Piirilevyn puhdistus juottamisen jälkeen: Jäännös ja menetelmät

Piirilevy puhdistetaan vuotojäämien, ionikontaminaation ja hiukkasten poistamiseksi, jotka voivat aiheuttaa korroosiota, vuotovirtoja ja pitkäaikaisia ​​luotettavuusongelmia. Piirilevyn puhdistaminen on tärkeintä ennen konformaalista pinnoitusta, erittäin luotettavilla ja suuri-impedanssisilla piirilevyillä sekä matalan etäisyyden omaavien, hienojakoisten osien alla, joihin jäämiä kertyy. Kaikki piirilevyt eivät sitä tarvitse, sillä nykyaikaiset puhdistusta vaatimattomat prosessit on suunniteltu jättämään jälkeensä vaarattomia jäämiä, mutta kestävien piirilevyjen rakentamiseksi on tärkeää tietää, milloin ja miten puhdistaa. Tässä oppaassa selitetään, mitä jäämät tekevät, milloin puhdistusta tarvitaan, yleiset menetelmät ja miten puhtaus varmistetaan.

Mitä piirilevyjen puhdistus poistaa

Puhdistus on juottamisen jälkeen piirilevylle jääneiden prosessijäämien, pääasiassa juoksutusainejäämien, mutta myös ionikontaminaation, käsittelyöljyjen ja hiukkasten, poistamista.

Mistä jäännös tulee

Juote on välttämätöntä juottamisessa. Se puhdistaa metallin, jolloin juote kastuu, mutta jättää jälkeensä jäämiä. Juotteen koostumuksesta riippuen tämä jäännös vaihtelee vaarattomasta kalvosta aktiiviseen, hygroskooppiseen materiaaliin, joka vetää puoleensa kosteutta ja voi syövyttää. Lisää sormenjäljet, pöly ja käsittelystä syntyneet suolat, ja valmiissa piirilevyssä voi olla näkymätöntä, mutta sähköisesti merkittävää epäpuhtautta.

Siivoaminen harkittuna toimenpiteenä

Puhdistaminen on päätös, ei jälkikäteen mietitty asia, ja se riippuu käytetystä juoksutteesta, tuotteen luotettavuusvaatimuksista ja siitä, pinnoitetaanko piirilevy. Tuotantolinjalla puhdistus on integroitu piirilevykokoonpanon virtaukseen , ja menetelmä sovitetaan juoksutteeseen ja hyväksymisvaatimuksiin.

Miksi Flux-jäämät ovat ongelma

Jäämät eivät ole vain kosmeettisia. Väärään paikkaan jätetyt väärät jäämät aiheuttavat todellisia sähkö- ja mekaanisia vikoja.

Näistä salakavalin on sähkökemiallinen migraatio: esijännitteen ja kosteuden vaikutuksesta ionikontaminaatio saa vierekkäisten johtimien väliin kasvamaan johtavia dendriittejä, kunnes ne oikosulkeutuvat. Koska se kehittyy ajan myötä, piirilevy voi läpäistä tehtaan ja rikkoutua kuukausia myöhemmin kentällä. Ionijäämien aiheuttama pinnan eristysresistanssin heikkeneminen on mitattavissa oleva esiaste, minkä vuoksi puhtauteen suhtaudutaan vakavasti vaativissa piirilevyissä.

Ei-puhdistusfluksi: Tarvitseeko sinun silti puhdistaa?

Nykyaikaisessa kokoonpanossa käytetään paljon puhdasta juoksutetta, mikä herättää kysymyksen: jos se on puhdasta, miksi puhdasta ollenkaan?

No-clean-fluksi on kehitetty jättämään mahdollisimman vähän, olennaisesti ei-korrosoivaa jäämää, joka on turvallista jättää piirilevylle monissa sovelluksissa. Monissa kaupallisissa elektroniikkalaitteissa juuri näin käy, piirilevyä ei puhdisteta, ja se on kunnossa. Etiketti on tarkka aiotun käyttötarkoituksen mukaisesti.

