U procesu proizvodnje i montaže PCB-a, tehnologija čišćenja je ključna karika koja osigurava performanse i pouzdanost proizvoda. Bilo da se radi o čišćenju ostataka nakon obrade podloge i jetkanja, ili uklanjanju fluksa za lemljenje nakon zavarivanja, zaostale tvari koje ostaju nepotpunim čišćenjem mogu uzrokovati niz problema s kvalitetom, pa čak i utjecati na-dugoročni stabilan rad terminalne opreme. Stoga je detekcija ostataka nakon čišćenja PCB ploče postalo osnovno sredstvo kontrole kvaliteta proizvoda i izbjegavanja potencijalnih rizika.
1, Opasnosti od ostataka pcb ploče: opasnost po kvalitetu koja se ne može zanemariti
Preostale supstance nakon čišćenja mogu biti u tragovima, ali mogu imati višedimenzionalne efekte na električne performanse, mehaničku pouzdanost i prilagodljivost štampanih ploča na životnu sredinu. Specifične opasnosti se uglavnom ogledaju u sljedeća tri aspekta:
Prvo, postoji kvar električnih performansi. Preostale jonske supstance, kao što su joni klorida u rastvorima za jetkanje i joni organske kiseline u fluksu za lemljenje, mogu formirati provodne puteve u vlažnim okruženjima, što dovodi do smanjenja otpora izolacije na površini štampane ploče, povećane struje curenja, preslušavanja signala, pa čak i kratkih spojeva i pregorevanja komponenti kola u teškim slučajevima. Nejonski ostaci (kao što su mast i ostaci smole) mogu pokriti površinu dalekovoda ili jastučića, povećati gubitke u prijenosu signala i poremetiti usklađivanje impedancije, posebno u visoko-i visokofrekventnim i-brzim štampanim pločama, gdje takvi ostaci imaju značajniji utjecaj na integritet signala.
Drugo, dolazi do smanjenja mehaničke pouzdanosti. Preostale supstance mogu oštetiti vezu između štampane ploče i komponenti. Na primjer, zaostali fluks može korodirati lemne spojeve, što dovodi do smanjenja čvrstoće lemnih spojeva. Pod stresom okoline kao što su vibracije i cikličke promjene temperature, lemni spojevi su skloni pucanju, uzrokujući neuspjeh veze u krugu. Osim toga, zaostale viskozne tvari također mogu adsorbirati prašinu i nečistoće, koje se mogu akumulirati tokom vremena i utjecati na performanse odvođenja topline tiskanih ploča, ubrzavajući starenje komponenti.
Konačno, ekološka prilagodljivost se pogoršala. U teškim okruženjima kao što su visoka temperatura, visoka vlažnost i slani sprej, zaostale korozivne tvari mogu ubrzati oksidaciju i koroziju PCB podloga i bakrenih folija, skraćujući vijek trajanja proizvoda. Na primjer, ako postoje zaostali kloridni joni u tiskanim pločama u morskom okruženju, to može uzrokovati ozbiljnu elektrohemijsku koroziju i dovesti do prekida strujnog kola, što može uzrokovati fatalne kvarove na tiskanim pločama u zrakoplovstvu, automobilskoj elektronici i drugim poljima.
2, Glavni tipovi i izvori ostataka pcb ploča
Pojašnjenje vrste i izvora ostataka je preduvjet za odabir odgovarajućih metoda detekcije i precizno lociranje problema. Prema hemijskim svojstvima i proizvodnom procesu, ostatak nakon čišćenja PCB-a može se podijeliti u sljedeće tri kategorije:
(1) Jonski ostatak
Jonski ostaci su uglavnom izvedeni iz tehnika hemijske obrade i imaju jaku rastvorljivost u vodi i provodljivost, što su glavni uzroci električnih kvarova. Uobičajeni tipovi uključuju: rezidualne kloride, fluoride i sulfate (iz rastvora za jetkanje) nakon procesa jetkanja; Joni organske kiseline (kao što su kolofonijska kiselina i karboksilat) nastali razgradnjom fluksa nakon procesa zavarivanja; Preostali metalni joni (kao što su ioni bakra, joni kalaja) nakon procesa galvanizacije. Ova vrsta ostataka se lako adsorbuje na površini ili prazninama PCB-a. Ako se ne uklone temeljito konvencionalnim čišćenjem, ioni će se osloboditi tijekom promjena vlažnosti, što može oštetiti performanse izolacije.
