Анализа јонске контаминације ПЦБ-ом

Анализа јонске контаминације ПЦБ-а помаже произвођачима оригиналне опреме (OEM) да утврде да ли екстраховабилни јонски остаци који су остали на голој штампаној плочи или склопљеној ПЦБ плочи могу допринети струји цурења, корозији, електрохемијској миграцији или смањеном отпорности површинске изолације под утицајем влаге и електричног преднапона. За тим за набавку или квалитет, корисно питање није само „Да ли ПЦБ пролази тест чистоће?“, већ која је метода испитивања одговарајућа, одакле може потицати контаминација и који су докази о производњи потребни пре одобравања добављача.

Компанија Highleap Electronics производи голе штампане плоче (PCB) и склопове са попуњеним плочама (PCB) у Кини, што обухвата израду, набавку компоненти, SMT/THT монтажу, инспекцију и функционално тестирање дефинисано пројектом. За купце којима је потребно испитивање јонске чистоће PCB плоча или формални извештај о контаминацији, метода испитивања, план узорковања, основа прихватања и да ли је потребна специјалистичка лабораторијска анализа треба да се договоре током инжењерског прегледа. Објављене производне могућности PCB/PCBA плоча не треба мешати са тврдњом да се сваки ROSE, јонска хроматографија или SIR тест обавља интерно.

Анализа јонске контаминације ПЦБ-а: Када је потребна произвођачима оригиналне опреме

Анализа јонске контаминације ПЦБ-а мери или идентификује јонизабилне остатке који могу остати након израде, лемљења, чишћења, прераде или руковања. Посебно је релевантна када склоп има фини размак између проводника, осетљива кола високе импедансе, висок електрични напоран рад, изложеност кондензацији или захтевне захтеве за поузданост производа. Анализа се може извршити на голим ПЦБ-има, склопљеним плочама, репрезентативним узорцима или наменским тест возилима у складу са циљем.

Штампана плоча може изгледати чисто и проћи тестове континуитета, а да и даље садржи остатке који нису видљиви нормалним прегледом. Уз довољну влагу и електрично поље, мобилне јонске врсте могу допринети повећаном цурењу, електрохемијској корозији или формирању проводљивих дендрита. Насупрот томе, детекција јонског остатка не значи аутоматски да ће производ отказати: врста остатка, локација, растворљивост, влажност, размак између проводника, радни напон и заштитни дизајн су све важни.

На пример, компактни индустријски контролер може поставити аналогни улаз високе импедансе близу густо насељеног QFN-а, или изолована комуникациона плоча може радити у влажним ормарићима опреме. Мала количина штетних остатака заробљених испод компоненте са малим растојањем може бити релевантнија за њен механизам квара него већа количина распоређена по доброћудном подручју. Зато просечна вредност чистоће једне плоче није универзална процена поузданости.

Хајлипове услуге израде штампаних плоча (PCB) и SMT и производња PCBA плоча кроз рупе покривају обе главне фазе у којима се морају узети у обзир ризици чистоће. Произвођач оригиналне опреме (OEM) стога може заједно да разговара о стању голе плоче, материјалима за лемљење, приступу чишћењу и коначном пријему, са дефинисаним одговорностима за конкретну израду.

Када купац треба да захтева тестирање јонске контаминације?

• Представљање новог производа: квалификујте процес лемљења и чишћења пре поновљених поруџбина, посебно за компоненте са финим кораком или малим одстојањем.
• Пренос добављача или процеса: упоредите нову фабрику штампаних плоча, пасту за лемљење, флукс, хемикалију за чишћење или локацију склапања са одобреном основном линијом.
• Истрага квара: процените могуће доприносе остатака када постоје цурења повезана са влагом, повремени кварови, корозија или проблеми са електрохемијском миграцијом.
• Ослобађање пре наношења премаза: процените припрему површине пре наношења конформног премаза који би могао да ограничи накнадно чишћење или поновну обраду.
• Контрола квалитета специфична за купца: обезбедити дефинисан запис о чистоћи или резултат независне лабораторије када је то потребно у спецификацији набавке.

Циљ одређује одговарајућу услугу. Рутински план осигурања квалитета штамбаних плоча може захтевати праћење трендова, док испитивање повратних информација на терену може захтевати циљану идентификацију јона, визуелни преглед, локализацију квара и доказе о поузданости у условима животне средине. То су различити обимови испитивања и не треба их наводити као да су заменљиви.

