Công nghệ PCBA - Đánh giá hiệu quả làm sạch PCBA

Đánh giá hiệu quả làm sạch PCBA

1. Chất gây ô nhiễm PCBA là bất kỳ trầm tích bề mặt, tạp chất, cặn bã và chất hấp phụ nào làm giảm tính chất hóa học, vật lý hoặc điện của PCBA đến mức không đạt tiêu chuẩn. Chủ yếu có một số mặt sau:

1. Các thành phần của PCBA, ô nhiễm hoặc oxy hóa của PCB chính nó, vv có thể gây ô nhiễm bề mặt của bảng PCBA;

2. Dư lượng được tạo ra bởi thông lượng trong quá trình sản xuất cũng là chất gây ô nhiễm chính;

3. Dấu vân tay, hàm xích và dấu vết kẹp được tạo ra trong quá trình hàn, cũng như các loại chất gây ô nhiễm khác, chẳng hạn như tắc nghẽn, băng nhiệt độ cao, chữ viết tay và bụi bay, v.v.;

4. Ô nhiễm do bụi, nước và hơi dung môi tại nơi làm việc, khói, chất hữu cơ nhỏ và tĩnh điện gắn liền với PCBA.

Ô nhiễm có thể trực tiếp hoặc gián tiếp gây ra các rủi ro tiềm ẩn của PCBA, chẳng hạn như:

1. Axit hữu cơ trong dư lượng có thể gây ăn mòn PCBA;

2. Trong quá trình cấp điện, các ion điện trong dư lượng gây ra sự di chuyển điện do sự khác biệt về điện thế giữa các điểm hàn, làm cho sản phẩm mất hiệu lực ngắn mạch;

3. Dư lượng ảnh hưởng đến hiệu quả của lớp phủ;

4. Khi thời gian và nhiệt độ môi trường thay đổi, lớp phủ sẽ bị nứt và bong tróc, điều này sẽ dẫn đến các vấn đề về độ tin cậy.

3. Vấn đề điển hình của PCBA thất bại do ô nhiễm 1. Ăn mòn

Lắp ráp PCBA sử dụng lắp ráp chân chì dưới cùng của chất nền sắt. Do thiếu lớp phủ đáy hàn, lớp lót sắt nhanh chóng tạo ra Fe3+dưới sự ăn mòn của các ion halogen và độ ẩm, làm cho bề mặt tấm có màu đỏ. Ngoài ra, trong môi trường ẩm ướt, các chất gây ô nhiễm ion axit có thể ăn mòn trực tiếp dây dẫn đồng, mối hàn và các thành phần, dẫn đến hỏng mạch.

2. Di chuyển điện

Nếu có ô nhiễm ion trên bề mặt PCBA, sự di chuyển điện có thể dễ dàng xảy ra và kim loại ion hóa di chuyển giữa các điện cực đối diện và giảm thành kim loại ban đầu ở đầu đối diện, dẫn đến hiện tượng giống như cành cây (cành cây, cành cây, râu thiếc) được gọi là phân phối cành cây, sự phát triển giống như cành cây có thể gây ra ngắn mạch cục bộ trong mạch.

3. Tiếp xúc điện kém

Trong quá trình lắp ráp PCBA, một số loại nhựa (như dư lượng nhựa thông) thường gây ô nhiễm ngón tay vàng hoặc các đầu nối khác. Khi PCBA hoạt động ở nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ cao, dư lượng trở nên dính, dễ dàng hấp thụ bụi hoặc tạp chất và dẫn đến tăng sức đề kháng tiếp xúc. Lớn thậm chí hỏng mạch mở. Sự ăn mòn của lớp niken trên bề mặt PCB pad trong các mối hàn BGA và sự hiện diện của lớp phốt pho giàu trên bề mặt của lớp niken làm giảm độ bền liên kết cơ học của các mối hàn và pad. Các vết nứt xảy ra khi tiếp xúc với ứng suất bình thường, dẫn đến sự thất bại của tiếp xúc điểm.

