U procesu proizvodnje i sastavljanja tiskanih ploča, tehnologija čišćenja ključna je karika za osiguravanje performansi i pouzdanosti proizvoda. Bilo da se radi o čišćenju ostataka nakon obrade supstrata i jetkanja ili uklanjanju topitelja za lemljenje nakon zavarivanja, zaostale tvari koje nastaju nepotpunim čišćenjem mogu prouzročiti niz problema s kvalitetom i čak utjecati na dugoročan-stabilan rad terminalne opreme. Stoga je otkrivanje ostataka nakon čišćenja tiskane ploče postalo temeljni način kontrole kvalitete proizvoda i izbjegavanja potencijalnih rizika.
1, Opasnosti od ostataka PCB ploča: opasnost za kvalitetu koja se ne može zanemariti
Ostaci tvari nakon čišćenja mogu biti u tragovima, ali mogu imati višedimenzionalne učinke na električnu izvedbu, mehaničku pouzdanost i ekološku prilagodljivost tiskanih ploča. Specifične opasnosti se uglavnom ogledaju u sljedeća tri aspekta:
Prvo, postoji kvar u električnim performansama. Zaostale ionske tvari, kao što su kloridni ioni u otopinama za jetkanje i ioni organske kiseline u fluksu za lemljenje, mogu formirati vodljive puteve u vlažnim okruženjima, što dovodi do smanjenja izolacijskog otpora na površini tiskane ploče, povećane struje curenja, preslušavanja signala, pa čak i kratkih spojeva i izgaranja komponenti kruga u teškim slučajevima. Neionski ostaci (kao što su ostaci masti i smole) mogu prekriti površinu prijenosnih vodova ili jastučića, povećati gubitke u prijenosu signala i poremetiti usklađivanje impedancije, posebno kod visoko-frekventnih i-brzih tiskanih ploča, gdje takvi ostaci imaju značajniji utjecaj na integritet signala.
Drugo, dolazi do smanjenja mehaničke pouzdanosti. Ostaci tvari mogu oštetiti vezno sučelje između tiskane ploče i komponenti. Na primjer, zaostali fluks može nagrizati lemljene spojeve, što dovodi do smanjenja čvrstoće lemljenih spojeva. Pod utjecajem okoliša kao što su vibracije i promjene temperature, lemljeni spojevi skloni su pucanju, uzrokujući kvar spoja strujnog kruga. Osim toga, zaostale viskozne tvari također mogu apsorbirati prašinu i nečistoće, koje se mogu akumulirati tijekom vremena i utjecati na performanse rasipanja topline tiskanih ploča, ubrzavajući starenje komponenti.
Konačno, pogoršala se prilagodljivost okolišu. U teškim okruženjima kao što su visoka temperatura, visoka vlažnost i slani sprej, zaostale korozivne tvari mogu ubrzati oksidaciju i koroziju PCB supstrata i bakrenih folija, skraćujući životni vijek proizvoda. Na primjer, ako ima zaostalih kloridnih iona u tiskanim pločama u morskim okruženjima, to može uzrokovati ozbiljnu elektrokemijsku koroziju i dovesti do prekida kruga, što može uzrokovati fatalne kvarove na tiskanim pločama u zrakoplovstvu, automobilskoj elektronici i drugim područjima.
2, Glavne vrste i izvori ostataka PCB ploča
Pojašnjenje vrste i izvora rezidua preduvjet je za odabir odgovarajućih metoda detekcije i točno lociranje problema. Prema kemijskim svojstvima i procesu proizvodnje, ostaci nakon čišćenja PCB-a mogu se podijeliti u sljedeće tri kategorije:
(1) Ionski ostatak
Ionski ostaci uglavnom potječu od tehnika kemijske obrade i imaju jaku topljivost u vodi i vodljivost, što su glavni uzroci električnih kvarova. Uobičajene vrste uključuju: zaostale kloride, fluoride i sulfate (iz otopine za jetkanje) nakon procesa jetkanja; Ioni organske kiseline (kao što su kolofonijska kiselina i karboksilat) nastali razgradnjom topitelja nakon procesa zavarivanja; Zaostali metalni ioni (kao što su ioni bakra, ioni kositra) nakon procesa galvanizacije. Ova vrsta ostataka lako se adsorbira na površini ili prazninama PCB-a. Ako se temeljito ne uklone uobičajenim čišćenjem, ioni će se osloboditi tijekom promjena vlažnosti, što može oštetiti izolacijska svojstva.