(2) Nejonski ostatak
Nejonski ostaci su uglavnom sastavljeni od organskih supstanci i nemaju provodljivost, ali mogu uticati na karakteristike površine i performanse vezivanja štampanih ploča. Uglavnom uključuje: zaostala sredstva za odvajanje i ostatke smole tokom obrade podloge; Preostala otapala koja se koriste u procesima čišćenja (kao što su alkohol i ketonski rastvarači); Kolofonijska smola, komponente voska, itd. u fluksu. Nejonski ostaci su obično visoko viskozni i lako prianjaju na površine lemnih jastučića i dalekovoda. Oni mogu ne samo da utiču na naknadne procese montaže (kao što je neprecizno pozicioniranje komponenti tokom SMT), već i ometaju disipaciju toplote i ubrzavaju lokalni porast temperature.
(3) Zrnasti ostatak
Zrnasti ostaci pripadaju fizičkim nečistoćama sa širokim spektrom izvora, uključujući prašinu supstrata i ostatke bakarne folije koji nastaju tokom procesa proizvodnje PCB-a; Prašina i vlakna u okolini; Čestice vlakana odvajaju se od četkica i filter pamuka tokom procesa čišćenja. Ako se takvi ostaci zalijepe između lemnih jastučića ili pinova, mogu uzrokovati virtualno lemljenje i loš kontakt; Ako uđe u unutrašnjost preciznih komponenti kao što su čipovi i kondenzatori, također može uzrokovati mehaničke kvarove, posebno za minijaturne i-štampane ploče visoke gustoće.
3, Glavna tehnologija i scenariji primjene detekcije reziduala na PCB-u
Za različite vrste ostataka, industrija je razvila različite zrele tehnologije detekcije, svaka sa svojim prednostima u preciznosti detekcije, efikasnosti i primjenjivim scenarijima. Metode usklađivanja treba odabrati prema stvarnim potrebama.
(1) Jonska hromatografija: precizna detekcija jonskih ostataka
Jonska kromatografija je "zlatni standard" za detekciju jonskih ostataka. Preostali joni se odvajaju kolonom za odvajanje, a zatim se kvantitativno analiziraju na koncentraciju jona pomoću detektora (kao što je detektor provodljivosti). Može precizno otkriti različite ione kao što su kloridni ioni i radikali organske kiseline, s granicom detekcije do ppm ili čak ppb.
Prednost ove tehnologije je u kombinaciji kvalitativnih i kvantitativnih metoda. Ne samo da može odrediti vrstu zaostalih jona, već i precizno izračunati zaostalu količinu, što ga čini pogodnim za kontrolu kvaliteta u teškim scenarijima kao što su štampane ploče za vazduhoplovstvo i medicinsku opremu. Prilikom testiranja, potrebno je prvo ekstrahirati ionske ostatke na površini PCB-a pomoću otopine za ekstrakciju (kao što je deionizirana voda), a zatim izvršiti hromatografsku analizu ekstrakcijske otopine. Međutim, ova metoda je relativno složena za rad i ima dug ciklus detekcije (oko 1-2 sata za jedan test), što ga čini pogodnijim za testiranje skupnog uzorkovanja, a ne za online testiranje u realnom vremenu.
(2) Infracrvena spektroskopija Fourier transformacije: kvalitativna analiza nejonskih ostataka
Infracrvena spektroskopija sa Fourier-ovom transformacijom utvrđuje hemijsku strukturu zaostalih supstanci analizom njihovih infracrvenih apsorpcionih spektra, a zatim identifikuje tipove ne-onskih ostataka (kao što su smola od smole i ostaci rastvarača). Princip je da funkcionalne grupe različitih organskih supstanci, kao što su hidroksilni, karbonilni i benzenski prstenovi, apsorbuju specifične talasne dužine infracrvene svetlosti. Upoređivanjem sa standardnom spektralnom bibliotekom, rezidualne komponente se mogu brzo identifikovati.
