PCb ražošanas un montāžas procesā tīrīšanas tehnoloģija ir galvenā saikne, kas nodrošina produkta veiktspēju un uzticamību. Neatkarīgi no tā, vai tā ir atlikumu tīrīšana pēc pamatnes apstrādes un kodināšanas vai lodēšanas plūsmas noņemšana pēc metināšanas, nepilnīgas tīrīšanas rezultātā palikušās vielas var izraisīt virkni kvalitātes problēmu un pat ietekmēt -gala iekārtu stabilu darbību ilgtermiņā. Tāpēc atlikumu noteikšana pēc PCB plātņu tīrīšanas ir kļuvusi par galveno līdzekli produkta kvalitātes kontrolei un iespējamu risku novēršanai.
1, PCB plātņu atlieku bīstamība: kvalitātes apdraudējums, ko nevar ignorēt
Atlikušās vielas pēc tīrīšanas var būt nelielas, taču tām var būt daudzdimensionāla ietekme uz iespiedshēmu plates elektrisko veiktspēju, mehānisko uzticamību un spēju pielāgoties videi. Īpašie apdraudējumi galvenokārt ir atspoguļoti šādos trīs aspektos:
Pirmkārt, ir elektriskās veiktspējas kļūme. Atlikušās jonu vielas, piemēram, hlorīda joni kodināšanas šķīdumos un organiskās skābes joni lodēšanas plūsmā, var veidot vadošus ceļus mitrā vidē, kā rezultātā samazinās izolācijas pretestība uz PCB virsmas, palielinās noplūdes strāva, signāla šķērsruna un pat īssavienojumi un ķēdes komponentu izdegšana smagos gadījumos. Nejonu atlikumi (piemēram, tauki un sveķu gruveši) var nosegt pārvades līniju vai paliktņu virsmu, palielināt signāla pārraides zudumus un traucēt pretestības saskaņošanu, jo īpaši augstas{2}}frekvences un ātrdarbīgas- iespiedshēmu plates, kur šādiem atlikumiem ir lielāka ietekme uz signāla integritāti.
Otrkārt, samazinās mehāniskā uzticamība. Atlikušās vielas var sabojāt savienojuma saskarni starp PCB un komponentiem. Piemēram, atlikušā plūsma var izraisīt lodēšanas savienojumu koroziju, izraisot lodēšanas savienojumu stiprības samazināšanos. Apkārtējās vides spriedzes, piemēram, vibrācijas un temperatūras cikliskuma, ietekmē lodēšanas savienojumi ir pakļauti plaisāšanai, izraisot ķēdes savienojuma atteici. Turklāt viskozās vielas var arī adsorbēt putekļus un piemaisījumus, kas laika gaitā var uzkrāties un ietekmēt iespiedshēmu plates siltuma izkliedi, paātrinot komponentu novecošanos.
Visbeidzot, vides pielāgošanās spēja ir pasliktinājusies. Skarbās vidēs, piemēram, augstā temperatūrā, augsts mitrums un sāls izsmidzināšana, korozīvo vielu paliekas var paātrināt PCB substrātu un vara folijas oksidāciju un koroziju, saīsinot izstrādājuma kalpošanas laiku. Piemēram, ja jūras vidē iespiedshēmu platēs ir atlikušie hlorīda joni, tas var izraisīt smagu elektroķīmisko koroziju un ķēdes pārrāvumus, kas var izraisīt nāvējošus iespiedshēmu plates bojājumus kosmosa, automobiļu elektronikas un citās jomās.
2, galvenie PCB plātņu atlikumu veidi un avoti
Atlieku veida un avota noskaidrošana ir priekšnoteikums, lai izvēlētos piemērotas noteikšanas metodes un precīzi noteiktu problēmas. Atbilstoši ķīmiskajām īpašībām un ražošanas procesam atlikumus pēc PCB tīrīšanas var iedalīt šādās trīs kategorijās:
(1) Jonu atlikums
Jonu atlikumi lielākoties rodas no ķīmiskās apstrādes metodēm, un tiem ir spēcīga šķīdība ūdenī un vadītspēja, kas ir galvenie elektrisko bojājumu cēloņi. Parastie veidi ir šādi: atlikušie hlorīdi, fluorīdi un sulfāti (no kodināšanas šķīduma) pēc kodināšanas procesa; Organiskās skābes joni (piemēram, kolofonija un karboksilāts), ko rada plūsmas sadalīšanās pēc metināšanas procesa; Atlikušie metālu joni (piemēram, vara joni, alvas joni) pēc galvanizācijas procesa. Šāda veida atliekas viegli adsorbējas uz PCB virsmas vai spraugām. Ja tie netiks rūpīgi noņemti ar parasto tīrīšanu, mitruma maiņas laikā tiks atbrīvoti joni, kas var sabojāt izolācijas veiktspēju.
