В процеса на производство и сглобяване на печатни платки технологията за почистване е ключова връзка за осигуряване на производителност и надеждност на продукта. Независимо дали става въпрос за почистване на остатъци след обработка на субстрата и ецване, или отстраняване на флюс за запояване след заваряване, остатъчните вещества, оставени от непълното почистване, могат да причинят редица проблеми с качеството и дори да повлияят на-дългосрочната стабилна работа на крайното оборудване. Поради това откриването на остатъци след почистване на печатна платка се превърна в основно средство за контролиране на качеството на продукта и избягване на потенциални рискове.
1, Опасностите от остатъците от печатни платки: опасност за качеството, която не може да бъде пренебрегната
Остатъчните вещества след почистване може да са следи, но те могат да имат многоизмерни ефекти върху електрическите характеристики, механичната надеждност и адаптивността към околната среда на печатните платки. Специфичните опасности се отразяват главно в следните три аспекта:
Първо, има повреда в електрическите характеристики. Остатъчни йонни вещества, като хлоридни йони в разтвори за ецване и йони на органични киселини във флюс за запояване, могат да образуват проводящи пътища във влажна среда, което води до намаляване на изолационното съпротивление на повърхността на платката, повишен ток на утечка, пресичане на сигнала и дори късо съединение и изгаряне на компоненти на веригата в тежки случаи. Нейонните остатъци (като остатъци от грес и смола) могат да покрият повърхността на предавателни линии или подложки, да увеличат загубите при предаване на сигнала и да нарушат съгласуването на импеданса, особено при високо-честотни и високо{3}}скоростни печатни платки, където такива остатъци имат по-значително въздействие върху целостта на сигнала.
Второ, има намаляване на механичната надеждност. Остатъчните вещества могат да повредят свързващия интерфейс между платката и компонентите. Например, остатъчният поток може да корозира спойките, което води до намаляване на здравината на спойките. При стрес от околната среда, като вибрации и температурни цикли, споените съединения са склонни към напукване, причинявайки повреда на свързването на веригата. В допълнение, остатъчните вискозни вещества могат също да адсорбират прах и примеси, които могат да се натрупат с течение на времето и да повлияят на разсейването на топлината на печатните платки, ускорявайки стареенето на компонентите.
И накрая, адаптивността към околната среда се е влошила. В сурови среди като висока температура, висока влажност и солен спрей, остатъчните корозивни вещества могат да ускорят окисляването и корозията на печатни платки и медни фолиа, съкращавайки експлоатационния живот на продукта. Например, ако има остатъчни хлоридни йони в печатни платки в морска среда, това може да причини тежка електрохимична корозия и да доведе до счупване на веригата, което може да причини фатални повреди за печатни платки в космическата индустрия, автомобилната електроника и други области.
2, Основните видове и източници на остатъци от печатни платки
Изясняването на вида и източника на остатъците е предпоставка за избор на подходящи методи за откриване и точно локализиране на проблемите. Според химичните свойства и производствения процес, остатъците след почистване на печатни платки могат да бъдат разделени на следните три категории:
(1) Йонен остатък
Йонните остатъци се получават предимно от техники за химическа обработка и имат силна разтворимост и проводимост във вода, които са основните причини за електрически повреди. Често срещаните видове включват: остатъчни хлориди, флуориди и сулфати (от разтвор за ецване) след процеса на ецване; Органични киселинни йони (като колофонова киселина и карбоксилат), генерирани от разлагането на флюса след процеса на заваряване; Остатъчни метални йони (като медни йони, калаени йони) след галванопластика. Този тип остатъци лесно се адсорбират върху повърхността или пролуките на печатната платка. Ако не бъдат напълно отстранени чрез конвенционално почистване, йони ще бъдат освободени по време на промени във влажността, което може да повреди изолационните характеристики.
(2) Нейонен остатък
Нейонните остатъци се състоят главно от органични вещества и нямат проводимост, но могат да повлияят на повърхностните характеристики и ефективността на свързване на печатни платки. Основно включително: остатъчни освобождаващи агенти и остатъци от смола по време на обработката на субстрата; Остатъчни разтворители, използвани в процесите на почистване (като алкохолни и кетонови разтворители); Колофонова смола, восъчни компоненти и др. в поток. Нейонните остатъци обикновено са силно вискозни и лесно се придържат към повърхностите на подложките за спояване и предавателните линии. Те могат не само да повлияят на последващите процеси на сглобяване (като неточно позициониране на компонентите по време на SMT), но също така да възпрепятстват разсейването на топлината и да ускорят локалното повишаване на температурата.
(3) Гранулиран остатък
Гранулираните остатъци принадлежат към физически примеси с широк спектър от източници, включително прах от субстрата и отломки от медно фолио, генерирани по време на производствените процеси на печатни платки; Прах и влакна в околната среда; Частиците влакна се отделят от четките и филтърния памук по време на процеса на почистване. Ако такива остатъци полепнат между подложки за спояване или щифтове, те могат да причинят виртуално запояване и лош контакт; Ако навлезе във вътрешността на прецизни компоненти като чипове и кондензатори, може също да причини механични повреди, особено за миниатюрни и печатни платки с висока -плътност.
3, Основната технология и сценарии за приложение на остатъчно откриване на печатни платки
За различните типове остатъци индустрията е разработила различни зрели технологии за откриване, всяка със своите предимства в точността на откриване, ефективността и приложимите сценарии. Методите за съвпадение трябва да бъдат избрани според действителните нужди.