ROSE наспрам јонске хроматографије наспрам SIR: Избор правог теста

ROSE показује ниво екстраховане јонизабилне контаминације у опсегу; јонска хроматографија идентификује и квантификује одабране јонске врсте; испитивање површинске изолационе отпорности (SIR) процењује електрично понашање под одређеним условима. Они одговарају на различита питања. Технички исправна анализа јонске контаминације PCB-а може користити једну методу или комбинацију, у зависности од тога да ли је произвођачу оригиналне опреме потребно праћење процеса, идентификација извора или доказ о електричним перформансама.

Шта заправо мери PCB ROSE тест?

Тестирање отпорности екстракта растварача (ROSE) екстрахује растворљиве јонизабилне супстанце у одређени систем растварача и мери проводљивост или отпорност екстракта. Резултат се често изражава као микрограми еквивалента натријум-хлорида по квадратном центиметру (µg NaCl еквивалент/cm²) . То је јединица електричне еквиваленције, а не доказ да плоча садржи натријум хлорид. Резултати зависе од услова екстракције, подешавања инструмента, прорачуна површине узорка и остатака који су доступни растварачу.

Метода IPC-TM-650 2.3.25 експлицитно третира ROSE као алат за контролу процеса, а не као предиктор поузданости . Такође упозорава да различити инструменти и приступи екстракцији могу дати резултате који нису директно заменљиви. Њена документована ограничења укључују неприступачну, нерастворљиву или непотпуно екстраховану контаминацију. Погледајте званичну IPC ROSE методу испитивања.

Када јонска хроматографија додаје вредност?

Јонска хроматографија може да идентификује одабране врсте као што су хлорид, бромид, натријум, калијум, амонијум и неке слабе органске киселине, у зависности од аналитичке методе и панела за детекцију. То помаже инжењерима да истраже да ли остаци могу бити повезани са флуксом за лемљење, неадекватним испирањем, хемикалијом за обраду или руковањем. Посебно је корисна када купцу треба извештај о специфичним јонима, а не број проводљивости у расутом стању. Поступак екстракције и јединице за извештавање морају се забележити јер различити услови опоравка утичу на резултат.

Када је SIR или електрохемијско миграционо испитивање прикладно?

За производ чији је главни ризик електрично цурење услед влажности и преднапона, SIR или дефинисана студија електрохемијске миграције могу пружити директније релевантне доказе него само мерење остатака у расутом стању. Такве евалуације користе репрезентативне материјале, обрасце проводника или возила за тестирање производа под одређеним условима напрезања. Нормалан функционални тест при укључивању не може их заменити, а резултат SIR-а из једне комбинације материјала/процеса не треба генерализовати на сваки будући дизајн.

Где јонска контаминација улази у израду и склапање штампаних плоча

Најбољи план контроле контаминације идентификује где се остаци могу унети и када се још увек могу уклонити. Израда голих плоча и производња штампаних плоча имају различите хемијске улазе и геометрије. Преглед само финалне плоче може оставити произвођача без довољно доказа за лоцирање проблема.

Лемљење без чистог лемљења и даље захтева квалификацију процеса

„Без чишћења“ описује намеравано лемљење коришћењем компатибилних материјала и услова; то не значи да су сви преостали остаци безопасни у сваком окружењу производа. Активација флукса, термичка историја рефлукса, запремина лемне пасте, ручна прерада, одстојање компоненти и накнадно излагање влази могу утицати на понашање остатака. Прање без валидиране методе такође може погоршати ствари ширењем остатака или задржавањем течности за чишћење испод компоненти.

Практични преглед штампаних плоча и склопова помоћу методе DFM требало би да укаже на веома ниско растојање компоненти, густа кола високе импедансе, неприступачне зоне прања и задржавање премаза пре пилотске производње. Инжењери производње тада могу да одлуче да ли је прикладан приступ без чишћења, квалификовани корак чишћења, циљано локално чишћење или додатно испитивање. Одговор мора да прати захтеве материјала и производа, а не универзално правило.

