PCBA-Technologie - Einführung in die Sauberkeitskontrolle von Leiterplatten

Sauberkeit hat immer mehr Aufmerksamkeit in der Maschinenindustrie erhalten und Mikroelektronikindustrie. Dieser Artikel stellt vor allem das Konzept der Sauberkeit vor, Methoden zur Detektion von Partikelreinheit und ionischen Schadstoffen, und kombiniert mit der Situation in diesem Labor, Einführung der zugehörigen Ausrüstung zur Sauberkeitserkennung.

1 Einleitung

1.1 Sauberkeitskonzept

Sauberkeit gibt an, wie viel Schmutz nach der Reinigung auf einer bestimmten Oberfläche eines Teils oder Produkts verbleibt. Im Allgemeinen umfasst die Schmutzmenge Metriken wie Typ, Form, Größe, Menge und Gewicht.

1.2 Die Notwendigkeit der Sauberkeitsprüfung

1.2.1 Kontrolle der Sauberkeit des Autos

Die Sauberkeitskontrolle ist ein wichtiges Bindeglied, um sicherzustellen, dass das Produkt die Qualitätsanforderungen während des Produktionsprozesses erfüllt. Seine Auswirkungen auf das Auto manifestieren sich hauptsächlich in zwei Aspekten:

Zum einen die Auswirkungen auf die Produktleistung. Zum Beispiel verursacht die Blockade der Kraftstoffleitung Schwierigkeiten beim Starten des Motors oder unzureichende Leistung, die Blockade der Schmierölleitung führt zu unzureichendem oder keinem Druck des Öls, was die Reibung zwischen den beweglichen Paaren erhöht, der Motor kann keine effektive Leistung ausüben und sogar bewirkt, dass der Zylinder blockiert wird. Die Bremsleitung ist blockiert. Verringert die Bremswirkung oder verursacht Bremsversagen.

Auf der anderen Seite die Auswirkungen auf die Lebensdauer des Fahrzeugs. Eine inländische Fabrik führte einen Test zum Einfluss der Sauberkeit auf die Lebensdauer des Motors durch. Statistiken zeigen, dass sich nach der Sauberkeitsbehandlung von Dieselmotorteilen und der gesamten Maschine die Lebensdauer des Dieselmotors mehr als verdoppelt hat.

1.2.2 Kontrolle der Sauberkeit der Leiterplatte

Die Leistung der Leiterplatte hängt direkt mit der spezifischen Menge an sichtbaren und unsichtbaren Rückständen zwischen den Pads und Löchern in allen Bereichen der aktiven Schaltung zusammen. In einer feuchten Umgebung kann Ionenverschmutzung viele Probleme verursachen, wie Kurzschlüsse zwischen Leitern, die durch Kristallwachstum verursacht werden, oder direkte Korrosion von Leitern, um die Oberflächenimpedanz des Produkts zu verringern. Für die Leiterplatte ist es besonders wichtig, den Grad der Ionenverschmutzung zu überwachen, um die Zuverlässigkeit des Produkts sicherzustellen.

Die wichtigsten Schadstoffe, die bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen ausgesetzt werden können, sind: Partikelverunreinigungen, anorganische Ionen, organische Substanzen, Mikroorganismen und Gasverunreinigungen. Im Großen und Ganzen sind ungeeignete Temperatur, Feuchtigkeit, Beleuchtungsstärke, übermäßige elektrostatische und elektromagnetische Geräusche, Luftgeräusche und Mikrovibrationen ebenfalls besondere Schadstoffe. Unter ihnen, wenn die Menge an partikulären Verunreinigungen, anorganischen Ionen, organischen Substanzen, Mikroorganismen und Gasverunreinigungen eine bestimmte Grenze überschreitet, verursacht es Oberflächenkratzer, Mustertrennungen, Kurzschlüsse, Nadellöcher und Schälen von Produkten des integrierten Schaltkreises, was zu Schaltkreisleckagen führt, die elektrischen Eigenschaften sind anormal. Die leichteren beeinflussen die Schaltungsleistung und Lebensdauer, und die ernsteren können dazu führen, dass die Schaltung verschrottet wird. Ungeeignete Temperatur, Feuchtigkeit, Beleuchtungsstärke und übermäßige statische Elektrizität, Vibrationen und Geräusche beeinflussen nicht nur die Verarbeitungsgenauigkeit und Lebensdauer von Prozessanlagen, sondern beeinflussen auch die Emotionen der Bediener, was wiederum die Qualität, Produktionseffizienz und Ausbeute von integrierten Schaltungen beeinflusst. Der Anteil an Produktausfällen aufgrund von Verschmutzungsproblemen kann bis zu 60%.