(2) Neionski ostatak
Neionski ostaci uglavnom se sastoje od organskih tvari i nemaju vodljivost, ali mogu utjecati na površinske karakteristike i učinak lijepljenja tiskanih ploča. Uglavnom uključuje: zaostala sredstva za odvajanje i ostatke smole tijekom obrade podloge; Zaostala otapala koja se koriste u procesima čišćenja (kao što su alkoholna i ketonska otapala); Kolofonij, komponente voska itd. u fluksu. Neionski ostaci obično su vrlo viskozni i lako se lijepe na površine lemnih ploča i prijenosnih vodova. Oni ne samo da mogu utjecati na naknadne procese sastavljanja (kao što je netočno pozicioniranje komponenti tijekom SMT-a), već također mogu spriječiti rasipanje topline i ubrzati lokalni porast temperature.
(3) Zrnati ostatak
Zrnati ostaci pripadaju fizičkim nečistoćama sa širokim rasponom izvora, uključujući prašinu supstrata i ostatke bakrene folije koji nastaju tijekom procesa proizvodnje PCB-a; Prašina i vlakna u okolišu; Čestice vlakana otpadaju s četki i filtarske vate tijekom procesa čišćenja. Ako se takvi ostaci zalijepe između lemnih jastučića ili iglica, mogu uzrokovati virtualno lemljenje i loš kontakt; Ako uđe u unutrašnjost preciznih komponenti kao što su čipovi i kondenzatori, također može uzrokovati mehaničke kvarove, posebno za minijaturizirane tiskane ploče visoke-gustoće.
3, Glavna tehnologija i scenariji primjene otkrivanja ostataka PCB-a
Za različite vrste ostataka, industrija je razvila različite zrele tehnologije detekcije, svaka sa svojim prednostima u točnosti detekcije, učinkovitosti i primjenjivim scenarijima. Metode usklađivanja potrebno je odabrati prema stvarnim potrebama.
(1) Ionska kromatografija: precizna detekcija ionskih ostataka
Ionska kromatografija je "zlatni standard" za otkrivanje ionskih ostataka. Zaostali ioni odvajaju se kolonom za odvajanje i zatim kvantitativno analiziraju koncentraciju iona pomoću detektora (kao što je detektor vodljivosti). Može točno otkriti različite ione kao što su kloridni ioni i radikali organske kiseline, s granicom detekcije do ppm ili čak ppb.
Prednost ove tehnologije leži u kombinaciji kvalitativnih i kvantitativnih metoda. Ne samo da može odrediti vrstu zaostalih iona, već i točno izračunati zaostalu količinu, što ga čini prikladnim za kontrolu kvalitete u teškim scenarijima kao što su tiskane ploče zrakoplovne i medicinske opreme. Prilikom testiranja potrebno je prvo ekstrahirati ionske ostatke na površini PCB-a pomoću otopine za ekstrakciju (kao što je deionizirana voda), a zatim provesti kromatografsku analizu otopine za ekstrakciju. Međutim, ova je metoda relativno složena za rukovanje i ima dug ciklus detekcije (oko 1-2 sata za jedan test), što je čini prikladnijom za testiranje skupnim uzorkovanjem nego za online testiranje u stvarnom vremenu.
(2) Infracrvena spektroskopija Fourierove transformacije: kvalitativna analiza ne-ionskih ostataka
Infracrvena spektroskopija s Fourierovom transformacijom određuje kemijsku strukturu zaostalih tvari analizom njihovih infracrvenih apsorpcijskih spektara, a zatim identificira vrste ne{0}}ionskih ostataka (kao što su kolofonijska smola i ostaci otapala). Načelo je da funkcionalne skupine različitih organskih tvari, kao što su hidroksilni, karbonilni i benzenski prstenovi, apsorbiraju specifične valne duljine infracrvenog svjetla. Usporedbom sa standardnom spektralnom bibliotekom, zaostale komponente mogu se brzo identificirati.
