PCB üretim ve montaj sürecinde temizleme teknolojisi, ürün performansını ve güvenilirliğini sağlamak için önemli bir bağlantıdır. İster alt tabaka işleme ve aşındırma sonrası kalıntı temizliği, isterse kaynak sonrasında lehim pastasının çıkarılması olsun, eksik temizlemeden kalan artık maddeler bir dizi kalite sorununa neden olabilir ve hatta terminal ekipmanının uzun-dönemli istikrarlı çalışmasını etkileyebilir. Bu nedenle PCB kartı temizliğinden sonra kalıntı tespiti, ürün kalitesini kontrol etmenin ve potansiyel risklerden kaçınmanın temel yolu haline geldi.
1, PCB kartı kalıntısının tehlikeleri: göz ardı edilemeyecek bir kalite tehlikesi
Temizlikten sonra kalan maddeler eser miktarda olabilir ancak baskılı devre kartlarının elektriksel performansı, mekanik güvenilirliği ve çevresel uyumluluğu üzerinde çok boyutlu etkileri olabilir. Spesifik tehlikeler temel olarak aşağıdaki üç hususta yansıtılmaktadır:
Öncelikle elektriksel performans arızası var. Aşındırma çözeltilerindeki klorür iyonları ve lehimleme akısındaki organik asit iyonları gibi kalıntı iyonik maddeler, nemli ortamlarda iletken yollar oluşturabilir, bu da pcb yüzeyindeki yalıtım direncinin azalmasına, kaçak akımın artmasına, sinyal karışmasına ve hatta ciddi durumlarda kısa devrelere ve devre bileşenlerinin yanmasına yol açabilir. İyonik olmayan kalıntılar (gres ve reçine döküntüleri gibi), iletim hatlarının veya pedlerin yüzeyini kaplayabilir, sinyal iletim kayıplarını artırabilir ve özellikle bu tür kalıntıların sinyal bütünlüğü üzerinde daha önemli bir etkiye sahip olduğu yüksek-frekans ve yüksek- hızlı baskılı devre kartlarında empedans eşleşmesini bozabilir.
İkincisi, mekanik güvenilirlikte bir azalma var. Artık maddeler pcb ile bileşenler arasındaki bağlantı arayüzüne zarar verebilir. Örneğin, artık akı lehim bağlantılarını aşındırabilir, bu da lehim bağlantı mukavemetinde bir azalmaya yol açabilir. Titreşim ve sıcaklık döngüsü gibi çevresel stres altında lehim bağlantıları çatlamaya yatkındır ve devre bağlantısı arızasına neden olur. Ayrıca artık viskoz maddeler, zamanla birikebilen ve baskılı devre kartlarının ısı dağıtma performansını etkileyerek bileşenlerin eskimesini hızlandırabilen toz ve yabancı maddeleri de adsorbe edebilir.
Son olarak çevreye uyum yeteneği bozuldu. Yüksek sıcaklık, yüksek nem ve tuz spreyi gibi zorlu ortamlarda, artık aşındırıcı maddeler pcb alt tabakalarının ve bakır folyoların oksidasyonunu ve korozyonunu hızlandırarak ürünün hizmet ömrünü kısaltabilir. Örneğin, deniz ortamlarındaki baskılı devre kartlarında artık klorür iyonları varsa, bu durum ciddi elektrokimyasal korozyona neden olabilir ve devre kırılmasına neden olabilir; bu da havacılık, otomotiv elektroniği ve diğer alanlardaki baskılı devre kartlarında ölümcül arızalara neden olabilir.
2, PCB kartı kalıntılarının ana türleri ve kaynakları
Kalıntıların türünün ve kaynağının açıklığa kavuşturulması, uygun tespit yöntemlerinin seçilmesi ve sorunların doğru şekilde tespit edilmesi için bir ön koşuldur. Kimyasal özelliklere ve üretim sürecine göre pcb temizliğinden sonra kalan kalıntı aşağıdaki üç kategoriye ayrılabilir:
(1) İyonik kalıntı
İyonik kalıntılar çoğunlukla kimyasal işleme tekniklerinden elde edilir ve elektrik arızalarının ana nedeni olan güçlü suda çözünürlük ve iletkenliğe sahiptir. Yaygın türler şunları içerir: aşındırma işleminden sonra artık klorürler, florürler ve sülfatlar (dağlama çözeltisinden); Kaynak işleminden sonra fluxun ayrışması sonucu oluşan organik asit iyonları (rosin asidi ve karboksilat gibi); Elektrokaplama işleminden sonra kalan metal iyonları (bakır iyonları, kalay iyonları gibi). Bu tür kalıntılar pcb'nin yüzeyinde veya boşluklarında kolayca emilir. Geleneksel temizlikle tamamen temizlenmezse, nem değişiklikleri sırasında iyonlar açığa çıkacak ve bu da yalıtım performansına zarar verebilecektir.
