Dalam proses pembuatan dan pemasangan pcb, teknologi pembersihan adalah pautan utama untuk memastikan prestasi dan kebolehpercayaan produk. Sama ada sisa pembersihan selepas pemprosesan dan goresan substrat, atau penyingkiran fluks pematerian selepas kimpalan, sisa bahan yang ditinggalkan oleh pembersihan yang tidak lengkap boleh menyebabkan beberapa siri masalah kualiti dan juga menjejaskan operasi-stabil jangka panjang bagi peralatan terminal. Oleh itu, pengesanan sisa selepas pembersihan papan pcb telah menjadi cara teras untuk mengawal kualiti produk dan mengelakkan potensi risiko.
1, Bahaya sisa papan pcb: bahaya kualiti yang tidak boleh diabaikan
Bahan sisa selepas pembersihan mungkin dikesan, tetapi ia boleh mempunyai kesan pelbagai dimensi pada prestasi elektrik, kebolehpercayaan mekanikal dan kebolehsuaian persekitaran papan litar bercetak. Bahaya khusus dicerminkan terutamanya dalam tiga aspek berikut:
Pertama, terdapat kegagalan prestasi elektrik. Bahan ionik sisa, seperti ion klorida dalam larutan etsa dan ion asid organik dalam fluks pematerian, boleh membentuk laluan konduktif dalam persekitaran lembap, yang membawa kepada penurunan rintangan penebat pada permukaan pcb, peningkatan arus kebocoran, crosstalk isyarat, dan juga litar pintas dan kehabisan komponen litar dalam kes yang teruk. Sisa bukan ionik (seperti gris dan serpihan resin) mungkin meliputi permukaan talian penghantaran atau pad, meningkatkan kehilangan penghantaran isyarat dan mengganggu pemadanan impedans, terutamanya dalam-frekuensi tinggi dan papan litar bercetak berkelajuan tinggi-tinggi, di mana sisa tersebut mempunyai kesan yang lebih ketara terhadap integriti isyarat.
Kedua, terdapat penurunan dalam kebolehpercayaan mekanikal. Bahan sisa boleh merosakkan antara muka ikatan antara pcb dan komponen. Sebagai contoh, sisa fluks boleh menghakis sambungan pateri, yang membawa kepada penurunan kekuatan sambungan pateri. Di bawah tekanan alam sekitar seperti getaran dan kitaran suhu, sambungan pateri terdedah kepada keretakan, menyebabkan kegagalan sambungan litar. Selain itu, sisa bahan likat juga boleh menyerap habuk dan kekotoran, yang boleh terkumpul dari semasa ke semasa dan menjejaskan prestasi pelesapan haba papan litar bercetak, mempercepatkan penuaan komponen.
Akhirnya, kebolehsuaian alam sekitar telah merosot. Dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, kelembapan tinggi, dan semburan garam, sisa bahan menghakis boleh mempercepatkan pengoksidaan dan kakisan substrat pcb dan kerajang tembaga, memendekkan hayat perkhidmatan produk. Sebagai contoh, jika terdapat baki ion klorida dalam papan litar bercetak dalam persekitaran marin, ia boleh menyebabkan kakisan elektrokimia yang teruk dan mengakibatkan kerosakan litar, yang boleh menyebabkan kegagalan maut untuk papan litar bercetak dalam aeroangkasa, elektronik automotif dan bidang lain.
2, Jenis dan sumber utama sisa papan pcb
Menjelaskan jenis dan sumber sisa adalah prasyarat untuk memilih kaedah pengesanan yang sesuai dan mengesan masalah dengan tepat. Mengikut sifat kimia dan proses pengeluaran, sisa selepas pembersihan pcb boleh dibahagikan kepada tiga kategori berikut:
(1) Sisa ionik
Sisa ionik kebanyakannya diperoleh daripada teknik pemprosesan kimia dan mempunyai keterlarutan dan kekonduksian air yang kuat, yang merupakan punca utama kegagalan elektrik. Jenis biasa termasuk: baki klorida, fluorida, dan sulfat (daripada larutan etsa) selepas proses etsa; Ion asid organik (seperti asid rosin dan karboksilat) yang dihasilkan oleh penguraian fluks selepas proses kimpalan; Ion logam sisa (seperti ion kuprum, ion timah) selepas proses penyaduran elektrik. Sisa jenis ini mudah terserap pada permukaan atau celah pcb. Jika tidak dialih keluar secara menyeluruh dengan pembersihan konvensional, ion akan dibebaskan semasa perubahan kelembapan, yang boleh merosakkan prestasi penebat.
