Piirilevyjen valmistus- ja kokoonpanoprosessissa puhdistustekniikka on keskeinen linkki tuotteen suorituskyvyn ja luotettavuuden varmistamiseksi. Olipa kyseessä substraatin käsittelyn ja syövytyksen jälkeinen jäännöspuhdistus tai hitsauksen jälkeinen juotosvirtauksen poistaminen, epätäydellisen puhdistuksen jälkeen jääneet aineet voivat aiheuttaa joukon laatuongelmia ja jopa vaikuttaa päätelaitteiden pitkäaikaiseen vakaaseen toimintaan. Siksi jäännösten havaitsemisesta piirilevyn puhdistuksen jälkeen on tullut keskeinen keino valvoa tuotteiden laatua ja välttää mahdollisia riskejä.
1, PCB-levyjäämien vaarat: laatuvaara, jota ei voida jättää huomiotta
Puhdistuksen jälkeen jääneitä aineita voi olla jälkiä, mutta niillä voi olla moniulotteisia vaikutuksia painettujen piirilevyjen sähköiseen suorituskykyyn, mekaaniseen luotettavuuteen ja ympäristöön sopeutumiseen. Erityiset vaarat näkyvät pääasiassa seuraavissa kolmessa näkökohdassa:
Ensinnäkin sähköisessä toiminnassa on vika. Jäännösioniset aineet, kuten kloridi-ionit syövytysliuoksissa ja orgaaniset happo-ionit juotosvuotteessa, voivat muodostaa johtavia reittejä kosteissa ympäristöissä, mikä johtaa piirilevyn pinnan eristysresistanssin laskuun, vuotovirran lisääntymiseen, signaalin ylikuulumiseen ja jopa oikosulkuihin ja piirikomponenttien palamiseen vaikeissa tapauksissa. Ionittomat jäännökset (kuten rasva- ja hartsijäämät) voivat peittää siirtolinjojen tai tyynyjen pinnan, lisätä signaalin lähetyshäviöitä ja häiritä impedanssin sovitusta erityisesti korkean -taajuuden ja-nopeiden painetuissa piirilevyissä, joissa tällaisilla jäännöksillä on merkittävämpi vaikutus signaalin eheyteen.
Toiseksi mekaaninen luotettavuus heikkenee. Jäännösaineet voivat vahingoittaa piirilevyn ja komponenttien välistä liitoskohtaa. Esimerkiksi jäännösvirtaus voi syövyttää juotosliitoksia, mikä johtaa juotosliitoksen lujuuden heikkenemiseen. Ympäristörasituksen, kuten tärinän ja lämpötilan vaihtelun, alla juotosliitokset ovat alttiita halkeilemaan, mikä aiheuttaa piirin liitäntähäiriön. Jäljelle jääneet viskoosit aineet voivat lisäksi imeä pölyä ja epäpuhtauksia, jotka voivat kerääntyä ajan myötä ja vaikuttaa piirilevyjen lämmönpoistokykyyn, mikä nopeuttaa komponenttien ikääntymistä.
Lopulta sopeutumiskyky ympäristöön on heikentynyt. Ankarissa ympäristöissä, kuten korkeassa lämpötilassa, korkeassa kosteudessa ja suolasuihkussa, jäännös syövyttävät aineet voivat nopeuttaa PCB-alustojen ja kuparikalvojen hapettumista ja korroosiota, mikä lyhentää tuotteen käyttöikää. Jos esimerkiksi painetuissa piirilevyissä on kloridi-ioneja meriympäristöissä, se voi aiheuttaa vakavaa sähkökemiallista korroosiota ja johtaa piirien katkeamiseen, mikä voi aiheuttaa hengenvaarallisia vikoja painetuissa piirilevyissä ilmailuteollisuudessa, autoelektroniikassa ja muilla aloilla.
2, PCB-levyjäämien päätyypit ja lähteet
Jäämien tyypin ja lähteen selvittäminen on edellytys sopivien havaitsemismenetelmien valinnalle ja ongelmien tarkalle paikallistamiselle. Kemiallisten ominaisuuksien ja tuotantoprosessin mukaan PCB-puhdistuksen jälkeinen jäännös voidaan jakaa seuraaviin kolmeen luokkaan:
(1) Ionijäännös
Ionijäämät ovat enimmäkseen peräisin kemiallisista prosessointitekniikoista, ja niillä on vahva vesiliukoisuus ja johtavuus, jotka ovat sähkövikojen pääasiallisia syitä. Yleisiä tyyppejä ovat: jäännöskloridit, fluoridit ja sulfaatit (etsausliuoksesta) etsausprosessin jälkeen; Orgaaniset happo-ionit (kuten hartsihappo ja karboksylaatti), joita syntyy juoksutteen hajoamisesta hitsausprosessin jälkeen; Jäännösmetalli-ionit (kuten kupari-ionit, tina-ionit) galvanointiprosessin jälkeen. Tämän tyyppinen jäännös adsorboituu helposti piirilevyn pintaan tai rakoihin. Jos niitä ei poisteta perusteellisesti tavanomaisella puhdistuksella, ioneja vapautuu kosteuden muutosten aikana, mikä voi vahingoittaa eristyksen suorituskykyä.