(2) İyonik olmayan kalıntı
İyonik olmayan kalıntılar esas olarak organik maddelerden oluşur ve iletkenliği yoktur ancak baskılı devre kartlarının yüzey özelliklerini ve bağlanma performansını etkileyebilir. Temel olarak şunları içerir: substrat işleme sırasında kalan ayırıcı maddeler ve reçine artıkları; Temizleme işlemlerinde kullanılan kalıntı solventler (alkol ve keton solventler gibi); Akı halinde reçine reçinesi, balmumu bileşenleri vb. İyonik olmayan kalıntılar genellikle oldukça viskozdur ve lehim pedlerinin ve iletim hatlarının yüzeylerine kolayca yapışır. Bunlar yalnızca sonraki montaj süreçlerini (SMT sırasında hatalı bileşen konumlandırması gibi) etkilemekle kalmaz, aynı zamanda ısı dağılımını da engelleyebilir ve yerel sıcaklık artışını hızlandırabilir.
(3) Granül kalıntı
Granül kalıntılar, pcb üretim süreçleri sırasında oluşan alt tabaka tozu ve bakır folyo kalıntıları dahil olmak üzere çok çeşitli kaynaklara sahip fiziksel yabancı maddelere aittir; Ortamdaki toz ve lifler; Temizleme işlemi sırasında fırçalardan ve filtre pamuğundan lif parçacıkları dökülüyor. Bu tür artıklar lehim pedleri veya pimleri arasına yapışırsa sanal lehimlemeye ve zayıf temasa neden olabilir; Çipler ve kapasitörler gibi hassas bileşenlerin içine girerse, özellikle minyatür ve yüksek-yoğunluklu baskılı devre kartlarında mekanik arızalara da neden olabilir.
3, PCB artık tespitinin ana teknolojisi ve uygulama senaryoları
Endüstri, farklı kalıntı türleri için, her biri algılama doğruluğu, verimlilik ve uygulanabilir senaryolar açısından kendi avantajlarına sahip, çeşitli olgun algılama teknolojileri geliştirmiştir. Eşleştirme yöntemlerinin gerçek ihtiyaçlara göre seçilmesi gerekir.
(1) İyonik kromatografi: iyonik kalıntıların hassas tespiti
İyon kromatografisi, iyonik kalıntıların tespitinde "altın standarttır". Artık iyonlar bir ayırma kolonu ile ayrılır ve daha sonra bir detektör (iletkenlik detektörü gibi) kullanılarak iyon konsantrasyonu açısından niceliksel olarak analiz edilir. Klorür iyonları ve organik asit radikalleri gibi çeşitli iyonları, ppm ve hatta ppb'ye kadar tespit limitiyle doğru bir şekilde tespit edebilir.
Bu teknolojinin avantajı niteliksel ve niceliksel yöntemlerin birleşiminde yatmaktadır. Artık iyonların türünü belirlemekle kalmaz, aynı zamanda kalan miktarı da doğru bir şekilde hesaplayarak havacılık ve tıbbi ekipman baskılı devre kartları gibi zorlu senaryolarda kalite kontrolüne uygun hale getirir. Test yaparken, önce bir ekstraksiyon solüsyonu (deiyonize su gibi) kullanarak pcb yüzeyindeki iyonik kalıntıları ekstrakte etmek ve ardından ekstraksiyon solüsyonu üzerinde kromatografik analiz yapmak gerekir. Bununla birlikte, bu yöntemin çalıştırılması nispeten karmaşıktır ve uzun bir tespit döngüsüne sahiptir (tek bir test için yaklaşık 1-2 saat), bu da onu çevrimiçi gerçek zamanlı testten ziyade toplu örnekleme testi için daha uygun hale getirir.
(2) Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi: iyonik olmayan kalıntıların niteliksel analizi
Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi, kızılötesi absorpsiyon spektrumlarını analiz ederek artık maddelerin kimyasal yapısını belirler ve ardından iyonik olmayan kalıntıların (roçin reçinesi ve solvent kalıntıları gibi) türlerini tanımlar. Prensip, hidroksil, karbonil ve benzen halkaları gibi farklı organik maddelerin fonksiyonel gruplarının kızılötesi ışığın belirli dalga boylarını absorbe etmesidir. Standart bir spektral kütüphaneyle karşılaştırılarak artık bileşenler hızlı bir şekilde tanımlanabilir.
