Тестирование ионного загрязнения печатных плат

Ионное загрязнение ПХБ

Примерно 15% отказов печатных плат происходит из-за загрязнения. Ионное загрязнение может вызвать множество проблем, которые приводят к дефектам печатных плат. Проверка платы на ионное загрязнение перед завершением сборки снижает риск возникновения дефектов, вызванных загрязнением. В этом руководстве описывается ионное загрязнение, проблемы, которые оно вызывает, и то, как производители проводят испытания на ионное загрязнение.

Что такое ионное загрязнение печатных плат?

Ионное загрязнение происходит, когда на всей печатной плате остаются ионные остатки, которые мешают надежности и функциональности. Ионный остаток содержит атомы или молекулы, которые становятся проводящими в растворе. Воздействие влаги заставляет ионные остатки диссоциировать на отрицательно или положительно заряженные элементы, изменяя общую проводимость раствора.

ПХБ также может иметь неионогенное загрязнение, которое включает неионогенные остатки. Неионогенные остатки не обладают проводящими свойствами, поэтому обычно они могут оставаться на печатной плате после производства и сборки. Поэтому большинство производителей обращают внимание на ионное загрязнение при проверке чистоты платы. Ионные остатки, которые влияют на компоненты печатных плат во время производства, включают:

• Соли
• Неорганические и органические кислоты
• Этаноламины
• Потение
• Активаторы потока
• Химия покрытия

Ионное загрязнение имеет два общих источника:

• Отсутствие чистоты доски: Многие ионные загрязнения исходят от самой платы. Процесс изготовления платы, а также воздействие окружающей среды могут оставлять такие остатки, как твердые частицы, масла, соли и пыль. Прежде чем добавлять компоненты на пустую плату, производители должны убедиться, что на предыдущих этапах производственного процесса не осталось загрязняющих веществ.
• Использование агрессивной химии: Жидкость для травления меди, водорастворимые химикаты для пайки и другие виды агрессивных химикатов могут оставлять остатки, которые изменяют проводимость платы, если ее не очистить должным образом.

Какие проблемы вызывают остатки ионов?

Когда производители не удаляют избыток ионных остатков, могут возникнуть следующие проблемы:

• Коррозия: Большинство печатных плат со временем подвержены коррозии из-за металлических материалов. Однако ионное загрязнение может привести к гораздо более короткому времени до коррозии по сравнению с ожидаемым сроком службы печатной платы. Коррозия относится к процессу связывания кислорода с металлом и образованию ржавчины. Когда влага вступает в контакт с остатками ионов, возрастает риск короткого замыкания. Корродирующий металл отслаивается, теряя химические свойства, необходимые для правильной работы печатной платы.
• Дендритный рост: Во время роста дендритов проводящие металлические полоски или дендриты растут на печатной плате через раствор электролита под влиянием смещения постоянного напряжения. Дендриты могут быстро появиться, если в порах паяльной маски остается флюс или другой ионный остаток. Когда дендриты соприкасаются друг с другом, могут возникнуть такие дефекты, как короткое замыкание и прерывистая работа.
• Электрохимическая миграция: Электрохимическая миграция также затрагивает дендриты, но особенно когда они прорастают через диэлектрический материал. Поскольку дендриты формируются из проводящих ионов, они могут направлять токи не так, как задумано печатной платой. Рост дендритов вызывает электрохимическую миграцию, что приводит к полным или периодическим отказам. Рост дендритов и электрохимическая миграция тесно связаны друг с другом и, как правило, происходят одновременно.

Измерения чистоты, используемые при тестировании на ионное загрязнение

Чтобы гарантировать, что ионные остатки не уменьшат срок службы печатной платы, многие производители уже очищают плату как часть производственного процесса. Тестирование на ионное загрязнение позволяет производителям определить, используют ли они достаточные методы очистки во время производства. Методы проверки чистоты, используемые для обнаружения ионного загрязнения, включают:

• Испытания удельного сопротивления в системах водной очистки периодического действия: Системы, используемые для очистки печатных плат, часто имеют встроенный инструмент для измерения удельного сопротивления. Хотя эти результаты нельзя использовать для соответствия стандартам IPC, они могут дать представление об эффективности системы очистки.
• Испытание на устойчивость экстракта растворителя (ROSE): Тестирование ROSE обнаруживает объемные ионы, которые могут привести к загрязнению. Блок ионного тестирования с нулевым ионом или аналогичный тип втягивает ионы, обнаруженные на печатной плате, в раствор растворителя. Результаты теста измеряются в виде объемных ионов на квадратный дюйм.
• Модифицированный тест ROSE: Модифицированный тест ROSE добавляет к стандартному тесту ROSE методы термической экстракции. Он по-прежнему включает растворитель, который вытягивает объемные ионы. Однако вместо того, чтобы вытягивать ионы в стандартных условиях, ПХД и раствор растворителя подвергаются воздействию повышенной температуры. Затем раствор подвергается тестированию на оборудовании типа ионографа.
• Тест ионной хроматографии: Тест ионной хроматографии включает методы термической экстракции, аналогичные модифицированному тесту ROSE. После экстракции раствор подвергается тестированию на ионном хроматографе. Результаты этого теста предоставляют информацию о конкретных ионных частицах в образце и уровне содержания каждого вида на квадратный дюйм.

Чистые, проверенные печатные платы

Millennium Circuits Limited поставляет только те печатные платы, которые прошли лучшие в своем классе испытания по обеспечению качества, чтобы убедиться, что их продукты не содержат загрязняющих веществ. Свяжитесь с нами через Интернет, чтобы узнать больше о наших стандартах качества уже сегодня.