(2) Sisa bukan ionik
Sisa bukan ionik terutamanya terdiri daripada bahan organik dan tidak mempunyai kekonduksian, tetapi ia boleh menjejaskan ciri permukaan dan prestasi ikatan papan litar bercetak. Terutamanya termasuk: ejen pelepas sisa dan serpihan resin semasa pemprosesan substrat; Pelarut sisa yang digunakan dalam proses pembersihan (seperti pelarut alkohol dan keton); Damar rosin, komponen lilin, dsb. dalam fluks. Sisa bukan ionik biasanya sangat likat dan mudah melekat pada permukaan pad pateri dan talian penghantaran. Ia mungkin bukan sahaja menjejaskan proses pemasangan berikutnya (seperti kedudukan komponen yang tidak tepat semasa SMT), tetapi juga menghalang pelesapan haba dan mempercepatkan kenaikan suhu tempatan.
(3) Sisa berbutir
Sisa berbutir tergolong dalam kekotoran fizikal dengan pelbagai sumber, termasuk habuk substrat dan serpihan kerajang tembaga yang dihasilkan semasa proses pembuatan pcb; Debu dan gentian di persekitaran; Zarah gentian yang keluar dari berus dan kapas penapis semasa proses pembersihan. Jika sisa tersebut melekat di antara pad pateri atau pin, ia boleh menyebabkan pematerian maya dan sentuhan yang lemah; Jika ia memasuki bahagian dalam komponen ketepatan seperti cip dan kapasitor, ia juga boleh menyebabkan kegagalan mekanikal, terutamanya untuk papan litar bercetak-ketumpatan kecil dan tinggi.
3, Teknologi arus perdana dan senario aplikasi pengesanan sisa pcb
Untuk pelbagai jenis sisa, industri telah membangunkan pelbagai teknologi pengesanan matang, masing-masing mempunyai kelebihan tersendiri dalam ketepatan pengesanan, kecekapan dan senario yang berkenaan. Kaedah pemadanan perlu dipilih mengikut keperluan sebenar.
(1) Kromatografi ionik: pengesanan tepat sisa ionik
Kromatografi ion ialah "standard emas" untuk mengesan sisa ionik. Ion sisa dipisahkan oleh lajur pemisahan dan kemudian dianalisis secara kuantitatif untuk kepekatan ion menggunakan pengesan (seperti pengesan kekonduksian). Ia boleh mengesan pelbagai ion dengan tepat seperti ion klorida dan radikal asid organik, dengan had pengesanan sehingga ppm atau ppb.
Kelebihan teknologi ini terletak pada gabungan kaedah kualitatif dan kuantitatif. Ia bukan sahaja boleh menentukan jenis ion baki, tetapi juga mengira jumlah baki dengan tepat, menjadikannya sesuai untuk kawalan kualiti dalam senario yang keras seperti papan litar bercetak aeroangkasa dan peralatan perubatan. Apabila menguji, perlu terlebih dahulu mengekstrak sisa ionik pada permukaan pcb menggunakan larutan pengekstrakan (seperti air ternyahion), dan kemudian melakukan analisis kromatografi pada larutan pengekstrakan. Walau bagaimanapun, kaedah ini agak rumit untuk dikendalikan dan mempunyai kitaran pengesanan yang panjang (kira-kira 1-2 jam untuk satu ujian), menjadikannya lebih sesuai untuk ujian pensampelan kelompok berbanding ujian masa nyata dalam talian.
(2) Spektroskopi inframerah transformasi Fourier: analisis kualitatif bagi sisa bukan-ion
Spektroskopi inframerah transformasi Fourier menentukan struktur kimia bahan sisa dengan menganalisis spektrum penyerapan inframerahnya, dan kemudian mengenal pasti jenis sisa bukan-ion (seperti resin rosin dan sisa pelarut). Prinsipnya ialah kumpulan berfungsi bahan organik yang berbeza, seperti cincin hidroksil, karbonil, dan benzena, menyerap panjang gelombang cahaya inframerah tertentu. Dengan membandingkan dengan perpustakaan spektrum standard, komponen sisa boleh dikenal pasti dengan cepat.
