PCb-de tootmis- ja monteerimisprotsessis on puhastustehnoloogia peamine lüli toote jõudluse ja töökindluse tagamiseks. Olenemata sellest, kas tegemist on jääkide puhastamisega pärast substraadi töötlemist ja söövitamist või jootevoo eemaldamist pärast keevitamist, võivad mittetäieliku puhastamise tagajärjel tekkinud jäägid põhjustada mitmeid kvaliteediprobleeme ja isegi mõjutada lõppseadmete pikaajalist stabiilset{1}}tööd. Seetõttu on pärast trükkplaadi puhastamist jääkide tuvastamisest saanud tootekvaliteedi kontrollimise ja võimalike riskide vältimise põhivahend.
1, PCB-plaadi jääkide ohud: kvaliteedioht, mida ei saa eirata
Pärast puhastamist võib jääkaineid olla jälgi, kuid neil võib olla mitmemõõtmeline mõju trükkplaatide elektrilisele jõudlusele, mehaanilisele töökindlusele ja keskkonnaga kohanemisele. Konkreetsed ohud kajastuvad peamiselt järgmises kolmes aspektis:
Esiteks on tegemist elektrilise talitlushäirega. Ioonsed jääkained, nagu kloriidioonid söövituslahustes ja orgaanilised happeioonid jootevoos, võivad moodustada juhtivaid radu niiskes keskkonnas, mis põhjustab trükkplaadi pinnal isolatsioonitakistuse vähenemise, lekkevoolu suurenemise, signaali läbirääkimise ja isegi lühiste ja ahelakomponentide läbipõlemise rasketel juhtudel. Mitteioonsed jäägid (nagu rasva- ja vaigujäägid) võivad katta ülekandeliinide või -patjade pinda, suurendada signaali edastuskadusid ja häirida impedantsi sobitamist, eriti kõrge sagedusega ja suure kiirusega trükkplaatidel, kus sellised jäägid mõjutavad signaali terviklikkust rohkem.
Teiseks väheneb mehaaniline töökindlus. Jääkained võivad kahjustada trükkplaadi ja komponentide vahelist liidest. Näiteks võib jääkvoog söövitada jooteühendusi, mis viib jooteühenduse tugevuse vähenemiseni. Keskkonnamõjude (nt vibratsiooni ja temperatuuri tsüklite) korral võivad jooteühendused praguneda, põhjustades vooluringi ühenduse rikke. Lisaks võivad viskoossete ainete jäägid adsorbeerida ka tolmu ja lisandeid, mis võivad aja jooksul koguneda ja mõjutada trükkplaatide soojuse hajumist, kiirendades komponentide vananemist.
Lõpuks on keskkonnaga kohanemisvõime halvenenud. Karmides keskkondades, nagu kõrge temperatuur, kõrge õhuniiskus ja soolapihustus, võivad söövitavate ainete jäägid kiirendada trükkplaatide ja vaskfooliumide oksüdeerumist ja korrosiooni, lühendades toote kasutusiga. Näiteks kui merekeskkonnas on trükkplaatides kloriidioonide jääke, võib see põhjustada tõsist elektrokeemilist korrosiooni ja vooluahela katkemist, mis võib põhjustada trükkplaatide surmavaid rikkeid kosmosetööstuses, autoelektroonikas ja muudes valdkondades.
2, PCB-plaatide jääkide peamised liigid ja allikad
Sobivate tuvastamismeetodite valimise ja probleemide täpse asukoha määramise eelduseks on jääkide tüübi ja allika selgitamine. Vastavalt keemilistele omadustele ja tootmisprotsessile võib trükkplaadi puhastamise järgsed jäägid jagada kolme kategooriasse:
(1) Ioonne jääk
Ioonilised jäägid pärinevad enamasti keemiliste töötlemismeetoditest ning neil on tugev vees lahustuvus ja juhtivus, mis on elektririkkete peamised põhjused. Levinud tüübid on järgmised: jääkkloriidid, fluoriidid ja sulfaadid (söövituslahusest) pärast söövitusprotsessi; orgaanilised happeioonid (nagu kampolhape ja karboksülaat), mis tekivad voo lagunemisel pärast keevitusprotsessi; Metalli jääkioonid (nagu vaseoonid, tinaioonid) pärast galvaniseerimist. Seda tüüpi jäägid adsorbeeruvad kergesti trükkplaadi pinnale või vahedesse. Kui neid tavapärase puhastamisega põhjalikult ei eemaldata, eralduvad ioonid niiskuse muutumise ajal, mis võib kahjustada isolatsiooni jõudlust.
