У процесу производње и монтаже штампаних плоча, технологија чишћења је кључна карика која обезбеђује перформансе и поузданост производа. Било да се ради о чишћењу остатака након обраде подлоге и јеткања, или уклањању флукса за лемљење након заваривања, заостале супстанце које остају непотпуним чишћењем могу да изазову низ проблема са квалитетом, па чак и да утичу на-дугорочни стабилан рад терминалне опреме. Стога је детекција остатака након чишћења ПЦБ плоче постало основно средство контроле квалитета производа и избегавања потенцијалних ризика.
1, Опасности од остатака пцб плоче: опасност по квалитету која се не може занемарити
Преостале супстанце након чишћења могу бити у траговима, али могу имати вишедимензионалне ефекте на електричне перформансе, механичку поузданост и прилагодљивост штампаних плоча на животну средину. Специфичне опасности се углавном огледају у следећа три аспекта:
Прво, постоји квар електричних перформанси. Преостале јонске супстанце, као што су хлоридни јони у растворима за јеткање и јони органске киселине у флуксу за лемљење, могу да формирају проводне путеве у влажним срединама, што доводи до смањења отпора изолације на површини штампане плоче, повећане струје цурења, преслушавања сигнала, па чак и кратких спојева и прегоревања компоненти кола у тешким случајевима. Нејонски остаци (као што су маст и остаци смоле) могу да покрију површину далековода или подлога, да повећају губитке у преносу сигнала и поремете усклађивање импедансе, посебно у високо{2}}фреквентним и-брзим штампаним плочама, где такви остаци имају значајнији утицај на интегритет сигнала.
Друго, постоји смањење механичке поузданости. Преостале супстанце могу оштетити везу између штампане плоче и компоненти. На пример, преостали флукс може кородирати лемне спојеве, што доводи до смањења чврстоће лемних спојева. Под утицајем околине као што су вибрације и цикличке промене температуре, спојеви за лемљење су склони пуцању, што доводи до квара на споју кола. Поред тога, заостале вискозне супстанце могу такође да адсорбују прашину и нечистоће, које се могу акумулирати током времена и утицати на перформансе одвођења топлоте штампаних плоча, убрзавајући старење компоненти.
Коначно, прилагодљивост животне средине се погоршала. У тешким окружењима као што су висока температура, висока влажност и слани спреј, заостале корозивне супстанце могу убрзати оксидацију и корозију ПЦБ подлога и бакарних фолија, скраћујући век трајања производа. На пример, ако постоје заостали јони хлорида у штампаним плочама у морском окружењу, то може да изазове озбиљну електрохемијску корозију и да доведе до прекида кола, што може да изазове фаталне кварове на штампаним плочама у ваздухопловству, аутомобилској електроници и другим областима.
2, Главни типови и извори остатака ПЦБ плоча
Појашњавање врсте и извора остатака је предуслов за одабир одговарајућих метода детекције и тачно лоцирање проблема. Према хемијским својствима и производном процесу, остатак након чишћења ПЦБ-а може се поделити у следеће три категорије:
(1) Јонски остатак
Јонски остаци су углавном изведени из техника хемијске обраде и имају јаку растворљивост у води и проводљивост, што су главни узроци електричних кварова. Уобичајени типови укључују: резидуалне хлориде, флуориде и сулфате (из раствора за јеткање) након процеса јеткања; Јони органске киселине (као што су колофонијска киселина и карбоксилат) настали разградњом флукса након процеса заваривања; Преостали метални јони (као што су јони бакра, јони калаја) након процеса галванизације. Ова врста остатака се лако адсорбује на површини или празнинама ПЦБ-а. Ако се не уклоне темељно конвенционалним чишћењем, јони ће се ослободити током промене влажности, што може оштетити перформансе изолације.
(2) Нејонски остатак
Нејонски остаци су углавном састављени од органских супстанци и немају проводљивост, али могу утицати на карактеристике површине и перформансе везивања штампаних плоча. Углавном укључује: заостала средства за отпуштање и остатке смоле током обраде подлоге; Преостали растварачи који се користе у процесима чишћења (као што су растварачи алкохола и кетона); Колофонијска смола, компоненте воска итд. у флуксу. Нејонски остаци су обично високо вискозни и лако пријањају на површине лемних јастучића и далековода. Они не могу само да утичу на накнадне процесе склапања (као што је непрецизно позиционирање компоненти током СМТ), већ и ометају дисипацију топлоте и убрзавају локални пораст температуре.
(3) Зрнасти остатак
Зрнасти остаци припадају физичким нечистоћама са широким спектром извора, укључујући прашину супстрата и остатке бакарне фолије који настају током процеса производње ПЦБ-а; Прашина и влакна у околини; Честице влакана одвајају се од четкица и филтерског памука током процеса чишћења. Ако се такви остаци залепе између лемних јастучића или пинова, могу изазвати виртуелно лемљење и лош контакт; Ако уђе у унутрашњост прецизних компоненти као што су чипови и кондензатори, такође може изазвати механичке кварове, посебно за минијатуризоване и-штампане плоче велике густине.
3, Главна технологија и сценарији примене детекције резидуа на штампаној плочи
За различите врсте остатака, индустрија је развила различите технологије зреле детекције, свака са својим предностима у тачности детекције, ефикасности и применљивим сценаријима. Методе подударања треба изабрати у складу са стварним потребама.