Hienovaraista on, että "ei puhdistusta" oletetaan, että jäännös pysyy koskemattomana ja sovellus sietää sitä. Jos sen päälle levitetään konformaalipinnoite, sitä sekoitetaan toiseen fluksikemikaaliin tai rakennetaan erittäin luotettava tai suuri-impedanssinen piiri, jäännös voi loppujen lopuksi aiheuttaa ongelmia. Näissä tapauksissa jopa puhdistamaton piirilevy tulisi puhdistaa. Yleinen virhe on pitää "ei puhdistusta" "ei koskaan puhtaana".

Puhdistustarpeet juoksutusaineen tyypin mukaan

Juotettava juoksutusaine on suurin yksittäinen tekijä siinä, tarvitseeko piirilevy puhdistaa.

Vesiliukoinen fluksa on selkein tapaus: sen jäämät ovat aggressiivisia ja ne on aina poistettava vesipohjaisella puhdistuksella. Hartsifluksit jättävät jäämiä, jotka usein vaativat puhdistusta, erityisesti aktivoituneemmat lajikkeet. Puhdistamaton fluksa on poikkeus, joka yleensä pysyy käyttötarkoituksensa puitteissa. Tunnista ensin fluksa ja sovita sitten puhdistusvaihe siihen kontrolloidun piirilevyn kokoonpanon aikana.

Kun piirilevyn puhdistus on tarpeen

Useat tilanteet puoltavat vahvasti puhdistusta juoksutusaineen tyypistä riippumatta.

• Ennen konformaalista pinnoitusta. Pinnoitteen on tartuttava puhtaaseen pintaan, ja muuten sen alle voi kertyä jäämiä.
• Korkean luotettavuuden tuotteet. Lääketieteellinen, ilmailu- ja avaruusalan, autoteollisuuden turvallisuus- ja muu luokan 3 työ vaatii tyypillisesti puhdistusta ja puhtauden varmistamista.
• Hienojakoiset ja matalaväliset osat. Jäämiä on vaikea poistaa tiiviisti sijoitettujen tai matalavälysisten komponenttien alta, joten niihin on puututtava harkitusti.
• Korkean impedanssin tai korkeajännitteiset piirit. Pienillä vuotovirroilla on tässä merkitystä, joten pinnan puhtaus on kriittistä, myös herkissä analogisissa ja suurnopeusmallit.
• Sekafluksikemiat. Fluksien yhdistäminen voi luoda syövyttäviä jäämiä, vaikka ne eivät yksinään olisi syövyttäviä.

Nämä tekijät on parasta tunnistaa varhaisessa vaiheessa. Suunnittelu- ja prosessikatselmus voi havaita pinnoitevaatimuksen tai puhtauden kannalta kriittisen piirin ennen piirilevyn rakentamista, joten oikea puhdistusvaihe suunnitellaan eikä sitä löydetä myöhemmin.

Piirilevyjen puhdistusmenetelmien vertailu

Levyn puhdistamiseen on useita vakiintuneita tapoja, joista jokainen soveltuu tietyille jäämille ja määrille.

Penkkityöskentelyssä isopropyylialkoholi ja harja hoitavat useimpien tahranpoistoaineiden käytön. Tuotannossa vesipesujärjestelmä asianmukaisella huuhtelulla ja kuivauksella antaa yhdenmukaiset tulokset koko erän ajan. Vesipohjaisen puhdistuksen jälkeen levy on kuivattava kokonaan, koska loukkuun jäänyt kosteus on oma luotettavuusriskinsä. Menetelmän tulee sopia fluksin kemiaan; esimerkiksi vesiliukoinen fluks tarvitsee vesipohjaista puhdistusta.

Piirilevyn puhtauden tarkistaminen

Levyillä, joilla puhtaus on tärkeää, ei pelkästään puhdisteta, vaan myös tarkistetaan. Useat standardoidut testit mittaavat, kuinka puhdas levy todella on.