(2) Mitteioonne jääk
Mitteioonsed jäägid koosnevad peamiselt orgaanilistest ainetest ja neil puudub juhtivus, kuid need võivad mõjutada trükkplaatide pinnaomadusi ja liimimisvõimet. Peamiselt sisaldab: substraadi töötlemisel tekkinud eraldusainete jäägid ja vaigujäätmed; puhastusprotsessides kasutatavad lahustid (nt alkohol ja ketoonlahustid); Kampol vaik, vaha komponendid jne räbustis. Mitteioonsed jäägid on tavaliselt väga viskoossed ja kleepuvad kergesti jootepatjade ja ülekandeliinide pindadele. Need ei pruugi mitte ainult mõjutada järgnevaid montaažiprotsesse (nagu komponentide ebatäpne positsioneerimine SMT ajal), vaid takistada ka soojuse hajumist ja kiirendada kohalikku temperatuuri tõusu.
(3) Granuleeritud jääk
Granuleeritud jäägid kuuluvad mitmesuguste allikatega füüsikaliste lisandite hulka, sealhulgas trükkplaatide tootmisprotsesside käigus tekkiv substraaditolm ja vaskfooliumijäätmed; Tolm ja kiud keskkonnas; Puhastusprotsessi käigus eralduvad kiuosakesed harjadest ja puuvillast. Kui sellised jäägid kleepuvad jootepatjade või tihvtide vahele, võivad need põhjustada virtuaalset jootmist ja halba kontakti; Kui see satub täppiskomponentide (nt kiibid ja kondensaatorid) sisemusse, võib see põhjustada ka mehaanilisi rikkeid, eriti miniatuursete ja suure tihedusega trükkplaatide puhul.
3, PCB jääkide tuvastamise tavatehnoloogia ja rakendusstsenaariumid
Erinevat tüüpi jääkide jaoks on tööstus välja töötanud erinevad küpsed avastamistehnoloogiad, millest igaühel on tuvastamise täpsuse, tõhususe ja rakendatavate stsenaariumide osas oma eelised. Sobitamismeetodid tuleb valida vastavalt tegelikele vajadustele.
(1) Ioonkromatograafia: ioonsete jääkide täpne tuvastamine
Ioonkromatograafia on ioonjääkide tuvastamise "kuldstandard". Jääkioonid eraldatakse eralduskolonniga ja seejärel analüüsitakse ioonide kontsentratsiooni kvantitatiivselt, kasutades detektorit (näiteks juhtivuse detektorit). See suudab täpselt tuvastada mitmesuguseid ioone, nagu kloriidioonid ja orgaanilised happeradikaalid, tuvastamispiiriga kuni ppm või isegi ppb.
Selle tehnoloogia eeliseks on kvalitatiivsete ja kvantitatiivsete meetodite kombinatsioon. See ei suuda mitte ainult määrata jääkioonide tüüpi, vaid ka täpselt arvutada jääkkoguse, muutes selle sobivaks kvaliteedikontrolliks karmides stsenaariumides, nagu kosmose- ja meditsiiniseadmete trükkplaadid. Katsetamisel on vaja esmalt ekstraheerida ioonsed jäägid pcb pinnal, kasutades ekstraheerimislahust (näiteks deioniseeritud vett) ja seejärel teha ekstraheerimislahuse kromatograafiline analüüs. Selle meetodi kasutamine on aga suhteliselt keeruline ja sellel on pikk tuvastamise tsükkel (umbes 1-2 tundi ühe testi kohta), mistõttu see sobib paremini partii proovivõtu testimiseks, mitte veebipõhiseks reaalajas testimiseks.
(2) Fourier' teisenduse infrapunaspektroskoopia: mitteioonsete jääkide kvalitatiivne analüüs-
Fourier' teisenduse infrapunaspektroskoopia määrab jääkainete keemilise struktuuri, analüüsides nende infrapunakiirguse neeldumisspektreid, ja seejärel tuvastab mitteioonsete jääkide tüübid (nagu kampol ja lahustijäägid). Põhimõte seisneb selles, et erinevate orgaaniliste ainete funktsionaalrühmad, nagu hüdroksüül-, karbonüül- ja benseenitsüklid, neelavad infrapunavalguse kindlaid lainepikkusi. Võrreldes standardse spektraalraamatukoguga, saab jääkkomponente kiiresti tuvastada.
