PCB离子污染测试

PCB 离子污染

大约 15% 的 PCBA 故障是由污染引起的。离子污染会导致导致 PCB 缺陷的多种问题。在完成组装之前测试裸板的离子污染可降低由污染物引起的缺陷风险。本指南将介绍离子污染、它导致的问题以及制造商如何进行离子污染测试。

什么是 PCB 中的离子污染？

当干扰可靠性和功能的离子残留物留在完整的 PCB 上时，就会发生离子污染。离子残基包含在溶液中时变得导电的原子或分子。暴露在湿气中会使离子残基解离成带负电或带正电的元素，从而改变溶液的整体电导率。

PCB 也可能有非离子污染，其中包括非离子残留物。非离子残留物不具有导电特性，因此它们通常可以在生产和组装后保留在 PCB 上。因此，大多数制造商在检查电路板的清洁度时都会关注离子污染。生产过程中影响PCB元件的离子残留物包括：

• 盐
• 无机和有机酸
• 乙醇胺
• 汗水
• 助焊剂活化剂
• 电镀化学品

离子污染有两个常见的来源：

• 裸板清洁度不足： 许多离子污染物来自电路板本身。电路板制造过程以及环境暴露可能会留下颗粒残留物、油、盐和灰尘等残留物。在将组件添加到裸板之前，制造商必须确保在生产过程的先前步骤中没有留下任何污染物。
• 使用腐蚀性化学物质： 铜蚀刻液、水溶性焊接化学物质和其他类型的腐蚀性化学物质会留下残留物，如果清洗不当，会改变电路板的导电性。

离子残基会导致什么问题？

当制造商未能去除多余的离子残留物时，可能会出现以下问题：

• 腐蚀： 大多数PCB最终会因其金属材料而腐蚀。但是，与 PCB 的预期寿命相比，离子污染会导致腐蚀的时间更短。腐蚀是指氧与金属结合并产生锈蚀的过程。当水分与离子残留物接触时，短路的风险就会增加。腐蚀金属剥落，失去 PCB 正常运行所需的化学特性。
• 树突生长： 在枝晶生长期间，导电金属薄片或枝晶通过受直流偏压影响的电解溶液在 PCB 上生长。当阻焊层中的孔保留助焊剂或其他离子残留物时，枝晶会很快出现。当枝晶相互接触时，可能会出现短路和间歇运行等缺陷。
• 电化学迁移： 电化学迁移也涉及枝晶，但特别是当它们在介电材料上生长时。由于枝晶是由导电离子形成的，它们可以引导不同于 PCB 预期设计的电流。枝晶生长会导致电化学迁移，从而产生完全或间歇性故障。枝晶生长和电化学迁移密切相关，往往同时发生。

离子污染测试中使用的清洁度测量

为了确保离子残留不会缩短 PCB 的使用寿命，许多制造商已经在制造过程中清洁了电路板。离子污染测试可让制造商确定他们在生产过程中是否使用了足够的清洁技术。用于检测离子污染的清洁度测试方法包括：

• 批量式水清洗系统的电阻率测试： 用于清洁 PCB 的系统通常来自内置电阻率测量工具。虽然这些结果不能用于满足 IPC 标准，但它们可以帮助您深入了解清洁系统的有效性。
• 溶剂提取物 (ROSE) 电阻率测试： ROSE 测试可检测可能导致污染的大量离子。零离子或类似类型的离子测试单元将 PCB 上的离子吸入溶剂溶液中。该测试以每平方英寸的体积离子形式测量结果。
• 修改后的 ROSE 测试： 修改后的 ROSE 测试在标准 ROSE 测试中增加了热提取方法。它仍然涉及吸收大量离子的溶剂。然而，不是在标准条件下将离子抽出，而是将 PCB 和溶剂溶液暴露在高温下。然后，该解决方案将通过离子仪式设备进行测试。
• 离子色谱测试： 离子色谱测试涉及与改进的 ROSE 测试类似的热萃取方法。提取后，溶液在离子色谱仪测试单元中进行测试。该测试的结果提供了有关样品中特定离子种类和每种离子每平方英寸水平的信息。

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