Зашто AOI, рендгенска инспекција и инспекција премаза нису тестови контаминације

AOI и рендгенска инспекција подржавају провере лемљења и израде; оне саме по себи не могу да утврде јонску чистоћу. Плоча може имати одлично видљиве лемне спојеве, а и даље садржати растворљиве остатке. Слично томе, конформни премаз је корак заштите животне средине, а не замена за одговарајућу припрему површине. Ако је контаминација присутна пре премазивања, премаз је не неутралише аутоматски.

Завршно функционално тестирање штампане плоче (PCBA) је важно за верификацију договореног електричног понашања, али кратак тест на собној температури можда неће открити механизам квара изазваног влагом. За сензорске плоче високе импедансе, индустријске контролере и електронику намењену за влажну употребу, квалификациони приступ треба да повеже контроле чишћења са електричним и еколошким доказима релевантним за примену.

Захтеви за чистоћу IPC-а и план прихватања производње

Не постоји јединствени универзални ROSE број који доказује да су сви PCB-ови или PCBA-ови поуздани. Историјска бројка од 1.56 µg NaCl еквивалента/цм² се и даље среће у застарелим цртежима и листама за набавку, али коришћење само тог прага као доказа поузданости процеса или крајњег производа није технички оправдано. Модерно прихватање чистоће је боље засновано на квалификованом производном процесу, важећој ревизији уговора и стандарда, као и објективним доказима који одговарају ризику дизајна.

МПК листе IPC-TM-650 2.3.25D за ROSE и 2.3.28B за јонску хроматографију; related IPC-TM-650 2.6.3 methods address surface insulation or moisture/insulation resistance. In applying ИПЦ Ј-СТД-001 requirements, the purchaser and assembler should specify the applicable revision, customer exceptions, sampling approach and acceptable evidence. A laboratory test-method number defines how an analysis is performed; it does not automatically establish a pass/fail value for every product.

Функционалну секвенцу контроле чистоће за NPI и поновљене поруџбине

1. Класификујте ризик. Документујте размак између проводника, електричну преднапонску напонску вредност, изложеност влази/кондензацији, релевантне стандарде производа и сваку историју цурења или корозије.
2. Идентификујте процес који се квалификује. Дефинишите снабдевање голом плочом, флукс и пасту за лемљење, профил рефлукса, операције проласка кроз рупе, хемију за чишћење, поновну обраду, руковање и планирану заштитну завршну обраду.
3. Изаберите доказе за тестирање. Користите ROSE за одговарајуће праћење процеса, јонску хроматографију када је идентитет остатака важан и SIR/друге доказе о утицају животне средине када се мора утврдити електрична поузданост у условима влаге и пристрасности.
4. Поставите репрезентативни план узорка. Договорите се о количини узорка, фази израде, подручју екстракције, локацији или возилу за тестирање, учесталости и потребном независном испитивању; немојте претпостављати да свака склопљена плоча пролази кроз деструктивну анализу или анализу екстракцијом растварачем.
5. Прегледајте неуспехе и промене процеса. Испитајте трендове ван контроле, промене у флуксу, средству за чишћење, добављачу штампаних плоча, методи прераде или геометрији компоненти и документујте корективне мере пре пуштања у рад.

За поновљене индустријске програме производње штампаних плоча (PCB) , користан извештај о чистоћи треба да идентификује број дела и ревизију PCB/PCBA, узорак/партију, методу испитивања и ревизију, лабораторију или инструмент, услове екстракције, израчунату површину узорка, измерене резултате и јединице, наведене границе, одступања и распоред. Тамо где се користи IC, наведите јонске врсте и границе детекције/извештавања. Тамо где се користи SIR, забележите његово релевантно напрезање околине и електричне услове испитивања.

Ови записи помажу менаџеру квалитета да упореди будућу производњу са истом квалификованом основном линијом . Такође спречавају уобичајену грешку при куповини: поређење два нумеричка ROSE резултата добијена коришћењем различитих система екстракције као да су директно заменљиви.