2 Sauberkeitsprüfverfahren

Die Sauberkeitsprüfmethode ist sehr wichtig für die Prozesskontrolle, Qualitätssicherung und Fehleranalyse. Die Prüfmethode besteht darin, die detaillierten Verfahren zusammenzufassen, die verwendet werden, um die Sauberkeitsdaten des Probanden wie verschiedene mechanische und elektronische Teile zu erhalten.

Einige Verunreinigungen auf der Werkstückoberfläche können direkt erkannt werden, andere müssen indirekt erkannt werden. Zum Beispiel wird die Sauberkeit von Komponenten und Systemkavitäten in Maschinen normalerweise durch indirekte Methoden bestimmt, wobei der Verschmutzungsgrad der verwendeten Arbeitsflüssigkeit oder Prozessflüssigkeit (Reinigungsflüssigkeit) verwendet wird, wie die Sauberkeit des Hydrauliksystems durch Prüfung der Sauberkeit des Hydrauliköls Grad zu bestimmen. Der indirekte Nachweis umfasst hauptsächlich die Entnahme von Ölproben, die Reinigung und das Wiegen von Ölproben. CTI Cleanliness Laboratory entwickelt auch indirekte Reinigungsmethoden, die auf einer Vielzahl von direkten Reinigungsmethoden basieren.

Der Grad der Ionenkontamination wird auch indirekt gemessen. Spülen Sie zuerst die Leiterplattenoberfläche mit einer Testlösung, lösen Sie die Ionenverschmutzung in der Spüllösung auf und entdecken Sie dann den Widerstand oder die Leitfähigkeit des Extrakts. Die wichtigste Nachweismethode ist NaCl äquivalente Methode. Und Ionenchromatographie.

2.1 Methodenübersicht:

Für die Sauberkeit von Partikeln gibt es fünf allgemein verwendete Nachweismethoden: visuelle Inspektionsmethode, Fluoreszenzlumineszenzmethode, Wägeverfahren, Kontaktwinkelmethode, Partikelgrößenmengenmethode.

Für die Prüfung der Leiterplattenreinigung gibt es hauptsächlich NaCl-Äquivalentverfahren und Ionenchromatographie.

Visuelle Inspektionsmethode: Die visuelle Inspektionsmethode ist eine relativ einfache Inspektionsmethode. Die Außenfläche bzw. die Innenhohlfläche des Bauteils, das unter einer Lupe oder einem Mikroskop beobachtet werden kann, wird direkt manuell inspiziert. Und identifizieren Sie dann, ob die Verschmutzungspartikel Metall, Nichtmetall oder Faser sind, und ihre Größe. Die visuelle Inspektionsmethode wird hauptsächlich verwendet, um die relativ großen und offensichtlichen Partikel, Flecken, Rostflecken und andere Verschmutzungen zu überprüfen, die auf der Oberfläche der Teile verbleiben. Der Hauptnachteil dieser Methode ist, dass die Inspektionsergebnisse leicht durch menschliche Faktoren beeinträchtigt werden.

Fluoreszenzmethode: verwendet hauptsächlich ultraviolettes Licht, um die Sauberkeit der Oberfläche des Teils zu erkennen. Unter der Bestrahlung von ultraviolettem Licht fluoreszieren die Schadstoffpartikel auf der Oberfläche. Entsprechend der Fluoreszenz kann die Position des Schmutzes auf der Oberfläche des Teils visuell erfasst werden, und die Fluoreszenzintensität kann auch mit einem Signaldetektor getestet werden, um den Grad der Verschmutzung der Oberfläche anzuzeigen. Aber wenn Sie die Zusammensetzung und andere Eigenschaften der Schadstoffe identifizieren wollen, müssen Sie sich auf andere Analysemethoden verlassen.

