Método de limpieza de la contaminación de la placa de circuito de PCBA y evaluación del efecto

2020-08-20 15:16:14


Uno, PCBA


Los contaminantes se definen como depósitos superficiales, impurezas, inclusiones de escoria y sustancias adsorbidas que reducen las propiedades químicas, físicas o eléctricas del PCBA a niveles no calificados. Existen principalmente los siguientes aspectos:


1. Los componentes que componen la PCBA, la contaminación u oxidación de la PCB misma, etc. causarán la contaminación de la superficie de la placa PCBA;


2. Los residuos producidos por el fundente durante el proceso de fabricación también son contaminantes importantes;


3. Huellas de manos, garras de cadenas y marcas de accesorios y otros tipos de contaminantes, como pegamento de taponamiento, cinta de alta temperatura, escritura a mano y polvo volador, producidos durante el proceso de soldadura;


4. Polvo, agua y vapor de solvente, humo, materia orgánica pequeña en el lugar de trabajo y la contaminación causada por la electricidad estática que se adhiere al PCBA.




2. El daño de la contaminación


La contaminación puede causar riesgos potenciales de PCBA directa o indirectamente, tales como:


1. El ácido orgánico en el residuo puede causar corrosión al PCBA;


2. Los iones eléctricos en el residuo causarán electromigración debido a la diferencia de potencial entre las juntas de soldadura durante el proceso de electrificación, lo que hará que el producto se cortocircuite y falle;


3. Los residuos afectan el efecto de recubrimiento;


4. Con el tiempo y los cambios de temperatura ambiental, aparecerán grietas y peladuras del revestimiento, lo que provocará problemas de confiabilidad.



3. Problemas típicos de falla de PCBA causada por contaminación


1. Corrosión


El ensamblaje de PCBA utiliza componentes de base de plomo del sustrato de hierro. Debido a la falta de cobertura del fondo de soldadura, el sustrato de hierro produce rápidamente Fe3 + bajo la corrosión de los iones halógenos y la humedad, lo que hace que la superficie de la placa sea roja.


Además, en un ambiente húmedo, los contaminantes iónicos ácidos también pueden corroer directamente los cables de cobre, las juntas de soldadura y los componentes, provocando fallas en el circuito.

 


2. Electromigración


Si hay contaminación iónica en la superficie de PCBA, la electromigración es muy fácil y el metal ionizado se mueve entre los electrodos opuestos y se reduce al metal original en el extremo inverso, lo que resulta en un fenómeno dendrítico llamado distribución dendrítica (dendrítica , Dendritas, bigotes de estaño), el crecimiento de dendritas puede provocar cortocircuitos locales en el circuito.


3. Contacto eléctrico deficiente


En el proceso de ensamblaje de PCBA, algunas resinas, como los residuos de colofonia, a menudo contaminan los dedos de oro u otros conectores. Cuando el PCBA está trabajando en caliente o en un clima cálido, los residuos se volverán pegajosos, fáciles de absorber el polvo o las impurezas y aumentarán la resistencia al contacto. Fallo de circuito grande o incluso abierto. La corrosión de la capa de níquel en la almohadilla de la superficie de PCB en la junta de soldadura BGA y la presencia de la capa rica en fósforo en la superficie de la capa de níquel reducen la fuerza de unión mecánica de la junta de soldadura y la almohadilla. Las grietas ocurren cuando se someten a tensión normal, lo que resulta en una falla de contacto puntual.


Cuarto, la necesidad de limpiar


Requisitos de apariencia y desempeño eléctrico. El impacto más intuitivo de los contaminantes PCBA es la apariencia de PCBA. Si se coloca o se usa en un ambiente de alta temperatura y alta humedad, el residuo puede absorber humedad y blanquear. Debido al uso extensivo de chips sin cables, BGA en miniatura, empaquetado a escala de chip (CSP) y 01005 en componentes, la distancia entre los componentes y las placas de circuito se reduce, el tamaño se miniaturiza y la densidad de ensamblaje aumenta. Si el haluro está oculto debajo del componente donde no se puede limpiar, la limpieza local puede tener consecuencias desastrosas debido a la liberación de haluro.


Tres necesidades de revestimiento anti-pintura


Antes del recubrimiento de la superficie, los residuos de resina que no se hayan limpiado causarán deslaminación o grietas en la capa protectora; los residuos del agente activo pueden causar una migración electroquímica debajo del recubrimiento, lo que provocará una falla en la protección contra grietas del recubrimiento. Los estudios han demostrado que la limpieza puede aumentar la tasa de adhesión del recubrimiento en un 50%.


No-clean también necesita limpieza


Según las normas actuales, el término "no limpiar" significa que los residuos en la placa de circuito son seguros desde el punto de vista químico, no tendrán ningún impacto en la línea de producción de placas de circuito y se pueden dejar en la placa de circuito. La corrosión, SIR, electromigración y otros métodos de detección especiales se utilizan principalmente para determinar el contenido de halógeno / haluro y luego determinar la seguridad del ensamblaje sin limpieza después de que se completa el ensamblaje.


Sin embargo, incluso si se usa un fundente no limpio con un bajo contenido de sólidos, todavía habrá más o menos residuos. Para productos con altos requisitos de confiabilidad, no se permiten residuos o contaminantes en la placa de circuito. Para aplicaciones militares, es necesario limpiar incluso los conjuntos electrónicos que no estén limpios.

 


Cinco, requisitos de limpieza


Los fabricantes de productos electrónicos enfrentan dificultades para elegir el nivel de limpieza requerido para producir hardware confiable. La cuestión de "qué tan limpio es lo suficientemente limpio" plantea más desafíos a los cables y líneas cada vez más estrechos. La limpieza que es aceptable en un área de la industria (como un juguete después de la soldadura por ola SMT) puede ser inaceptable en otra área (como el empaque de chips flip).


Es posible que muchos expertos en procesos no comprendan completamente la limpieza, y el desafío aún existe en algunos o algunos problemas de confiabilidad a largo plazo relacionados con los residuos, o en la determinación del impacto del residuo en la funcionalidad del hardware. Se deben considerar los siguientes factores: entorno de uso final (aeroespacial, médico, militar, automóvil, tecnología de la información, etc.) 2. Diseño del producto / ciclo de servicio (90 días, 3 años, 20 años, 50 años, vida útil + 1 Días) 3. Las tecnologías involucradas (alta frecuencia, alta impedancia, suministro de energía) 4. Productos cuyo fenómeno de falla corresponde a los productos finales 1, 2 y 3 definidos por la norma (por ejemplo: teléfonos móviles, reguladores de frecuencia cardíaca).