Kelebihan FTIR terletak pada kelajuan pengesanannya yang pantas (kira-kira 5-10 minit setiap pengesanan), tidak perlu memusnahkan sampel dan kesesuaian untuk penapisan kualitatif sisa bukan ionik. Sebagai contoh, jika puncak penyerapan ciri rosin ditemui pada permukaan pcb semasa ujian, ia boleh ditentukan bahawa sisa fluks pateri belum dikeluarkan sepenuhnya. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai ketepatan kuantitatif yang rendah dan tidak dapat mengira jumlah baki dengan tepat. Ia biasanya digunakan sebagai kaedah pengesanan awal dan digabungkan dengan teknik lain (seperti kaedah berat) untuk mencapai analisis kuantitatif.
(3) Mikroskop optik dan mikroskop elektron pengimbasan: pengesanan visual sisa zarah
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), manakala yang terakhir boleh memerhatikan mikrometer atau zarah bersaiz nanometer. Ia juga boleh menganalisis komposisi unsur zarah melalui spektrometer tenaga untuk menentukan sumber sisa (seperti serpihan tembaga dan zarah gentian).
Mikroskop optik mudah dikendalikan dan kos-efektif, sesuai untuk saringan pantas dalam talian bagi barisan pengeluaran. Ia boleh mencapai pengesanan zarah pcb kelompok melalui peralatan automatik; SEM sesuai untuk senario berketepatan tinggi-, seperti mengesan zarah halus pada permukaan papan litar bercetak kecil, atau menganalisis komposisi dan sumber zarah, menyediakan asas untuk mengoptimumkan proses pembersihan. Walau bagaimanapun, peralatan SEM mempunyai kos yang lebih tinggi dan kecekapan pengesanan yang lebih rendah, menjadikannya lebih sesuai untuk menyelesaikan masalah yang sukar dan mengoptimumkan proses.
(4) Ujian Rintangan Penebat Permukaan: Penilaian Tidak Langsung Kesan Baki
Walaupun ujian rintangan penebat permukaan tidak secara langsung mengesan jenis dan kandungan sisa, ia secara tidak langsung boleh menilai kesan sisa pada prestasi elektrik dengan mengukur rintangan penebat antara dua titik pada permukaan pcb. Kaedah ini mensimulasikan persekitaran penggunaan sebenar (seperti persekitaran suhu tinggi dan kelembapan tinggi), meletakkan pcb di bawah keadaan suhu dan kelembapan tertentu, menggunakan voltan tertentu, dan memantau trend perubahan rintangan penebat: jika rintangan terus menurun, ia menunjukkan bahawa bahan sisa melepaskan ion dan terdapat risiko kegagalan penebat.
Kelebihan ujian SIR ialah ia hampir dengan senario aplikasi praktikal dan secara intuitif boleh mencerminkan kesan sisa pada kebolehpercayaan produk, menjadikannya sesuai sebagai kaedah pengesahan kualiti. Walau bagaimanapun, kaedah ini tidak dapat menentukan jenis residu tertentu dan perlu digabungkan dengan teknik pengesanan lain untuk mengesan lebih lanjut punca masalah.
Pengesanan sisa selepas pembersihan papan pcb adalah "garisan pertahanan terakhir" untuk memastikan kebolehpercayaan produk, dan tahap teknikalnya secara langsung mempengaruhi kualiti dan keselamatan penggunaan papan litar bercetak. Dengan pembangunan pcb ke arah ketumpatan tinggi, pengecilan, dan kebolehpercayaan yang tinggi, pengesanan sisa perlu mengimbangi ketepatan dan kecekapan yang lebih tinggi. Pada masa hadapan, terdapat dua arah aliran utama: dalam satu pihak, teknologi pengesanan akan dinaik taraf kepada automasi dan kecerdasan (seperti peralatan pengesanan kromatografi ion dalam talian, yang boleh mencapai-pemantauan masa sebenar dan penggera automatik); Sebaliknya, proses pengesanan dan pembersihan akan disepadukan secara mendalam, dengan -maklum balas masa sebenar bagi data pengesanan dan pelarasan dinamik parameter pembersihan, mencapai kawalan-gelung tertutup bagi "pengoptimuman pengesanan semula pengesanan".