Kontaktwinkelmethode: Der sogenannte Kontaktwinkel ist der Winkel, den die Flüssigkeit hält, wenn sie ein thermodynamisches Gleichgewicht auf der festen Oberfläche bildet. Die Messung des Kontaktwinkels zwischen Feststoff und Flüssigkeit ist eine Analysetechnik, die in vielen ähnlichen Bereichen wie Adhäsion, Oberflächenbehandlung und Polymeroberflächenanalyse weithin bekannt ist. Es handelt sich um eine Oberflächenanalyse, die sehr empfindlich auf einschichtige Veränderungen mehrerer Einheiten reagiert. Technologie. Die Kontaktwinkelmethode wird hauptsächlich mit einem Oberflächenreinheitsanalysator realisiert. Es bewertet den Unterschied zwischen dem Oberflächenkontaktwinkel (Wassertropfenwinkel) von Glas, Chip, Leiterplatte und anderen Materialien, die durch Öl verunreinigt sind, und dem Winkel von Glas und Chip. So reinigen Sie den Chip und die Leiterplatte.

Wägemethode: Wägemethode ist eine Sauberkeitsprüfmethode, die häufig in der industriellen Produktion und Prüfung verwendet wird. Es ist auch die am häufigsten verwendete Prüfmethode in diesem Labor. Das Testprinzip besteht darin, die ausgewählte Reinigungsflüssigkeit zu verwenden, um eine bestimmte Anzahl von Proben unter bestimmten Bedingungen zu reinigen. Die gereinigte Flüssigkeit wird durch eine Filtermembran mit einer bestimmten Porengröße gefiltert (üblicherweise verwendete Filtermembranen haben 5μm, 10μm, 20μm, 30μm usw.), und der Schmutz wird auf der Oberfläche der Filtermembran gesammelt. Die Filtermembran vor und nach der Filtration wird gewogen, und der Unterschied zwischen den beiden Wägungen ist das Gewicht des Verunreinigungs.

Partikelgrößenquantitätsmethode: Es ist eine neue Methode, um die Sauberkeit von Teilen zu prüfen. Das Grundprinzip ist, dass die zu detektierende Oberfläche und die Schadstoffpartikel unterschiedliche Lichtabsorptions- bzw. Streuungsraten aufweisen. Die Prüfmethode ist die gleiche wie die gravimetrische Methode. Nachdem das Filterpapier getrocknet ist, verwenden Sie ein Mikroskop (das beste Gerät ist ein Bilderkennungs- und Analysegerät mit Fotofunktion), um unter Lichtstrahlung zu erkennen, und die Partikelgröße und -fläche können erhalten werden. Das Ergebnis der Messung der Feststoffkontamination des Teils. Es eignet sich für die präzise Reinigung quantitativer Sauberkeitserkennungsmethode, besonders geeignet für die Erkennung von winzigen Partikeln und farbigen Verunreinigungspartikeln. Ist die Filtermembran jedoch weiß, kann die Erkennung von weißem Schmutz und Blasen zu Fehleinschätzungen führen.

NaCl-Äquivalentverfahren: Die Menge der leitfähigen Ionen in der Lösung kann einfach durch die Leitfähigkeit der Lösung ausgedrückt werden. Entsprechend der Leitfähigkeit der bekannten Menge an NaCl im Extrakt kann der unbekannte Gehalt an leitfähigen Ionen einfach angegeben werden. Die spezifische Arbeitsweise ist wie folgt: Jede 250mm2-Leiterplatte wird mit 100ml Lösung im Rieselmodus gespült, bis die Lösung im Becher gesammelt wird (dieser Prozess dauert mindestens 1min). Verwenden Sie einen Leitfähigkeitsprüfer, um den Widerstand der Lösung zu testen. Die Ergebnisausgabemethode wird durch NaCl-Äquivalent pro Quadratzentimeterfläche ausgedrückt.

Ionenchromatographie: Entsprechend den unterschiedlichen Adsorptions- und Desorptionsgraden verschiedener Ionen in der mobilen Phase und der stationären Phase, Die Zeit für die Ionen durch die Adsorptionssäule ist unterschiedlich, um Ionenabscheidung zu erreichen. Dann entsprechend der Größe des Ionenspitzenbereichs, die Konzentration des nachgewiesenen Ions wird berechnet. Verwenden Sie Isopropanol als Extraktant, um die Ionen zu extrahieren, die auf dem Leiterplatte und dann Ionenchromatographie zum Nachweis verwenden, was hauptsächlich durch den Einsatz von Ionenchromatographie erreicht wird. Im Gegensatz zur NaCl-äquivalenten Methode, Ionenchromatographie kann den Gehalt einzelner Ionen charakterisieren.