I PCB-produksjons- og monteringsprosessen er renseteknologi en nøkkelledd for å sikre produktytelse og pålitelighet. Enten det er restrengjøring etter substratbehandling og etsing, eller fjerning av loddefluks etter sveising, kan reststoffene som er igjen etter ufullstendig rengjøring forårsake en rekke kvalitetsproblemer og til og med påvirke den langsiktige stabile driften av terminalutstyr. Derfor har gjenværende deteksjon etter rengjøring av PCB-plater blitt et kjernemiddel for å kontrollere produktkvaliteten og unngå potensielle risikoer.
1, Farene ved rester av PCB-plater: en kvalitetsfare som ikke kan ignoreres
Reststoffene etter rengjøring kan være spor, men de kan ha flerdimensjonale effekter på den elektriske ytelsen, mekaniske påliteligheten og miljøtilpasningsevnen til trykte kretskort. De spesifikke farene gjenspeiles hovedsakelig i følgende tre aspekter:
For det første er det en elektrisk ytelsessvikt. Resterende ioniske stoffer, som kloridioner i etseløsninger og organiske syreioner i loddefluks, kan danne ledende baner i fuktige miljøer, noe som fører til en reduksjon i isolasjonsmotstanden på PCB-overflaten, økt lekkasjestrøm, signalovertale og til og med kortslutninger og utbrent kretskomponent i alvorlige tilfeller. Ikke-ioniske rester (som fett og harpiksrester) kan dekke overflaten av overføringslinjer eller -puter, øke signaloverføringstap og forstyrre impedanstilpasning, spesielt i høy-høyfrekvente og-høyhastighets trykte kretskort, der slike rester har en mer betydelig innvirkning på signalintegriteten.
For det andre er det en nedgang i mekanisk pålitelighet. Resterende stoffer kan skade bindingsgrensesnittet mellom PCb og komponenter. For eksempel kan gjenværende fluss korrodere loddeforbindelser, noe som fører til en reduksjon i loddeforbindelsesstyrke. Under miljøpåkjenninger som vibrasjoner og temperatursvingninger er loddeforbindelser utsatt for sprekker, noe som forårsaker feil på kretsforbindelsen. I tillegg kan gjenværende viskøse stoffer også adsorbere støv og urenheter, som kan akkumuleres over tid og påvirke varmeavledningsytelsen til trykte kretskort, og akselerere aldring av komponenter.
Endelig har miljøtilpasningsevnen blitt dårligere. I tøffe miljøer som høy temperatur, høy luftfuktighet og saltspray kan rester av etsende stoffer akselerere oksidasjon og korrosjon av PCB-substrater og kobberfolier, og forkorte produktets levetid. For eksempel, hvis det er gjenværende kloridioner i kretskort i marine miljøer, kan det forårsake alvorlig elektrokjemisk korrosjon og føre til kretsbrudd, noe som kan forårsake fatale feil for kretskort i romfart, bilelektronikk og andre felt.
2, Hovedtyper og kilder til PCB-platerester
Å avklare type og kilde til rester er en forutsetning for å velge passende deteksjonsmetoder og nøyaktig lokalisere problemer. I henhold til de kjemiske egenskapene og produksjonsprosessen kan restene etter PCB-rengjøring deles inn i følgende tre kategorier:
(1) Ionisk rest
Ionerester er for det meste avledet fra kjemiske prosesseringsteknikker og har sterk vannløselighet og ledningsevne, som er hovedårsakene til elektriske feil. Vanlige typer inkluderer: gjenværende klorider, fluorider og sulfater (fra etseløsning) etter etseprosessen; Organiske syreioner (som kolofoniumsyre og karboksylat) generert ved nedbryting av flussmiddel etter sveiseprosessen; Gjenværende metallioner (som kobberioner, tinnioner) etter galvaniseringsprosessen. Denne typen rester absorberes lett på overflaten eller gapene til PCB. Hvis den ikke fjernes grundig ved konvensjonell rengjøring, vil ioner frigjøres under fuktighetsendringer, noe som kan skade isolasjonsytelsen.
(2) Ikke-ionisk rest
Ikke-ioniske rester er hovedsakelig sammensatt av organiske stoffer og har ikke ledningsevne, men de kan påvirke overflateegenskapene og bindingsytelsen til trykte kretskort. Hovedsakelig inkludert: gjenværende slippmidler og harpiksrester under substratbehandling; Resterende løsemidler som brukes i rengjøringsprosesser (som alkohol og ketonløsningsmidler); Harpiks, vokskomponenter, etc. i fluss. Ikke-ioniske rester er vanligvis svært viskøse og fester seg lett til overflatene på loddeputer og overføringslinjer. De kan ikke bare påvirke påfølgende monteringsprosesser (som unøyaktig komponentplassering under SMT), men også hindre varmespredning og akselerere lokal temperaturøkning.
(3) Granulær rest
Granulære rester tilhører fysiske urenheter med et bredt spekter av kilder, inkludert substratstøv og kobberfolierester generert under PCB-produksjonsprosesser; Støv og fibre i miljøet; Fiberpartikler avgir fra børster og filterbomull under rengjøringsprosessen. Hvis slike rester fester seg mellom loddeputer eller pinner, kan de forårsake virtuell lodding og dårlig kontakt; Hvis det kommer inn i det indre av presisjonskomponenter som brikker og kondensatorer, kan det også forårsake mekaniske feil, spesielt for miniatyriserte kretskort med høy-tetthet.
3, den vanlige teknologien og applikasjonsscenariene for gjenværende deteksjon av PCB
For ulike typer rester har industrien utviklet ulike modne deteksjonsteknologier, hver med sine egne fordeler i deteksjonsnøyaktighet, effektivitet og anvendelige scenarier. Matching metoder må velges i henhold til faktiske behov.