(1) Јонска хроматографија: прецизна детекција јонских остатака
Јонска хроматографија је „златни стандард“ за детекцију јонских остатака. Заостали јони се одвајају колоном за одвајање и затим се квантитативно анализирају на концентрацију јона помоћу детектора (као што је детектор проводљивости). Може прецизно открити различите јоне као што су хлоридни јони и радикали органске киселине, са границом детекције до ппм или чак ппб.
Предност ове технологије лежи у комбинацији квалитативних и квантитативних метода. Не само да може да одреди врсту заосталих јона, већ и прецизно израчуна заосталу количину, што га чини погодним за контролу квалитета у тешким сценаријима као што су штампане плоче за ваздухопловство и медицинска опрема. Приликом тестирања, потребно је прво екстраховати јонске остатке на површини штампане плоче помоћу раствора за екстракцију (као што је дејонизована вода), а затим извршити хроматографску анализу екстракционог раствора. Међутим, овај метод је релативно сложен за рад и има дуг циклус откривања (око 1-2 сата за један тест), што га чини погоднијим за тестирање скупног узорковања, а не за тестирање у реалном времену на мрежи.
(2) Инфрацрвена спектроскопија Фуријеове трансформације: квалитативна анализа нејонских остатака
Инфрацрвена спектроскопија са Фуријеовом трансформацијом утврђује хемијску структуру заосталих супстанци анализом њихових инфрацрвених апсорпционих спектра, а затим идентификује типове не-јонских остатака (као што су смола од смоле и остаци растварача). Принцип је да функционалне групе различитих органских супстанци, као што су хидроксилни, карбонилни и бензенски прстенови, апсорбују специфичне таласне дужине инфрацрвене светлости. Упоређивањем са стандардном спектралном библиотеком, преостале компоненте се могу брзо идентификовати.
Предност ФТИР-а лежи у његовој брзој брзини детекције (око 5-10 минута по детекцији), нема потребе за уништавањем узорка и погодности за квалитативно испитивање нејонских остатака. На пример, ако се током тестирања на површини штампане плочице нађе карактеристични пик апсорпције колофонија, може се утврдити да остатак флукса за лемљење није у потпуности уклоњен. Међутим, ова метода има ниску квантитативну тачност и не може прецизно израчунати преостале количине. Обично се користи као прелиминарни метод детекције и комбинује се са другим техникама (као што је метода тежине) да би се постигла квантитативна анализа.
(3) Оптички микроскоп и скенирајући електронски микроскоп: визуелна детекција остатака честица
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 μм), док овај други може да посматра честице величине микрометара или чак нанометара. Такође може анализирати елементарни састав честица кроз енергетски спектрометар како би одредио извор остатака (као што су остаци бакра и честице влакана).
Оптички микроскоп је једноставан за руковање и исплатив-, погодан за брзи преглед производних линија на мрежи. Може постићи серијску детекцију честица ПЦБ-а путем аутоматизоване опреме; СЕМ је погодан за високо{2}}прецизне сценарије, као што је откривање финих честица на површини минијатуризованих штампаних плоча или анализа састава и извора честица, пружајући основу за оптимизацију процеса чишћења. Међутим, СЕМ опрема има веће трошкове и нижу ефикасност детекције, што је чини погоднијом за решавање тешких проблема и оптимизацију процеса.
(4) Испитивање отпорности површинске изолације: Индиректна процена заосталих ефеката
Иако испитивање отпорности површинске изолације не открива директно тип и садржај остатака, оно може индиректно проценити утицај остатака на електричне перформансе мерењем отпора изолације између две тачке на површини штампане плоче. Овај метод симулира стварно окружење употребе (као што је окружење високе температуре и високе влажности), поставља штампану плочу под одређене услове температуре и влажности, примењује одређени напон и прати тренд промене отпора изолације: ако отпор настави да опада, то указује да преостале супстанце ослобађају јоне и да постоји ризик од квара изолације.
Предност СИР тестирања је у томе што је блиско практичним сценаријима примене и може интуитивно да одражава утицај остатака на поузданост производа, што га чини погодним као метод провере квалитета. Међутим, овај метод не може да одреди специфичан тип остатка и мора се комбиновати са другим техникама детекције да би се даље лоцирао основни узрок проблема.
Детекција остатака након чишћења ПЦБ плоче је „последња линија одбране“ која обезбеђује поузданост производа, а њен технички ниво директно утиче на квалитет и безбедност примене штампаних плоча. Са развојем штампаних плоча ка високој густини, минијатуризацији и високој поузданости, детекција остатака треба да уравнотежи већу прецизност и ефикасност. У будућности ће постојати два главна тренда: с једне стране, технологија детекције ће бити надограђена на аутоматизацију и интелигенцију (као што је опрема за детекцију јонске хроматографије на мрежи, која може да постигне праћење-у реалном времену и аутоматски аларм); С друге стране, процеси откривања и чишћења ће бити дубоко интегрисани, са-повратним информацијама о детекцијским подацима у реалном времену и динамичким прилагођавањем параметара чишћења, постижући контролу-затворене петље „поновног откривања оптимизације детекције“.