• Ionikontaminaation testaus. Mittaa piirilevyn kokonaisionijäämien määrän, nopea yleisen puhtausindikaattori.
• Ionikromatografia. Tunnistaa ja kvantifioi tiettyjä ionisia lajeja yksityiskohtaisen kuvan saamiseksi.
• Pinnan eristysresistanssi (SIR). Tarkistaa, eristääkö pinta edelleen lämmön ja kosteuden alla, ominaisuusjäännös heikkenee.

Nämä menetelmät on määritelty IPC:n testausmenetelmäkäsikirjassa, ja hyväksymisrajat on asetettu juotosstandardin tai omien spesifikaatioidesi mukaan. Määritellyn menetelmän käyttö tarkoittaa, että yhden laboratorion puhtaustulos on verrattavissa toiseen. Sama standardoidun testauksen periaate on piirilevyjen valmistuksen laadun perusta.

Penkki- vs. tuotanto-piirilevyjen puhdistus

Se, miten puhdistus tehdään, riippuu paljon mittakaavasta.

• Penkillä: IPA ja sivellin, huolellinen kuivaus ja visuaalinen tarkastus peittävät korjaukset ja prototyypit.
• Tuotannossa: Puhdistusvaihe on integroitu ja ohjattu, ja siinä käytetään yhdenmukaisia ​​kemiallisia menetelmiä, huuhtelua, kuivausta ja varmennusta.

Tuotantomenetelmällä on eniten merkitystä volyymien kasvaessa, koska puhtauden on oltava toistettavissa jokaisella levyllä, ei vain edessä olevalla. Tämä yhdenmukaisuus on osa luotettavaa suurten volyymien kokoonpanoa , jossa hallittu puhdistus- ja varmennusprosessi pitää luotettavuuden vakaana ensimmäisestä levystä viimeiseen. Lämpötilaltaan raskaat levyt, kuten metalliytimiset kokoonpanot , noudattavat samaa puhtauskuria.

Keskustele puhtausvaatimuksista

Piirilevyn puhdistaminen suojaa sitä korroosiolta, vuodoilta ja siirtymävaurioilta. Tämä on tärkeintä ennen pinnoitusta ja erittäin luotettavilla piirilevyillä, ja se varmistetaan standardoiduilla puhtaustesteillä. Sovita menetelmä juoksutteeseen, puhdista tarvittaessa ja varmista, että luotettavuus on vaakalaudalla. Voit lukea lisää Highleap Electronicsista ja kokoonpano- ja puhdistusprosesseistamme.

Usein Kysytyt Kysymykset

Miksi piirilevyä ylipäätään pitää puhdistaa?

Poistaakseen juoksutejäämiä ja ionikontaminaatiota, jotka voivat syövyttää kuparia, heikentää pinnan eristystä ja aiheuttaa vuotoja tai dendriittien aiheuttamia oikosulkuja ajan myötä. Puhdistus on myös välttämätöntä ennen konformaalipinnoitusta, joka ei tartu luotettavasti likaiseen pintaan. Puhdistuksen tarve riippuu juoksutteesta, sovelluksesta ja luotettavuusvaatimuksista.

Jos käytän puhdasta juoksutetta, pitääkö minun silti puhdistaa?

Usein ei, koska no-clean-jäämät on suunniteltu vaarattomiksi ja jätetään paikoilleen monissa kaupallisissa tuotteissa. Mutta puhdistus on silti tehtävä ennen konformaalisen pinnoitteen levittämistä, erittäin luotettaville tai korkean impedanssin omaaville piirilevyille ja flux-kemikaaleja sekoitettaessa. ”No clean” -menetelmässä oletetaan, että jäännös pysyy koskemattomana ja sovellus sietää sitä.

Mitä ongelmia flux-jäämät aiheuttavat?

Aktiivinen tai hygroskooppinen jäännös voi syövyttää kuparia ja johtoja, alentaa pinnan eristysvastusta ja jännitteen ja kosteuden vaikutuksesta aiheuttaa sähkökemiallista migraatiota, joka kasvattaa johtavia dendriittejä ja oikosulkee johtimet. Koska näitä kehittyy ajan myötä, saastunut piirilevy voi aluksi läpäistä testin ja myöhemmin rikkoutua kentällä.