(1) Йонна хроматография: прецизно откриване на йонни остатъци
Йонната хроматография е "златен стандарт" за откриване на йонни остатъци. Остатъчните йони се отделят от колона за разделяне и след това се анализират количествено за концентрация на йони с помощта на детектор (като детектор за проводимост). Той може точно да открие различни йони, като хлоридни йони и радикали на органична киселина, с граница на откриване до ppm или дори ppb.
Предимството на тази технология е в комбинацията от качествени и количествени методи. Той може не само да определи вида на остатъчните йони, но също така точно да изчисли остатъчното количество, което го прави подходящ за контрол на качеството в сурови сценарии като печатни платки на авиационно и медицинско оборудване. При тестване е необходимо първо да се извлекат йонните остатъци на повърхността на печатната платка с помощта на екстракционен разтвор (като дейонизирана вода) и след това да се извърши хроматографски анализ на екстракционния разтвор. Този метод обаче е сравнително сложен за работа и има дълъг цикъл на откриване (около 1-2 часа за един тест), което го прави по-подходящ за тестване с партидно вземане на проби, отколкото за онлайн тестване в реално време.
(2) Инфрачервена спектроскопия с трансформация на Фурие: качествен анализ на не-йонни остатъци
Инфрачервената спектроскопия с трансформация на Фурие определя химическата структура на остатъчните вещества чрез анализиране на техните инфрачервени абсорбционни спектри и след това идентифицира типовете не-йонни остатъци (като колофонова смола и остатъци от разтворители). Принципът е, че функционалните групи на различни органични вещества, като хидроксилни, карбонилни и бензенови пръстени, абсорбират специфични дължини на вълната на инфрачервената светлина. Чрез сравняване със стандартна спектрална библиотека, остатъчните компоненти могат бързо да бъдат идентифицирани.
Предимството на FTIR се крие в неговата бърза скорост на откриване (около 5-10 минути на откриване), липса на необходимост от унищожаване на пробата и пригодност за качествен скрининг на нейонни остатъци. Например, ако по време на изпитването на повърхността на печатната платка се открие характерен пик на абсорбция на колофон, може да се определи, че остатъкът от спойката не е напълно отстранен. Този метод обаче има ниска количествена точност и не може точно да изчисли остатъчните количества. Обикновено се използва като предварителен метод за откриване и се комбинира с други техники (като тегловния метод) за постигане на количествен анализ.
(3) Оптичен микроскоп и сканиращ електронен микроскоп: визуално откриване на остатъци от частици
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), докато последният може да наблюдава микрометрови или дори нанометрови частици. Той може също така да анализира елементния състав на частиците чрез енергиен спектрометър, за да определи източника на остатъци (като медни остатъци и частици от влакна).
Оптичният микроскоп е лесен за работа и-рентабилен, подходящ за онлайн бързо скриниране на производствени линии. Може да постигне партидно откриване на частици от печатни платки чрез автоматизирано оборудване; SEM е подходящ за сценарии с висока -прецизност, като откриване на фини частици на повърхността на миниатюризирани печатни платки или анализиране на състава и източника на частици, осигурявайки основа за оптимизиране на процесите на почистване. SEM оборудването обаче има по-високи разходи и по-ниска ефективност на откриване, което го прави по-подходящо за отстраняване на трудни проблеми и оптимизиране на процеси.
(4) Тест за устойчивост на повърхностна изолация: Непряка оценка на остатъчните ефекти
Въпреки че тестването на съпротивлението на повърхностната изолация не открива директно вида и съдържанието на остатъците, то може индиректно да оцени въздействието на остатъците върху електрическите характеристики чрез измерване на изолационното съпротивление между две точки на повърхността на печатната платка. Този метод симулира действителната среда на използване (като среда с висока температура и висока влажност), поставя печатната платка при специфични условия на температура и влажност, прилага определено напрежение и наблюдава тенденцията на промени в съпротивлението на изолацията: ако съпротивлението продължава да намалява, това показва, че остатъчните вещества отделят йони и има риск от повреда на изолацията.
Предимството на SIR тестването е, че то е близко до практическите сценарии на приложение и може интуитивно да отразява въздействието на остатъците върху надеждността на продукта, което го прави подходящ като метод за проверка на качеството. Въпреки това, този метод не може да определи конкретния тип остатъчни вещества и трябва да се комбинира с други техники за откриване, за да се локализира допълнително основната причина за проблема.
Откриването на остатъци след почистване на печатни платки е „последната линия на защита“, за да се гарантира надеждността на продукта, а техническото му ниво пряко влияе върху качеството и безопасността на приложението на печатните платки. С развитието на печатните платки към висока плътност, миниатюризация и висока надеждност, остатъчното откриване трябва да балансира по-висока точност и ефективност. В бъдеще ще има две основни тенденции: от една страна, технологията за откриване ще бъде надградена до автоматизация и интелигентност (като онлайн оборудване за откриване на йонна хроматография, което може да постигне наблюдение в реално-време и автоматична аларма); От друга страна, процесите на откриване и почистване ще бъдат дълбоко интегрирани, с-обратна връзка в реално време за данните от откриването и динамично регулиране на параметрите за почистване, постигайки затворен{4}}контрол на „откриване, оптимизиране и повторно откриване“.