎与阻焊层发生了作用，使阻焊层出现雾状和裂纹，甚至使阻焊层脱离基底。这个问题似乎在迹线周围发生得最频繁，也最严重。对波峰焊工艺的审查表明，没有异常的步骤、参数或曝光时间会导致阻焊层损坏，PCB 制造商坚持认为这是助焊剂的问题。
故障排除和阻焊测试
我们要求用户进行一些简单的阻焊测试，同时我们研究了助焊剂的批号，以了解是否有任何生产变化或其他与之相关的客户问题。我们没有发现任何变化或问题记录，但这种助焊剂是一种高度专业化的小批量材料。我们推测可能在保质期内发生了一些变化，因此我们测试了用户寄回的样品，但同样没有发现问题。
同时，掩模未能通过胶带测试和阻焊层擦拭测试。随后，在对掩膜和助焊剂化学成分的进一步调查中，我们发现掩膜是一种较新的无卤产品。
查明原因
光罩的独特成分和缺乏足够的固化导致其仍然具有很高的孔隙率。因此，助焊剂被吸收到阻焊层的表层下，在预热阶段无法正常挥发。
一旦电路板遇到焊波，吸收的助焊剂就会在阻焊层和铜层之间沸腾，破坏阻焊层和基铜轨道之间的粘附力。这些信息连同阻焊层测试故障帮助装配商向他们的 PCB 制造商展示了问题所在，并推动了问题的解决。
最终想法
焊料化学供应商推动焊接问题的根本原因分析并不罕见。事实上，这是完全合理的。焊接技术支持人员见过太多不同的工艺和问题，他们是天生的故障排除者，也是工艺工程师的重要资源。对材料性能的正确评估往往依赖于只有通过经验才能获得的因果关系知识所产生的测试。
优质供应商不应试图将流程问题的责任推卸给下线，而应致力于引导客户找到最快、最有效的解决方案，无论过失如何。推卸责任 "的策略可能会适得其反，危及业务；然而，由于一些莫名其妙的原因，这种策略仍被普遍采用。在根除这种做法之前，请继续致电焊接人员；我们的许多宝贵经验都是从客户的挑战中获得的。