Thứ tư, sự cần thiết của sự sạch sẽ. Yêu cầu về ngoại hình và hiệu suất điện

Tác động trực quan nhất của ô nhiễm PCBA là sự xuất hiện của PCBA. Nếu chúng được đặt hoặc sử dụng trong môi trường có nhiệt độ cao và độ ẩm cao, dư lượng có thể hấp thụ độ ẩm và chuyển sang màu trắng. Do việc sử dụng rộng rãi các chip không chì, BGA thu nhỏ, gói cấp chip (CSP) và 01005 trong các thành phần, khoảng cách giữa các thành phần và bảng giảm, kích thước thu nhỏ và mật độ lắp ráp tăng lên. Nếu halogen ẩn bên dưới các bộ phận không thể làm sạch, làm sạch cục bộ có thể gây ra hậu quả thảm khốc do giải phóng halogen.

2. Ba yêu cầu sơn chống sơn

Dư lượng nhựa không được loại bỏ trước khi lớp phủ bề mặt có thể gây ra lớp bảo vệ hoặc nứt; Dư lượng hoạt chất có thể gây ra sự di chuyển điện hóa dưới lớp phủ, khiến lớp phủ không thể ngăn chặn nứt. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng làm sạch có thể làm tăng độ bám dính của lớp phủ lên đến 50%.

3. Không cần làm sạch cũng cần làm sạch

Theo các tiêu chuẩn hiện hành, thuật ngữ "không sạch" có nghĩa là dư lượng của bảng là an toàn từ quan điểm hóa học, không ảnh hưởng đến dây chuyền sản xuất bảng và có thể vẫn còn trên bảng. Các phương pháp phát hiện đặc biệt như ăn mòn, SIR, di chuyển điện chủ yếu được sử dụng để xác định hàm lượng halogen, sau đó xác định sự an toàn của các thành phần không sạch sau khi lắp ráp xong.

Tuy nhiên, ngay cả khi sử dụng chất hàn không sạch với hàm lượng chất rắn thấp, vẫn sẽ có dư lượng nhiều hơn hoặc ít hơn. Đối với các sản phẩm đòi hỏi độ tin cậy cao, không có dư lượng hoặc chất gây ô nhiễm nào được phép trên bảng mạch. Đối với các ứng dụng quân sự, thậm chí không cần phải làm sạch các thành phần điện tử sạch sẽ.

V. Sự sạch sẽ đòi hỏi các nhà sản xuất PCB Trung Quốc phải đối mặt với khó khăn trong việc lựa chọn mức độ sạch sẽ cần thiết để sản xuất phần cứng đáng tin cậy. Câu hỏi "sạch như thế nào là đủ" đặt ra nhiều thách thức hơn cho các đường dây và đường dây ngày càng hẹp. Sự sạch sẽ có thể chấp nhận được trong một lĩnh vực của ngành công nghiệp, chẳng hạn như đồ chơi gia công SMT, có thể không được chấp nhận trong một lĩnh vực khác (chẳng hạn như đóng gói chip đảo ngược).

Các yếu tố sau đây cần được xem xét:

1. Môi trường sử dụng cuối cùng (hàng không vũ trụ, y tế, quân sự, ô tô, công nghệ thông tin, v.v.)

2. Chu kỳ dịch vụ thiết kế cho sản phẩm (90 ngày, 3 năm, 20 năm, 50 năm, thời hạn sử dụng+1 ngày)

3. Công nghệ liên quan (tần số cao, trở kháng cao, nguồn điện)

4. Hiện tượng lỗi tương ứng với các sản phẩm đầu cuối 1, 2, 3 được xác định theo tiêu chuẩn (ví dụ: điện thoại di động, bộ điều chỉnh nhịp tim).