(2) Nejonu atlikums
Nejonu atlikumi galvenokārt sastāv no organiskām vielām, un tiem nav vadītspējas, taču tie var ietekmēt iespiedshēmu plates virsmas īpašības un savienojuma veiktspēju. Galvenokārt iekļaujot: substrāta apstrādes laikā palikušos atbrīvošanas līdzekļus un sveķu gružus; Šķīdinātāju atlikumi, ko izmanto tīrīšanas procesos (piemēram, spirts un ketonu šķīdinātāji); Kolofonija sveķi, vaska komponenti utt. Nejonu atlikumi parasti ir ļoti viskozi un viegli pielīp pie lodēšanas paliktņu un pārvades līniju virsmām. Tie var ne tikai ietekmēt turpmākos montāžas procesus (piemēram, neprecīzu komponentu pozicionēšanu SMT laikā), bet arī kavēt siltuma izkliedi un paātrināt vietējās temperatūras paaugstināšanos.
(3) Granulēts atlikums
Granulētās atliekas pieder pie fiziskiem piemaisījumiem ar plašu avotu klāstu, tostarp substrāta putekļiem un vara folijas atkritumiem, kas rodas PCB ražošanas procesos; putekļi un šķiedras vidē; Šķiedru daļiņas izdalās no birstēm un filtra kokvilnas tīrīšanas procesā. Ja šādi atlikumi pielīp starp lodēšanas paliktņiem vai tapām, tie var izraisīt virtuālu lodēšanu un sliktu kontaktu; Ja tas nonāk precīzo komponentu, piemēram, mikroshēmu un kondensatoru, iekšpusē, tas var izraisīt arī mehāniskas kļūmes, jo īpaši miniaturizētām un augsta blīvuma iespiedshēmu platēm.
3, PCB atlikuma noteikšanas galvenās tehnoloģijas un lietojumu scenāriji
Dažādiem atlieku veidiem nozare ir izstrādājusi dažādas nobriedušas noteikšanas tehnoloģijas, un katrai no tām ir savas priekšrocības noteikšanas precizitātes, efektivitātes un piemērojamo scenāriju ziņā. Saskaņošanas metodes jāizvēlas atbilstoši faktiskajām vajadzībām.
(1) Jonu hromatogrāfija: precīza jonu atlikumu noteikšana
Jonu hromatogrāfija ir "zelta standarts" jonu atlikumu noteikšanai. Atlikušos jonus atdala ar atdalīšanas kolonnu un pēc tam kvantitatīvi analizē jonu koncentrāciju, izmantojot detektoru (piemēram, vadītspējas detektoru). Tas var precīzi noteikt dažādus jonus, piemēram, hlorīda jonus un organisko skābju radikāļus, ar noteikšanas robežu līdz pat ppm vai pat ppb.
Šīs tehnoloģijas priekšrocība ir tās kvalitatīvo un kvantitatīvo metožu apvienojums. Tas var ne tikai noteikt atlikušo jonu veidu, bet arī precīzi aprēķināt atlikušo daudzumu, padarot to piemērotu kvalitātes kontrolei skarbos scenārijos, piemēram, aviācijas un medicīnas iekārtu iespiedshēmu plates. Pārbaudot, vispirms ir nepieciešams ekstrahēt jonu atlikumus uz PCB virsmas, izmantojot ekstrakcijas šķīdumu (piemēram, dejonizētu ūdeni), un pēc tam veikt ekstrakcijas šķīduma hromatogrāfisko analīzi. Tomēr šīs metodes darbība ir salīdzinoši sarežģīta, un tai ir ilgs noteikšanas cikls (apmēram 1-2 stundas vienam testam), padarot to piemērotāku partiju paraugu testēšanai, nevis tiešsaistes reāllaika testēšanai.
(2) Furjē transformācijas infrasarkanā spektroskopija: nejonu atlikumu kvalitatīva analīze
Furjē transformācijas infrasarkanā spektroskopija nosaka atlikušo vielu ķīmisko struktūru, analizējot to infrasarkanās absorbcijas spektrus, un pēc tam identificē nejonu atlieku veidus (piemēram, kolofonija sveķus un šķīdinātāju atlikumus). Princips ir tāds, ka dažādu organisko vielu funkcionālās grupas, piemēram, hidroksilgrupas, karbonilgrupas un benzola gredzeni, absorbē noteiktus infrasarkanās gaismas viļņu garumus. Salīdzinot ar standarta spektrālo bibliotēku, atlikušās sastāvdaļas var ātri identificēt.
