Pruebas de contaminación iónica de PCB

Contaminación iónica de PCB

Aproximadamente el 15% de las fallas de PCBA ocurren debido a la contaminación. La contaminación iónica puede causar múltiples problemas que conducen a PCB defectuosas. Probar la placa desnuda para detectar contaminación iónica antes de completar el ensamblaje reduce el riesgo de defectos causados ​​por contaminantes. Esta guía describirá la contaminación iónica, los problemas que causa y cómo los fabricantes realizan las pruebas de contaminación iónica.

¿Qué es la contaminación iónica en los PCB?

La contaminación iónica ocurre cuando los residuos iónicos que interfieren con la confiabilidad y la funcionalidad permanecen en una PCB completa. Un residuo iónico contiene átomos o moléculas que se vuelven conductores cuando están en una solución. La exposición a la humedad hace que los residuos iónicos se disocien en elementos con carga negativa o positiva, lo que cambia la conductividad general de la solución.

Un PCB también puede tener contaminación no iónica, lo que involucra residuos no iónicos. Los residuos no iónicos no tienen propiedades conductoras, por lo que normalmente pueden permanecer en la placa de circuito impreso después de la producción y el montaje. Por lo tanto, la mayoría de los fabricantes se enfocan en la contaminación iónica cuando examinan la limpieza de una placa. Los residuos iónicos que afectan a los componentes de PCB durante la producción incluyen:

• Sales
• Ácidos inorgánicos y orgánicos
• Etanolaminas
• Transpiración
• Activadores de flujo
• Químicas de recubrimiento

La contaminación iónica tiene dos fuentes comunes:

• Falta de limpieza de tablero desnudo: Muchos contaminantes iónicos proceden de la propia placa. El proceso de fabricación de tableros, así como la exposición ambiental, puede dejar residuos como residuos de partículas, aceites, sales y polvo. Antes de agregar componentes a una placa desnuda, los fabricantes deben asegurarse de que no hayan quedado residuos de pasos anteriores en el proceso de producción.
• Uso de productos químicos agresivos: El líquido de grabado de cobre, la química de soldadura soluble en agua y otros tipos de química agresiva pueden dejar residuos que cambian la conductividad de la placa cuando no se limpian adecuadamente.

¿Qué problemas causan los residuos iónicos?

Cuando los fabricantes no eliminan el exceso de residuos iónicos, pueden ocurrir los siguientes problemas:

• Corrosión: La mayoría de los PCB eventualmente se corroerán debido a sus materiales metálicos. Sin embargo, la contaminación iónica puede resultar en un tiempo mucho más corto hasta la corrosión en comparación con la vida útil esperada de la PCB. La corrosión se refiere al proceso de unión del oxígeno al metal y la creación de óxido. Cuando la humedad entra en contacto con residuos iónicos, aumenta el riesgo de cortocircuito. El metal corroído se descascara y pierde las propiedades químicas necesarias para que la PCB funcione correctamente.
• Crecimiento dendrítico: Durante el crecimiento dendrítico, las astillas de metal conductor, o dendritas, crecen en una PCB a través de una solución electrolítica influenciada por una polarización de voltaje de CC. Las dendritas pueden aparecer rápidamente cuando los poros de una máscara de soldadura retienen fundente u otro residuo iónico. Cuando las dendritas entran en contacto entre sí, pueden surgir defectos como cortocircuitos y funcionamiento intermitente.
• Migración electroquímica: La migración electroquímica también involucra a las dendritas, pero específicamente cuando crecen a través de un material dieléctrico. Dado que las dendritas se forman a partir de iones conductores, pueden dirigir corrientes de manera diferente al diseño previsto de la PCB. El crecimiento dendrítico provoca la migración electroquímica, lo que crea fallas totales o intermitentes. El crecimiento dendrítico y la migración electroquímica están estrechamente relacionados entre sí y tienden a ocurrir simultáneamente.

Medidas de limpieza utilizadas en las pruebas de contaminación iónica

Para garantizar que los residuos iónicos no reduzcan la vida útil de la PCB, muchos fabricantes ya limpian la placa como parte del proceso de fabricación. Las pruebas de contaminación iónica permiten a los fabricantes determinar si están utilizando suficientes técnicas de limpieza durante la producción. Los métodos de prueba de limpieza utilizados para detectar la contaminación iónica incluyen:

• Pruebas de resistividad en sistemas de limpieza acuosos en formato por lotes: Los sistemas utilizados para limpiar PCB a menudo provienen de una herramienta de medición de resistividad integrada. Si bien estos resultados no se pueden usar para cumplir con los estándares de IPC, pueden proporcionar información sobre la efectividad del sistema de limpieza.
• Prueba de resistividad del extracto solvente (ROSE): Las pruebas ROSE detectan iones a granel que pueden conducir a la contaminación. Una unidad de prueba iónica de iones cero o similar extrae los iones que se encuentran en la PCB en una solución solvente. La prueba mide los resultados como iones a granel por pulgada cuadrada.
• Prueba ROSE modificada: La prueba ROSE modificada agrega métodos de extracción térmica a la prueba ROSE estándar. Todavía involucra un solvente que extrae iones a granel. Sin embargo, en lugar de extraer los iones en condiciones estándar, la PCB y la solución de solvente se exponen a una temperatura elevada. Luego, la solución se somete a pruebas con un equipo de estilo ionógrafo.
• Prueba de cromatografía iónica: Una prueba de cromatografía iónica involucra métodos de extracción térmica similares a la prueba ROSE modificada. Después de la extracción, la solución se somete a prueba en una unidad de prueba de cromatografía iónica. Los resultados de esta prueba brindan información sobre las especies iónicas específicas en la muestra y el nivel de cada especie por pulgada cuadrada.

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