(2) Ioniton jäännös
Ionittomat jäännökset koostuvat pääasiassa orgaanisista aineista, eivätkä ne ole johtavia, mutta ne voivat vaikuttaa piirilevyjen pintaominaisuuksiin ja sidosominaisuuksiin. Pääasiassa mukaan lukien: irrokejäämät ja hartsijätteet alustan käsittelyn aikana; Puhdistusprosesseissa käytetyt liuotinjäämät (kuten alkoholi- ja ketoniliuottimet); Hartsihartsi, vahakomponentit jne. juoksutena. Ionittomat jäännökset ovat yleensä erittäin viskoosisia ja tarttuvat helposti juotostyynyjen ja siirtolinjojen pintoihin. Ne eivät ainoastaan vaikuta myöhempiin kokoonpanoprosesseihin (kuten komponenttien epätarkkuuteen SMT:n aikana), vaan ne voivat myös estää lämmön haihtumista ja kiihdyttää paikallista lämpötilan nousua.
(3) Rakeinen jäännös
Rakeiset jäännökset kuuluvat fysikaalisiin epäpuhtauksiin, joita on monenlaisia lähteitä, mukaan lukien substraattipöly ja kuparifoliojäämät, joita syntyy piirilevyjen valmistusprosessien aikana; Pöly ja kuidut ympäristössä; Kuituhiukkaset irtoavat harjoista ja suodatinpuuvillasta puhdistuksen aikana. Jos tällaiset jäämät tarttuvat juotostyynyjen tai tappien väliin, ne voivat aiheuttaa virtuaalista juottamista ja huonon kosketuksen; Jos se joutuu tarkkuuskomponenttien, kuten sirujen ja kondensaattoreiden, sisälle, se voi myös aiheuttaa mekaanisia vikoja, erityisesti pienikokoisissa ja suuritiheyksisille piirilevyille.
3, PCB-jäännösten havaitsemisen valtavirran tekniikka ja sovellusskenaariot
Erityyppisille jäämille teollisuus on kehittänyt erilaisia kypsiä havaitsemistekniikoita, joista jokaisella on omat etunsa havaitsemisen tarkkuudessa, tehokkuudessa ja soveltuvissa skenaarioissa. Sovitusmenetelmät on valittava todellisten tarpeiden mukaan.
(1) Ionikromatografia: ionijäämien tarkka havaitseminen
Ionikromatografia on "kultastandardi" ionijäämien havaitsemiseksi. Jäännös-ionit erotetaan erotuskolonnissa ja analysoidaan sitten kvantitatiivisesti ionipitoisuuden suhteen käyttämällä ilmaisinta (kuten johtavuusdetektoria). Se voi havaita tarkasti erilaisia ioneja, kuten kloridi-ioneja ja orgaanisia happoradikaaleja, tunnistusrajalla jopa ppm tai jopa ppb.
Tämän tekniikan etu on laadullisten ja kvantitatiivisten menetelmien yhdistelmä. Se ei voi vain määrittää jäännösionien tyyppiä, vaan myös laskea tarkasti jäännösmäärän, mikä tekee siitä sopivan laadunvalvontaan vaikeissa skenaarioissa, kuten ilmailu- ja lääketieteellisten laitteiden painetuissa piirilevyissä. Testattaessa on välttämätöntä ensin uuttaa ionijäännökset PCB:n pinnalla käyttäen uuttoliuosta (kuten deionisoitua vettä) ja suorittaa sitten kromatografinen analyysi uuttoliuokselle. Tämä menetelmä on kuitenkin suhteellisen monimutkainen käyttää, ja sen havaitsemisjakso on pitkä (noin 1-2 tuntia yhtä testiä kohden), joten se sopii paremmin eränäytteiden testaukseen kuin online-reaaliaikaiseen testaukseen.
(2) Fourier-muunnos infrapunaspektroskopia: ei--ionisten tähteiden kvalitatiivinen analyysi
Fourier-muunnosinfrapunaspektroskopia määrittää jäännösaineiden kemiallisen rakenteen analysoimalla niiden infrapuna-absorptiospektrit ja tunnistaa sitten ei--ionisten jäännösten tyypit (kuten hartsi- ja liuotinjäämät). Periaatteena on, että eri orgaanisten aineiden funktionaaliset ryhmät, kuten hydroksyyli-, karbonyyli- ja bentseenirenkaat, absorboivat tiettyjä infrapunavalon aallonpituuksia. Vertaamalla standardispektrikirjastoon jäännöskomponentit voidaan tunnistaa nopeasti.