FTIR priekšrocība ir tā ātrais noteikšanas ātrums (apmēram 5-10 minūtes katrā noteikšanā), nav jāiznīcina paraugs un tā ir piemērota nejonu atlikumu kvalitatīvai skrīningam. Piemēram, ja testēšanas laikā uz PCB virsmas tiek konstatēts kolofonija raksturīgs absorbcijas maksimums, var noteikt, ka lodēšanas plūsmas atlikums nav pilnībā noņemts. Tomēr šai metodei ir zema kvantitatīvā precizitāte, un tā nevar precīzi aprēķināt atlikušās summas. To parasti izmanto kā sākotnējās noteikšanas metodi un apvieno ar citām metodēm (piemēram, svara metodi), lai panāktu kvantitatīvu analīzi.
(3) Optiskais mikroskops un skenējošais elektronu mikroskops: daļiņu atlikumu vizuāla noteikšana
Optical microscope and scanning electron microscope are the main tools for observing particulate residues. The former is suitable for rapid detection of larger particles (particle size>10 μm), savukārt pēdējie var novērot mikrometru vai pat nanometru izmēra daļiņas. Tas var arī analizēt daļiņu elementāro sastāvu, izmantojot enerģijas spektrometru, lai noteiktu atlieku avotu (piemēram, vara atliekas un šķiedras daļiņas).
Optiskais mikroskops ir viegli lietojams un rentabls, un tas ir piemērots ātrai ražošanas līniju pārbaudei tiešsaistē. Tas var panākt partijas PCB daļiņu noteikšanu, izmantojot automatizētu aprīkojumu; SEM ir piemērota augstas-precizitātes scenārijiem, piemēram, sīku daļiņu noteikšanai uz miniaturizētu iespiedshēmu plates virsmas vai daļiņu sastāva un avota analīzei, nodrošinot pamatu tīrīšanas procesu optimizēšanai. Tomēr SEM iekārtām ir augstākas izmaksas un zemāka noteikšanas efektivitāte, kas padara to piemērotāku sarežģītu problēmu novēršanai un procesu optimizēšanai.
(4) Virsmas izolācijas pretestības tests: Netiešais atlikušo efektu novērtējums
Lai gan virsmas izolācijas pretestības pārbaude tieši nenosaka atlieku veidu un saturu, tā var netieši novērtēt atlieku ietekmi uz elektrisko veiktspēju, mērot izolācijas pretestību starp diviem PCB virsmas punktiem. Šī metode simulē faktisko lietošanas vidi (piemēram, augsta temperatūra un augsta mitruma vide), ievieto PCB noteiktos temperatūras un mitruma apstākļos, pieliek noteiktu spriegumu un uzrauga izolācijas pretestības izmaiņu tendenci: ja pretestība turpina samazināties, tas norāda, ka atlikušās vielas atbrīvo jonus un pastāv izolācijas atteices risks.
SIR testēšanas priekšrocība ir tā, ka tā ir tuvu praktiskiem pielietojuma scenārijiem un var intuitīvi atspoguļot atlieku ietekmi uz produkta uzticamību, padarot to piemērotu kā kvalitātes pārbaudes metodi. Tomēr šī metode nevar noteikt konkrēto atlieku veidu, un tā ir jāapvieno ar citām noteikšanas metodēm, lai tālāk noteiktu problēmas galveno cēloni.
Atlikumu noteikšana pēc PCB plates tīrīšanas ir "pēdējā aizsardzības līnija", lai nodrošinātu produkta uzticamību, un tās tehniskais līmenis tieši ietekmē iespiedshēmu plates kvalitāti un lietošanas drošību. Attīstoties PCB virzienā uz augstu blīvumu, miniaturizāciju un augstu uzticamību, atlikuma noteikšanai ir jālīdzsvaro lielāka precizitāte un efektivitāte. Nākotnē būs divas galvenās tendences: no vienas puses, noteikšanas tehnoloģija tiks modernizēta līdz automatizācijai un izlūkošanai (piemēram, tiešsaistes jonu hromatogrāfijas noteikšanas aprīkojums, kas var nodrošināt reāllaika uzraudzību un automātisku trauksmi); No otras puses, noteikšanas un tīrīšanas procesi tiks dziļi integrēti, izmantojot reāllaika-atklāšanas datu atgriezenisko saiti un dinamisku tīrīšanas parametru pielāgošanu, panākot slēgtu-cikla kontroli "atklāšanas optimizācijas atkārtotai noteikšanai".