FTIR'ın avantajı, hızlı tespit hızında (tespit başına yaklaşık 5-10 dakika), numuneyi yok etmeye gerek olmamasında ve iyonik olmayan kalıntıların niteliksel taramasına uygunluğunda yatmaktadır. Örneğin, test sırasında pcb yüzeyinde reçine karakteristiğine sahip bir emme zirvesi bulunursa, lehim akı kalıntısının tamamen giderilmediği belirlenebilir. Ancak bu yöntemin niceliksel doğruluğu düşüktür ve kalan miktarları doğru bir şekilde hesaplayamaz. Genellikle bir ön tespit yöntemi olarak kullanılır ve niceliksel analiz elde etmek için diğer tekniklerle (ağırlık yöntemi gibi) birleştirilir.
(3) Optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu: parçacık kalıntılarının görsel tespiti
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), ikincisi mikrometre ve hatta nanometre boyutundaki parçacıkları gözlemleyebilir. Ayrıca kalıntıların kaynağını (bakır kalıntıları ve fiber parçacıkları gibi) belirlemek için parçacıkların elementel bileşimini bir enerji spektrometresi aracılığıyla analiz edebilir.
Optik mikroskobun kullanımı kolay ve uygun maliyetlidir;{0}üretim hatlarının çevrimiçi hızlı taramasına uygundur. Otomatik ekipman aracılığıyla toplu pcb parçacık tespitini gerçekleştirebilir; SEM, minyatür baskılı devre kartlarının yüzeyindeki ince parçacıkların algılanması veya parçacıkların bileşiminin ve kaynağının analiz edilmesi gibi yüksek-hassas senaryolar için uygundur ve temizleme işlemlerini optimize etmek için bir temel sağlar. Bununla birlikte, SEM ekipmanının daha yüksek maliyetleri ve daha düşük tespit verimliliği vardır; bu da onu zor sorunların giderilmesi ve süreçlerin optimize edilmesi için daha uygun hale getirir.
(4) Yüzey Yalıtım Direnci Testi: Artık Etkilerin Dolaylı Değerlendirilmesi
Yüzey yalıtım direnci testi, kalıntıların türünü ve içeriğini doğrudan tespit etmese de, pcb yüzeyindeki iki nokta arasındaki yalıtım direncini ölçerek kalıntıların elektriksel performans üzerindeki etkisini dolaylı olarak değerlendirebilir. Bu yöntem, gerçek kullanım ortamını (yüksek sıcaklık ve yüksek nem ortamı gibi) simüle eder, pcb'yi belirli sıcaklık ve nem koşulları altına yerleştirir, belirli bir voltaj uygular ve yalıtım direnci değişikliklerinin eğilimini izler: direnç azalmaya devam ederse, artık maddelerin iyon saldığını ve yalıtım arızası riskinin bulunduğunu gösterir.
SIR testinin avantajı, pratik uygulama senaryolarına yakın olması ve kalıntıların ürün güvenilirliği üzerindeki etkisini sezgisel olarak yansıtabilmesidir; bu da onu bir kalite doğrulama yöntemi olarak uygun kılar. Ancak bu yöntem, spesifik kalıntı tipini belirleyemez ve sorunun temel nedenini daha ayrıntılı bir şekilde bulmak için diğer tespit teknikleriyle birleştirilmesi gerekir.
PCB kartı temizliğinden sonra kalan kalıntı tespiti, ürün güvenilirliğini sağlamak için "son savunma hattıdır" ve teknik seviyesi, baskılı devre kartlarının kalitesini ve uygulama güvenliğini doğrudan etkiler. PCB'nin yüksek yoğunluk, minyatürleştirme ve yüksek güvenilirliğe doğru gelişmesiyle birlikte artık tespitinin daha yüksek doğruluk ve verimliliği dengelemesi gerekiyor. Gelecekte iki önemli trend olacak: bir yandan, algılama teknolojisi otomasyona ve zekaya yükseltilecek (gerçek-zamanlı izleme ve otomatik alarm sağlayabilen çevrimiçi iyon kromatografisi algılama ekipmanı gibi); Öte yandan, algılama ve temizleme süreçleri, algılama verilerinin gerçek-zamanlı geri bildirimi ve temizleme parametrelerinin dinamik ayarlanmasıyla derinlemesine entegre edilecek ve "algılama optimizasyonu yeniden algılama" konusunda kapalı-döngü kontrolü sağlanacak.