FTIR:n etuna on sen nopea havaitsemisnopeus (noin 5-10 minuuttia havaitsemista kohti), näytettä ei tarvitse tuhota ja se soveltuu ionittomien jäämien kvalitatiiviseen seulomiseen. Esimerkiksi, jos testauksen aikana havaitaan kolofonille tyypillinen absorptiohuippu piirilevyn pinnalta, voidaan todeta, että juotosmassajäännöstä ei ole poistettu kokonaan. Tällä menetelmällä on kuitenkin alhainen määrällinen tarkkuus, eikä se pysty laskemaan tarkasti jäännösmääriä. Sitä käytetään yleensä alustavana havainnointimenetelmänä ja yhdistettynä muihin tekniikoihin (kuten painomenetelmään) kvantitatiivisen analyysin aikaansaamiseksi.
(3) Optinen mikroskooppi ja pyyhkäisyelektronimikroskooppi: hiukkasjäämien visuaalinen havaitseminen
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), kun taas jälkimmäinen voi tarkkailla mikrometrin tai jopa nanometrin kokoisia hiukkasia. Se voi myös analysoida hiukkasten alkuainekoostumusta energiaspektrometrin avulla määrittääkseen jäämien lähteen (kuten kuparijätteet ja kuituhiukkaset).
Optinen mikroskooppi on helppokäyttöinen ja kustannustehokas{0}}, ja se sopii tuotantolinjojen nopeaan online-seulontaan. Se voi saavuttaa erän PCB-hiukkasten havaitsemisen automaattisten laitteiden avulla; SEM soveltuu erittäin-tarkkoihin skenaarioihin, kuten pienhiukkasten havaitsemiseen pienten piirilevyjen pinnalla tai hiukkasten koostumuksen ja lähteen analysointiin, mikä tarjoaa perustan puhdistusprosessien optimoinnille. SEM-laitteilla on kuitenkin korkeammat kustannukset ja alhaisempi tunnistustehokkuus, joten ne sopivat paremmin vaikeiden ongelmien vianmääritykseen ja prosessien optimointiin.
(4) Pintaeristysresistanssitesti: Epäsuora jäännösvaikutusten arviointi
Vaikka pinnan eristysresistanssitestaus ei suoraan havaitse jäämien tyyppiä ja sisältöä, sillä voidaan epäsuorasti arvioida jäännösten vaikutusta sähköiseen suorituskykyyn mittaamalla eristysresistanssi kahden pisteen välillä piirilevyn pinnalla. Tämä menetelmä simuloi todellista käyttöympäristöä (kuten korkean lämpötilan ja korkean kosteuden ympäristö), asettaa piirilevyn tiettyihin lämpötila- ja kosteusolosuhteisiin, käyttää tiettyä jännitettä ja seuraa eristysresistanssin muutostrendiä: jos vastus jatkaa laskuaan, se osoittaa, että jäännösaineet vapauttavat ioneja ja on olemassa eristysvaurion vaara.
SIR-testauksen etuna on, että se on lähellä käytännön sovellusskenaarioita ja voi intuitiivisesti heijastaa jäämien vaikutusta tuotteen luotettavuuteen, mikä tekee siitä sopivan laadunvarmistusmenetelmäksi. Tällä menetelmällä ei kuitenkaan voida määrittää tiettyä jäämän tyyppiä, ja se on yhdistettävä muihin havaitsemistekniikoihin ongelman perimmäisen syyn selvittämiseksi.
Piirilevyn puhdistuksen jälkeinen jäännösten havaitseminen on "viimeinen puolustuslinja" tuotteen luotettavuuden varmistamiseksi, ja sen tekninen taso vaikuttaa suoraan piirilevyjen laatuun ja käyttöturvallisuuteen. Kun piirilevyjä kehitetään kohti korkeaa tiheyttä, pienentämistä ja korkeaa luotettavuutta, jäännösten havaitsemisen on tasapainotettava korkeampi tarkkuus ja tehokkuus. Tulevaisuudessa on kaksi suurta suuntausta: toisaalta tunnistustekniikkaa päivitetään automaatioon ja älykkyyteen (kuten online-ionikromatografiailmaisulaitteet, jotka voivat toteuttaa reaaliaikaisen-seurannan ja automaattisen hälytyksen); Toisaalta tunnistus- ja puhdistusprosessit integroidaan syvästi, ja niissä on reaaliaikainen havaintotietojen palaute-ja puhdistusparametrien dynaaminen säätö, jolloin saadaan aikaan suljettu -silmukkaohjaus "tunnistuksen optimoinnin uudelleen havaitsemiseksi".