Mitkä ovat yleisimmät tavat puhdistaa piirilevy?

Deionisoitu vesi saippuoijalla, liuotin, kuten isopropyylialkoholi, linjassa tai eränä käytettävät vesipesujärjestelmät ja ultraäänipuhdistus. Työpöytäkorjauksissa käytetään yleensä isopropyylialkoholia ja harjaa; tuotannossa käytetään kontrolloituja pesujärjestelmiä. Vesipohjaisen puhdistuksen jälkeen levy on kuivattava kokonaan kosteuden kertymisen välttämiseksi.

Milloin puhdistus on ehdottoman välttämätöntä?

Ennen konformaalista pinnoitusta, erittäin luotettavilla (luokka 3) tuotteilla, hienojakoisten tai matalavälisten osien alla, joihin jäämiä voi kertyä, korkeaimpedanssisilla tai korkeajännitepiireillä, joissa vuodolla on merkitystä, ja aina, kun fluksikemikaaleja sekoitetaan. Näissä tapauksissa puhdistus tulisi suunnitella prosessiin eikä jättää väliin.

Miten varmistat, että lauta on puhdas?

Standardoiduilla testeillä: ionikontaminaation testaus kokonaismittausta varten, ionikromatografia tiettyjen lajien tunnistamiseksi ja pinnan eristysresistanssi sen varmistamiseksi, että pinta eristää edelleen lämmön ja kosteuden alaisena. Näissä käytetään määriteltyjä testausmenetelmiä, joiden hyväksymisrajat perustuvat juotosstandardiin tai asiakkaan eritelmiin.

Voiko ultraäänipuhdistus vahingoittaa komponentteja?

Se voi vaikuttaa herkkiin osiin ja hienoihin sisäisiin johtimiin, joten sitä on käytettävä varoen eikä se sovi kaikkiin kokoonpanoihin. Se on erittäin tehokas jäämien poistamisessa, mutta piirilevyn komponenttien on oltava sopivia sille. Epävarmoissa tapauksissa vesipesu tai liuotinmenetelmä on hellävaraisempi.

Ratkaiseeko juoksutusaineen tyyppi sen, onko minun puhdistettava?

Pääosin kyllä. Vesiliukoinen (orgaaninen happo) juoksute jättää aggressiivisen jäämän, joka on aina poistettava vesipohjaisella puhdistusaineella. Myös hartsijuoksutteet, erityisesti aktivoidut lajikkeet, vaativat yleensä puhdistusta. Puhdistamaton juoksute voi tyypillisesti jäädä paikoilleen aiottuun käyttötarkoitukseen. Tunnista ensin juoksute ja valitse sitten sille sopiva puhdistusmenetelmä.

Mitä tapahtuu, jos pinnoitan laudan puhdistamatta sitä ensin?

Konformaalipinnoite ei välttämättä tartu kunnolla ja voi jäädä jäämiä levyä vasten, missä se jatkaa kosteutta keräämistä ja korroosiota. Tuloksena voi olla heikko pinnoitteen suorituskyky ja luotettavuusongelmia, joita on vaikea korjata myöhemmin. Puhdistus ennen pinnoitusta on yksi tärkeimmistä syistä puhdistaa ylipäätään.

Onko puhdistaminen tärkeämpää tiheästi käsitellyille levyille?

Kyllä. Hienojakoiset ja matalaväliset osat jättävät vähän tilaa, joten jäämiä jää loukkuun niiden alle, mistä niitä on vaikea poistaa, ja lähelle tiiviisti sijoitettuja johtimia. Tiheillä tai suuri-impedanssisilla piirilevyillä, kuten monilla suurnopeus- ja RF-asetelmilla, nämä jäämät aiheuttavat todennäköisemmin vuotoja tai siirtymiä, joten harkitulla puhdistamisella ja tarkistamisella on suurempi merkitys.