Prednost FTIR-a leži u njegovoj brzoj brzini detekcije (oko 5-10 minuta po detekciji), nema potrebe za uništavanjem uzorka i pogodnosti za kvalitativno ispitivanje nejonskih ostataka. Na primjer, ako se tokom testiranja na površini PCB-a pronađe karakteristični pik apsorpcije kolofonija, može se utvrditi da ostatak fluksa za lemljenje nije u potpunosti uklonjen. Međutim, ova metoda ima nisku kvantitativnu tačnost i ne može precizno izračunati preostale količine. Obično se koristi kao preliminarna metoda detekcije i u kombinaciji s drugim tehnikama (kao što je metoda težine) za postizanje kvantitativne analize.
(3) Optički mikroskop i skenirajući elektronski mikroskop: vizualna detekcija ostataka čestica
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), dok potonji mogu promatrati čestice mikrometarske ili čak nanometarske veličine. Takođe može analizirati elementarni sastav čestica kroz energetski spektrometar kako bi odredio izvor ostataka (kao što su ostaci bakra i čestice vlakana).
Optički mikroskop je jednostavan za rukovanje i isplativ-pogodan je za brzi pregled proizvodnih linija na mreži. Može postići serijsku detekciju čestica PCB-a putem automatizirane opreme; SEM je pogodan za visoko{2}}precizne scenarije, kao što je otkrivanje finih čestica na površini minijaturiziranih štampanih ploča, ili analiza sastava i izvora čestica, pružajući osnovu za optimizaciju procesa čišćenja. Međutim, SEM oprema ima veće troškove i nižu efikasnost detekcije, što je čini pogodnijom za rješavanje teških problema i optimizaciju procesa.
(4) Ispitivanje otpornosti površinske izolacije: Indirektna procjena zaostalih efekata
Iako ispitivanje otpornosti površinske izolacije ne detektuje direktno vrstu i sadržaj ostataka, ono može indirektno proceniti uticaj ostataka na električne performanse merenjem izolacionog otpora između dve tačke na površini štampane ploče. Ova metoda simulira stvarno okruženje upotrebe (kao što je okruženje visoke temperature i visoke vlažnosti), postavlja štampanu ploču pod određene temperaturne i vlažne uslove, primjenjuje određeni napon i prati trend promjene otpora izolacije: ako otpor nastavi da opada, to ukazuje da preostale tvari otpuštaju ione i postoji rizik od kvara izolacije.
Prednost SIR testiranja je u tome što je blisko praktičnim scenarijima primjene i može intuitivno odražavati utjecaj ostataka na pouzdanost proizvoda, što ga čini prikladnim kao metoda provjere kvaliteta. Međutim, ova metoda ne može odrediti specifičnu vrstu ostatka i mora se kombinirati s drugim tehnikama detekcije kako bi se dalje locirao osnovni uzrok problema.
Detekcija reziduala nakon čišćenja PCB ploče je "posljednja linija odbrane" koja osigurava pouzdanost proizvoda, a njen tehnički nivo direktno utječe na kvalitetu i sigurnost primjene tiskanih ploča. Sa razvojem PCB-a prema visokoj gustini, minijaturizaciji i visokoj pouzdanosti, detekcija ostataka treba da uravnoteži veću preciznost i efikasnost. U budućnosti će postojati dva glavna trenda: s jedne strane, tehnologija detekcije će biti nadograđena na automatizaciju i inteligenciju (kao što je oprema za detekciju jonske hromatografije na mreži, koja može postići praćenje u stvarnom{2}}vremenu i automatski alarm); S druge strane, procesi detekcije i čišćenja bit će duboko integrirani, sa-povratnom informacijom o detekcijskim podacima u stvarnom vremenu i dinamičkim podešavanjem parametara čišćenja, postižući kontrolu-zatvorene petlje "retekcije optimizacije detekcije".