Преглед чистоће јона на штампаним плочама и захтев за понуду за производњу помоћу компаније Highleap

Хајлип може да разговара о јонској контаминацији и захтевима за чишћење као део упита за израду штампаних плоча (PCB) или производњу штампаних плоча по систему „кључ у руке“. Наш утврђени обим услуга обухвата производњу штампаних плоча (PCB), набавку компоненти, SMT/THT монтажу, инспекцију и функционалне тестове дефинисане пројектом. Ако ваш пројекат захтева одређени ROSE извештај, профил јонске хроматографије, SIR студију или акредитовану лабораторију треће стране, његова доступност, начин испитивања, трошкови и основа прихватања морају бити потврђени пре него што се наручи.

За купце који обједињују испоруку голих плоча и склапање електронике, склапање штампаних плоча по принципу „кључ у руке“ са набавком компоненти пружа практичан начин за усклађивање ревизије плоче, процеса лемљења, тестирања склапања и захтева за чистоћу специфичних за пројекат у једном производном пакету. То не елиминише потребу за планом тестирања који је одобрио купац или еколошком квалификацијом.

Шта послати за понуду за анализу јонске контаминације ПЦБ-ом

• Датотеке дизајна: Gerber/ODB++ или еквивалент, цртеж израде, слагање и завршна обрада штампаних плоча; BOM, подаци о центроиду и цртежи склопа ако је производ попуњен.
• Циљ анализе: рутинско праћење чистоће, квалификација новог процеса, сумња на квар на терену, прихватање голе плоче, пуштање у рад пре премазивања или извештај који захтева купац.
• Тражени метод: ROSE, јонска хроматографија, SIR или поступак испитивања купца, укључујући стандардну ревизију и формат извештаја о испитивању ако је познат.
• Ризик производа: радни напон, осетљива кола, минимални размак између проводника, радна температура/влажност, изложеност кондензацији и сва позната места квара.
• Детаљи производње: породица флукса/пасте, процес чишћења или без чишћења, историја поновне обраде, потреба за премазом, количина узорка и прогноза производње.
• Комерцијални захтеви: величине узорака и серије, потребна фаза квалификације, одредиште пошиљке, циљ испоруке и да ли је обавезан извештај независне лабораторије.

Често постављана питања о произвођачима оригиналне опреме (OEM)

Да ли Highleap може да обезбеди тестирање јонске контаминације PCB-а? Highleap пружа услуге производње PCB/PCBA и контроле квалитета и може да прегледа захтеве за јонску чистоћу специфичне за пројекат током захтева за понуду (RFQ). Доступност ROSE, IC или SIR тестирања, укључујући било коју потребну екстерну лабораторију, мора бити експлицитно потврђена. Не приказујемо их као аутоматски укључене у сваку стандардну поруџбину PCB-а.

Да ли је ROSE тестирање довољно да се докаже да је PCBA чиста и поуздана? Не. ROSE је мерење праћења процеса засновано на екстракцији у великим количинама. Оно не идентификује јонске врсте, не детектује све заробљене остатке, нити само по себи доказује поузданост у условима влажности и електричне пристрасности. Додатна хемијска или електрична испитивања могу бити оправдана применом.

Која је разлика између јонског тестирања голе ПЦБ плоче и тестирања чистоће склопљених ПЦБ плоча? Гола плоча се испитује пре него што се уведу материјали за лемљење и геометрија компоненти. Склопљена ПЦБ плоча може да садржи додатне остатке флукса и остатке од руковања, укључујући материјал заробљен испод компоненти. То су различити узорци са потенцијално различитим приступом екстракцији и основним вредностима чистоће.

Да ли ниска ROSE вредност значи да јонска хроматографија није потребна? Не нужно. Ако је потребна идентификација одређеног јона, испитивање проблема на терену или упоређивање извора остатака, IC може и даље пружити корисне информације чак и када је очитавање скупне количине ниско. Метода испитивања треба да прати инжењерско питање.

Да ли треба проверити јонску чистоћу PCBA пре конформног премазивања? Када се одређује премаз, генерално је важно успоставити прихватљиве услове остатака пре премазивања јер премаз може отежати каснији приступ и поновну обраду. Тачна тачка прихватања и докази треба да буду дефинисани у одобреном производном процесу.

Инжењерска напомена: ROSE, IC и SIR су различите методе и њихови резултати нису заменљиви. Доступност тестова, акредитација лабораторије, трошкови, узорковање, обим квалификације, границе прихватања и рок трајања морају се потврдити за конкретан пројекат. Ниједно универзално очитавање јонске контаминације не гарантује поузданост на терену.