Предотвращение отказов печатных плат: Руководство по тестированию ионного загрязнения

Ионное загрязнение печатных плат

Примерно 15% отказов PCBA происходят из-за загрязнения. Ионное загрязнение может вызвать множество проблем, ведущих к дефектным печатным платам. Тестирование голой платы на ионное загрязнение перед завершением сборки снижает риск дефектов, вызванных загрязнителями. Это руководство опишет ионное загрязнение, проблемы, которые оно вызывает, и как производители проводят тестирование ионного загрязнения.

Что такое ионное загрязнение в печатных платах?

Ионное загрязнение происходит, когда ионные остатки, мешающие надежности и функциональности, остаются на завершенной печатной плате. Ионный остаток содержит атомы или молекулы, которые становятся проводящими в растворе. Воздействие влаги заставляет ионные остатки диссоциировать на негативно или позитивно заряженные элементы, меняя общую проводимость раствора.

Печатная плата может также иметь ioniонное загрязнение, которое включает неионные остатки. Неионные остатки не имеют проводящих свойств, поэтому они обычно могут оставаться на печатной плате после производства и сборки. Поэтому большинство производителей фокусируются на ионном загрязнении при изучении чистоты платы. Ионные остатки, влияющие на компоненты печатной платы во время производства, включают:

• Соли
• Неорганические и органические кислоты
• Этаноламины
• Пот
• Активаторы флюса
• Химия металлизации

Ионное загрязнение имеет два распространенных источника:

• Отсутствие чистоты голой платы: Многие ионные загрязнители приходят от самой платы. Процесс фарбировки платы, а также воздействие окружающей среды могут оставлять остатки, такие как частичатые остатки, масла, соли и пыль. Перед добавлением компонентов к голой плате производители должны убедиться, что никакие загрязнители не остались от предыдущих шагов производственного процесса.
• Использование агрессивной химии: Жидкость для травления меди, водорастворимая паяльная химия и другие виды агрессивной химии могут оставлять остатки, меняющие проводимость платы, если не очищены должным образом.

Какие проблемы вызывают ионные остатки?

Когда производители не удаляют избыточные ионные остатки, могут возникнуть следующие проблемы:

• Коррозия: Большинство печатных плат в конечном итоге будут корродировать из-за их 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 соединения кислорода с металлом и создания ржавчины. Когда влага контактирует с ионным остатком, риск короткого замыкания увеличивается. Корродирующий металл отслаивается, теряя химические свойства, необходимые для правильной работы печатной платы.
• Дендритный рост: Во время дендритного роста проводящие металлические осколки, или дендриты, растут на печатной плате через электролитический раствор под влиянием постоянного напряжения смещения. Дендриты могут появляться быстро, когда поры в паяльной маске удерживают флюс или другой ионный остаток. Когда дендриты контактируют друг с другом, дефекты такие как короткое замыкание и прерывистая работа могут возникнуть.
• Электрохимическая миграция: Электрохимическая миграция также включает дендриты, но специально когда они растут через диэлектрический материал. Поскольку дендриты формируются из проводящих ионов, они могут направлять токи иначе, чем предполагаемый дизайн печатной платы. Дендритный рост вызывает электрохимическую миграцию, которая создает полные или прерывистые отказы. Дендритный рост и электрохимическая миграция тесно связаны друг с другом и склонны происходить одновременно.

Измерения чистоты, используемые в тестировании ионного загрязнения

Чтобы обеспечить, что ионные остатки не сокращают срок службы печатной платы, многие производители уже очищают плату как часть производственного процесса. Тестирование ионного загрязнения позволяет производителям определить, используют ли они достаточные техники очистки во время производства. Методы тестирования чистоты, используемые для обнаружения ионного загрязнения, включают:

• Тестирование удельного сопротивления в пакетных водных системах очистки: Системы, используемые для очистки печатных плат, часто تأتي с встроенным инструментом измерения удельного сопротивления. Хотя эти результаты не могут использоваться для соответствия стандартам IPC, они могут дать представление об эффективности системы очистки.
• Тест удельного сопротивления растворительного экстракта (ROSE): ROSE тестирование обнаруживает объемные ионы, которые могут привести к загрязнению. Нулевой-ионный или подобный тип единицы ионного тестирования втягивает ионы, найденные на печатной плате, в растворительный раствор. Тест измеряет результаты как объемные ионы на квадратный дюйм.
• Модифицированный тест ROSE: Модифицированный тест ROSE добавляет термические методы экстракции к стандартному тесту ROSE. Он все еще включает растворитель, который вытягивает объемные ионы. Однако вместо извлечения ионов в стандартных условиях, печатная плата и растворительный раствор подвергаются воздействию повышенной температуры. Раствор затем проходит тестирование от ионограф-стиля оборудования.
• Тест ионной хроматографии: Тест ионной хроматографии включает подобные термические методы экстракции к модифицированному тесту ROSE. После экстракции раствор проходит тестирование в единице теста ионного хроматографа. Результаты этого теста предоставляют информацию об конкретных ионных видах в образце и уровне каждого вида на квадратный дюйм.

Чистые, протестированные печатные платы

Millennium Circuits Limited поставляет только печатные платы, которые проходят лучшие в классе тесты обеспечения качества, чтобы обеспечить, что их продукты не имеют загрязнителей. Свяжитесь с нами онлайн, чтобы узнать больше о наших стандартах качества сегодня.