pcb 氧化

PCB（印制电路板）氧化是指其金属部分（主要是裸露的铜）与空气中的氧气、湿气、硫化物或其他环境污染物发生化学反应，形成非导电或导电性很差的化合物（如氧化铜CuO、硫化铜Cu₂S、碱式碳酸铜Cu₂(OH)₂CO₃等，后者就是常见的“铜绿”）。这是一个常见的可靠性问题，会导致电路性能下降甚至失效。

以下是PCB氧化的关键信息和应对措施：

? 氧化的主要原因

环境暴露：
- 空气氧化： 铜在空气中会自然氧化。
- 湿气： 湿度是加速氧化的主要因素。
- 污染物： 空气中的含硫物质（工业废气）、盐雾（海边环境）、酸性气体、灰尘、指纹汗渍等都极易引发或加速腐蚀。
- 温度： 高温也会加速氧化反应。
表面保护不当或失效：
- 焊盘未及时焊接： PCB制造后未及时焊接元件并涂覆保护层（如三防漆），裸铜焊盘暴露在空气中较长时间。
- 保护层破损： 阻焊层或表面处理层（如OSP，喷锡）有划伤、起泡、脱落等缺陷，使下面的铜暴露。
- 表面处理工艺问题： OSP膜太薄或不均匀；喷锡或沉金工艺后清洗不干净导致助焊剂残留或活化剂残留（特别是卤素离子），极易腐蚀铜。
- 劣质PCB板材或表面处理。
储存和使用环境恶劣：
- 高湿、高温、多尘、空气污染严重、存在腐蚀性化学品等环境会大大加速氧化。

⚠ 氧化带来的不良影响

焊接不良：
- 影响焊接性： 氧化的焊盘可焊性差，导致虚焊、假焊、焊点开裂等问题。
电气性能下降：
- 接触不良： 氧化层增加连接器触点、金手指或焊点的接触电阻，导致信号衰减、数据错误甚至开路。
- 信号完整性下降： 在高频电路中，导体表面粗糙（氧化）会增加损耗。
潜在短路风险：
- 铜离子迁移： 在特定条件（高湿、直流偏压）下，氧化腐蚀物中的铜离子可能在绝缘基材表面迁移生长（导电阳极丝），造成相邻导体间的绝缘失效和短路。
降低产品可靠性：
- 氧化的PCB更容易在后续使用中失效，缩短产品寿命。

? 预防和处理PCB氧化的方法

? 预防为主

选择合适的表面处理工艺：
- 抗氧化性要求高： 选择沉金、沉锡、电镀硬金等抗氧化性能更好的工艺。
- OSP（有机保焊膜）： 成本低可焊性好，但膜很薄易损伤，只能在短期内提供保护，必须严格控制库存周转期（通常几个月）并尽快完成焊接。
- 喷锡： 抗氧化性比裸铜好，但表面不平整，锡层中也含铜，长期暴露也可能生成氧化锡/硫化物。
规范PCB制造和清洗流程：
- 严格控制化学药水浓度、温度、时间，确保表面处理均匀致密。
- 彻底清洗： 表面处理后需彻底清洗去除任何残留的活化剂、助焊剂离子等污染物，这是降低储存期氧化风险的关键。
严格控制包装和储存条件：
- 真空或氮气包装： 最有效的长期储存方式（尤其对OSP板）。
- 防潮包装： 必须使用防静电防潮袋，加入足量高效干燥剂并抽真空密封。
- 控温控湿储存： 仓库环境应保持低温（建议20-25°C）低湿（建议<10%RH，最好<5%RH），配置温湿度监控。
- 先进先出： 严格控制库存，优先使用先入库的PCB。注明PCB的生产日期或有效期限（尤其OSP）。
良好操作习惯：
- 拿取PCB戴手套?： 避免手指油脂和汗液污染焊盘。
- 避免直接接触裸露铜箔： 减少物理损伤和污染。
焊接后保护：
- 涂覆三防漆： 在组装完成的PCBA上涂覆一层三防漆（聚氨酯、丙烯酸、硅胶、UV固化等），隔离湿气和污染物。这是提高产品长期可靠性非常有效的手段。
- 控制工作环境： 焊接车间也应控制温湿度。

? 氧化后的处理

识别氧化：
- 观察焊盘颜色变化（发红、发黑、发污、发绿），失去原有光泽感（如OSP板的彩虹色褪为暗淡铜色，沉金板局部变暗或有深色斑点）。
- 严重的氧化层可能呈粉末状。
轻度氧化处理：
- 物理擦拭： 用高纯度橡皮擦或专用纤维擦板笔轻轻擦拭氧化焊盘。需非常小心，避免过度用力损伤基材或阻焊。
- 化学清洗： 用高纯度异丙醇或专用PCB清洁剂配合软刷或无纺布擦拭清洗。绝对禁止用水洗！清洗后必须彻底烘干（建议60-80°C烘箱烘烤30分钟以上）。注意清洁剂对表面处理层（特别是OSP）的影响。
中度氧化处理：
- 专用焊盘活化剂： 使用温和的酸性活化剂/助焊膏，短暂浸泡或涂抹后立即用软刷擦拭，随后彻底清洁烘干。此方法有一定风险，需谨慎操作并测试效果。
严重氧化处理：
- 对于严重发黑或呈现铜绿的焊盘，通常认为已经无法保证可靠的焊接和电气连接。
- 弃用报废： 最安全的选择是报废该PCB。
- 专业修复（风险高）： 对于极其重要且难更换的板子，可尝试由专业维修人员使用精密设备（如微喷砂机）清理，之后补涂导电银浆或导电胶重建连接，但这非常困难且成功率低，一般不推荐。