FTIR-i eelis seisneb selle kiires tuvastamiskiiruses (umbes 5-10 minutit tuvastamise kohta), proovide hävitamise vajaduse puudumises ja sobivuses mitteioonsete jääkide kvalitatiivseks skriinimiseks. Näiteks kui testimise käigus leitakse trükkplaadi pinnalt kampolile iseloomulik neeldumispiik, saab kindlaks teha, et jootevoo jääk ei ole täielikult eemaldatud. Sellel meetodil on aga madal kvantitatiivne täpsus ja see ei suuda jääksummasid täpselt arvutada. Seda kasutatakse tavaliselt eeltuvastusmeetodina ja kombineeritakse teiste tehnikatega (nt kaalumeetod), et saavutada kvantitatiivne analüüs.
(3) Optiline mikroskoop ja skaneeriv elektronmikroskoop: tahkete osakeste jääkide visuaalne tuvastamine
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), samas kui viimane saab jälgida mikromeetri või isegi nanomeetri suurusi osakesi. Samuti saab see analüüsida osakeste elementaarset koostist energiaspektromeetri abil, et määrata kindlaks jääkide (nagu vasepuru ja kiuosakesed) allikas.
Optilist mikroskoopi on lihtne kasutada ja{0}}kuluefektiivne ning see sobib tootmisliinide kiireks veebis läbivaatamiseks. See võib saavutada partii pcb osakeste tuvastamise automatiseeritud seadmete abil; SEM sobib suure täpsusega-stsenaariumide jaoks, nagu peente osakeste tuvastamine miniatuursete trükkplaatide pinnal või osakeste koostise ja allika analüüsimine, luues aluse puhastusprotsesside optimeerimiseks. SEM-seadmetel on aga kõrgemad kulud ja madalam tuvastamise efektiivsus, mistõttu need sobivad paremini keeruliste probleemide tõrkeotsinguks ja protsesside optimeerimiseks.
(4) Pinna isolatsioonitakistuse test: jääkmõjude kaudne hindamine
Kuigi pinnaisolatsioonitakistuse testimine ei tuvasta otseselt jääkide tüüpi ja sisaldust, saab see kaudselt hinnata jääkide mõju elektrilisele jõudlusele, mõõtes isolatsioonitakistust trükkplaadi pinnal kahe punkti vahel. See meetod simuleerib tegelikku kasutuskeskkonda (nagu kõrge temperatuur ja kõrge õhuniiskus), asetab trükkplaadi kindlate temperatuuri- ja niiskustingimuste alla, rakendab teatud pinget ja jälgib isolatsioonitakistuse muutuste trendi: kui takistus väheneb jätkuvalt, näitab see, et jääkained vabastavad ioone ja isolatsiooni rikke oht.
SIR-testimise eeliseks on see, et see on lähedane praktilistele rakendusstsenaariumidele ja suudab intuitiivselt kajastada jääkide mõju toote töökindlusele, mistõttu on see sobiv kvaliteedikontrolli meetodina. Selle meetodi abil ei saa aga kindlaks määrata konkreetset jäägi tüüpi ja probleemi algpõhjuse täpsemaks kindlakstegemiseks tuleb seda kombineerida teiste tuvastamismeetoditega.
Jääkide tuvastamine pärast trükkplaadi puhastamist on "viimane kaitseliin" toote töökindluse tagamiseks ning selle tehniline tase mõjutab otseselt trükkplaatide kvaliteeti ja kasutusohutust. Kuna PCB on arenenud suure tiheduse, miniatuursuse ja suure töökindluse suunas, peab jääkide tuvastamine tasakaalustama suurema täpsuse ja tõhususe. Tulevikus on kaks peamist suundumust: ühelt poolt uuendatakse tuvastustehnoloogiat automatiseerimisele ja intelligentsusele (nagu on-line ioonkromatograafia tuvastusseadmed, mis võimaldavad saavutada reaalajas-seire ja automaatse häire); Teisest küljest on tuvastamis- ja puhastusprotsessid sügavalt integreeritud, tuvastusandmete reaalajas tagasisidega-ja puhastusparameetrite dünaamiline reguleerimine, mis saavutab "tuvastuse optimeerimise uuesti tuvastamise" suletud-ahela kontrolli.