6. Kiểm tra định tính và định lượng về hiệu quả làm sạch PCBA được đánh giá bằng các chỉ số sạch sẽ. Tiêu chuẩn lớp sạch

Theo các quy định có liên quan của Tiêu chuẩn Quân sự SJ20896-2003 của Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa về Công nghiệp Điện tử, độ sạch của các sản phẩm điện tử được chia thành ba cấp theo yêu cầu về độ tin cậy và hiệu suất của chúng, như thể hiện trong bảng.

Trong công việc thực tế, việc loại bỏ ô nhiễm thực sự là không thể. Thỏa hiệp là xác định mức độ ô nhiễm có thể chấp nhận được và không thể chấp nhận được trên bảng mạch. Theo tiêu chuẩn IPC-J-STD-001 Tiêu chuẩn dư lượng thông lượng cấp III quy định<40ugcm2, hàm lượng chất gây ô nhiễm ion cấp III yêu cầu tiêu chuẩn 1,5 (Nacl) ugcm2, điện trở chiết xuất>2 * 106

Lưu ý rằng với việc thu nhỏ PCBA, mức độ này gần như chắc chắn là quá cao. Các chất gây ô nhiễm ion thường được sử dụng hiện nay cần khoảng 0,2 (Nacl) ugcm2.

2. Phương pháp kiểm tra độ sạch PCBA

Phương pháp kiểm tra trực quan: Quan sát PCBA bằng kính lúp hoặc kính hiển vi quang học để đánh giá chất lượng làm sạch bằng cách quan sát dư lượng chất hàn rắn, hạt thiếc, hạt kim loại không cố định và các chất gây ô nhiễm khác. IPC-A-610, Acceptability of Electronic Components, cung cấp hướng dẫn kiểm tra chung sau khi lắp ráp.

Các tiêu chí kiểm tra trực quan được liệt kê trong IPC-A-610 dao động từ 1 * (mắt thường) đến 10 *, như một phương pháp phán đoán.

LƯU Ý 1: Kiểm tra trực quan có thể yêu cầu sử dụng thiết bị khuếch đại. Ví dụ, khi có thiết bị khoảng cách tốt hoặc các thành phần mật độ cao, cần phải phóng to để kiểm tra xem các chất gây ô nhiễm có ảnh hưởng đến sự xuất hiện, lắp ráp hoặc chức năng của sản phẩm hay không.

LƯU Ý 2: Nếu sử dụng thiết bị khuếch đại, độ phóng đại không được vượt quá 4 *.

Phương pháp thử chiết dung môi: Phương pháp thử chiết dung môi được gọi là thử nghiệm trung bình hàm lượng chất gây ô nhiễm ion. Thử nghiệm thường sử dụng phương pháp IPC (IPC-TM-610.2.3.25), PCBA sau khi làm sạch sắp được ngâm trong ô nhiễm ion. Trong dung dịch thử nghiệm của máy phân tích, dư lượng ion được hòa tan trong dung môi, dung môi được thu thập cẩn thận và điện trở của nó được đo.

Phương pháp kiểm tra điện trở cách điện bề mặt (SIR): Phương pháp kiểm tra này được sử dụng để đo điện trở cách điện bề mặt giữa các dây dẫn trên PCBA. Các phép đo điện trở cách nhiệt bề mặt có thể chỉ ra sự rò rỉ điện do ô nhiễm trong các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, điện áp và thời gian khác nhau. Ưu điểm của nó là đo trực tiếp và đo định lượng. Điều kiện đo lường SIR chung là 170 giờ thử nghiệm ở nhiệt độ môi trường 85 ° C, độ ẩm 85% RH và độ lệch đo 100 V.

Phương pháp kiểm tra tương đương chất gây ô nhiễm ion (phương pháp động): xem phần 6.3 SJ20869-2003.

Phát hiện dư lượng hàn: xem phần 6.4 của SJ20869-2003.