(1) Ionekromatografi: presis påvisning av ioniske rester
Ionekromatografi er "gullstandarden" for å påvise ionerester. Resterende ioner separeres med en separasjonskolonne og analyseres deretter kvantitativt for ionekonsentrasjon ved bruk av en detektor (som en konduktivitetsdetektor). Den kan nøyaktig oppdage forskjellige ioner som kloridioner og organiske syreradikaler, med en deteksjonsgrense på opptil ppm eller til og med ppb.
Fordelen med denne teknologien ligger i kombinasjonen av kvalitative og kvantitative metoder. Den kan ikke bare bestemme typen av gjenværende ioner, men også nøyaktig beregne gjenværende mengde, noe som gjør den egnet for kvalitetskontroll i tøffe scenarier som romfart og kretskort for medisinsk utstyr. Ved testing er det nødvendig å først trekke ut de ioniske restene på overflaten av PCB ved hjelp av en ekstraksjonsløsning (som avionisert vann), og deretter utføre kromatografisk analyse på ekstraksjonsløsningen. Denne metoden er imidlertid relativt kompleks å bruke og har en lang deteksjonssyklus (omtrent 1-2 timer for en enkelt test), noe som gjør den mer egnet for batch-samplingtesting i stedet for online sanntidstesting.
(2) Fouriertransformasjon infrarød spektroskopi: kvalitativ analyse av ikke-ioniske rester
Fourier transform infrarød spektroskopi bestemmer den kjemiske strukturen til gjenværende stoffer ved å analysere deres infrarøde absorpsjonsspektra, og identifiserer deretter typene ikke-ioniske rester (som kolofoniumharpiks og løsemiddelrester). Prinsippet er at de funksjonelle gruppene til forskjellige organiske stoffer, som hydroksyl-, karbonyl- og benzenringer, absorberer spesifikke bølgelengder av infrarødt lys. Ved å sammenligne med et standard spektralbibliotek, kan gjenværende komponenter raskt identifiseres.
Fordelen med FTIR ligger i dens raske deteksjonshastighet (ca. 5-10 minutter per deteksjon), ikke nødvendig å ødelegge prøven og egnethet for kvalitativ screening av ikke-ioniske rester. For eksempel, hvis en kolofoniumkarakteristisk absorpsjonstopp blir funnet på overflaten av PCB under testing, kan det fastslås at loddefluksresten ikke er fullstendig fjernet. Denne metoden har imidlertid lav kvantitativ nøyaktighet og kan ikke nøyaktig beregne restmengder. Den brukes vanligvis som en foreløpig deteksjonsmetode og kombinert med andre teknikker (som vektmetode) for å oppnå kvantitativ analyse.
(3) Optisk mikroskop og skanningselektronmikroskop: visuell påvisning av partikkelrester
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), mens sistnevnte kan observere mikrometer- eller til og med nanometerstore partikler. Den kan også analysere den elementære sammensetningen av partikler gjennom et energispektrometer for å bestemme kilden til rester (som kobberrester og fiberpartikler).
Det optiske mikroskopet er enkelt å betjene og kostnadseffektivt-og egnet for rask screening av produksjonslinjer på nettet. Det kan oppnå batch pcb partikkeldeteksjon gjennom automatisert utstyr; SEM er egnet for scenarier med høy-presisjon, for eksempel å oppdage fine partikler på overflaten av miniatyriserte kretskort, eller analysere sammensetningen og kilden til partikler, noe som gir et grunnlag for å optimalisere renseprosesser. Imidlertid har SEM-utstyr høyere kostnader og lavere deteksjonseffektivitet, noe som gjør det mer egnet for feilsøking av vanskelige problemer og optimalisering av prosesser.
(4) Overflateisolasjonsmotstandstest: Indirekte evaluering av resteffekter
Selv om testing av overflateisolasjonsmotstand ikke direkte oppdager typen og innholdet av rester, kan den indirekte evaluere effekten av rester på elektrisk ytelse ved å måle isolasjonsmotstanden mellom to punkter på PCB-overflaten. Denne metoden simulerer det faktiske bruksmiljøet (som miljø med høy temperatur og høy luftfuktighet), plasserer PCB-en under spesifikke temperatur- og fuktighetsforhold, påfører en viss spenning og overvåker trenden med endringer i isolasjonsmotstanden: hvis motstanden fortsetter å avta, indikerer det at reststoffer frigjør ioner og det er en risiko for isolasjonsfeil.
Fordelen med SIR-testing er at den er nær praktiske bruksscenarier og intuitivt kan reflektere effekten av rester på produktets pålitelighet, noe som gjør den egnet som en kvalitetsverifiseringsmetode. Denne metoden kan imidlertid ikke bestemme den spesifikke typen rester og må kombineres med andre deteksjonsteknikker for ytterligere å finne årsaken til problemet.
Gjenværende deteksjon etter rengjøring av PCB-kort er den "siste forsvarslinjen" for å sikre produktets pålitelighet, og dets tekniske nivå påvirker direkte kvaliteten og brukssikkerheten til trykte kretskort. Med utviklingen av PCB mot høy tetthet, miniatyrisering og høy pålitelighet, må gjenværende deteksjon balansere høyere nøyaktighet og effektivitet. I fremtiden vil det være to store trender: på den ene siden vil deteksjonsteknologi bli oppgradert til automasjon og intelligens (som elektronisk ionekromatografideteksjonsutstyr, som kan oppnå sann-tidsovervåking og automatisk alarm); På den annen side vil deteksjons- og renseprosessene være dypt integrert, med sann-tilbakemelding av deteksjonsdata og dynamisk justering av renseparametere, for å oppnå en lukket-sløyfekontroll av "deteksjonsoptimalisering re-deteksjon".