Prednost FTIR-a leži u njegovoj velikoj brzini detekcije (oko 5-10 minuta po detekciji), nema potrebe za uništavanjem uzorka i prikladnosti za kvalitativni pregled neionskih ostataka. Na primjer, ako se tijekom testiranja na površini PCB-a pronađe karakteristični vrh apsorpcije kolofonija, može se utvrditi da ostatak fluksa lema nije u potpunosti uklonjen. Međutim, ova metoda ima nisku kvantitativnu točnost i ne može točno izračunati preostale količine. Obično se koristi kao preliminarna metoda otkrivanja i kombinira se s drugim tehnikama (kao što je metoda težine) za postizanje kvantitativne analize.
(3) Optički mikroskop i skenirajući elektronski mikroskop: vizualna detekcija ostataka čestica
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 μ m), dok potonji mogu promatrati čestice mikrometarske ili čak nanometarske veličine. Također može analizirati elementarni sastav čestica pomoću energetskog spektrometra kako bi odredio izvor ostataka (kao što su ostaci bakra i čestice vlakana).
Optički mikroskop jednostavan je za rukovanje i isplativ-je, prikladan za brzi mrežni pregled proizvodnih linija. Može postići skupnu detekciju čestica PCB putem automatizirane opreme; SEM je prikladan za visoko{2}}precizne scenarije, kao što je otkrivanje finih čestica na površini minijaturiziranih tiskanih ploča ili analiza sastava i izvora čestica, pružajući osnovu za optimizaciju procesa čišćenja. Međutim, SEM oprema ima veće troškove i manju učinkovitost detekcije, što je čini prikladnijom za rješavanje teških problema i optimizaciju procesa.
(4) Ispitivanje otpornosti površinske izolacije: neizravna procjena zaostalih učinaka
Iako ispitivanje površinskog izolacijskog otpora ne otkriva izravno vrstu i sadržaj ostataka, može neizravno procijeniti utjecaj ostataka na električnu izvedbu mjerenjem izolacijskog otpora između dvije točke na površini tiskane ploče. Ova metoda simulira stvarno okruženje uporabe (kao što je okruženje visoke temperature i visoke vlažnosti), postavlja PCB pod određene uvjete temperature i vlažnosti, primjenjuje određeni napon i prati trend promjena izolacijskog otpora: ako se otpor nastavi smanjivati, to znači da zaostale tvari otpuštaju ione i postoji rizik od kvara izolacije.
Prednost SIR testiranja je u tome što je blizu scenarijima praktične primjene i može intuitivno prikazati utjecaj ostataka na pouzdanost proizvoda, što ga čini prikladnim kao metoda provjere kvalitete. Međutim, ovom se metodom ne može odrediti specifična vrsta rezidua i potrebno ju je kombinirati s drugim tehnikama otkrivanja kako bi se dodatno locirao glavni uzrok problema.
Otkrivanje ostataka nakon čišćenja tiskanih ploča je "posljednja linija obrane" za osiguranje pouzdanosti proizvoda, a njegova tehnička razina izravno utječe na kvalitetu i sigurnost primjene tiskanih ploča. S razvojem PCB-a prema visokoj gustoći, minijaturizaciji i visokoj pouzdanosti, detekcija zaostatka mora uravnotežiti veću točnost i učinkovitost. U budućnosti će postojati dva glavna trenda: s jedne strane, tehnologija detekcije bit će nadograđena na automatizaciju i inteligenciju (kao što je online oprema za detekciju ionske kromatografije, koja može postići praćenje u stvarnom-vremenu i automatski alarm); S druge strane, procesi otkrivanja i čišćenja bit će duboko integrirani, s-povratnim informacijama o podacima o otkrivanju u stvarnom vremenu i dinamičkom prilagodbom parametara čišćenja, postižući kontrolu zatvorene-petlje "optimizacije otkrivanja i ponovnog otkrivanja".