Prevenga Fallas PCB: Guía de Pruebas de Contaminación Iónica

Contaminación Iónica en PCB

Aproximadamente 15% de fallas en PCBA ocurren por contaminación. La contaminación iónica puede causar múltiples problemas que llevan a PCB defectuosos. Probar la placa base para contaminación iónica antes de completar el ensamblaje reduce el riesgo de defectos causados por contaminantes. Esta guía describe contaminación iónica, problemas que causa y cómo fabricantes realizan pruebas de contaminación iónica.

¿Qué es la Contaminación Iónica en PCB?

La contaminación iónica ocurre cuando residuos iónicos que interfieren con fiabilidad y funcionalidad permanecen en un PCB completo. Un residuo iónico contiene átomos o moléculas que se vuelven conductores en solución. La exposición a humedad hace que residuos iónicos se disocien en elementos cargados negativa o positivamente, cambiando la conductividad general de la solución.

Un PCB también puede tener contaminación no iónica, que involucra residuos no iónicos. Los residuos no iónicos no tienen propiedades conductoras, por lo que usualmente pueden permanecer en el PCB tras producción y ensamblaje. Por tanto, la mayoría de fabricantes se enfocan en contaminación iónica al examinar limpieza de una placa. Los residuos iónicos que afectan componentes PCB durante producción incluyen:

• Sales
• Ácidos inorgánicos y orgánicos
• Etanolaminas
• Sudor
• Activadores de flux
• Químicas de plateado

La contaminación iónica tiene dos fuentes comunes:

• Falta de limpieza de placa base: Muchos contaminantes iónicos vienen de la placa misma. El proceso de fabricación, así como exposición ambiental, pueden dejar residuos como residuos particulados, aceites, sales y polvo. Antes de agregar componentes a una placa base, fabricantes deben asegurar que no quedaron contaminantes de pasos previos.
• Uso de química agresiva: Líquido de grabado de cobre, química de soldadura soluble en agua y otros tipos de química agresiva pueden dejar residuos que cambian la conductividad de la placa si no se limpian adecuadamente.

¿Qué Problemas Causan los Residuos Iónicos?

Cuando fabricantes no remueven exceso de residuos iónicos, pueden ocurrir:

• Corrosión: La mayoría de PCB corroerán eventualmente por sus materiales metálicos. Sin embargo, contaminación iónica puede resultar en tiempo mucho menor hasta corrosión comparado con vida útil esperada. La corrosión es el proceso de oxígeno uniéndose a metal y creando óxido. Cuando humedad contacta residuo iónico, aumenta riesgo de cortocircuito. El metal corroído se desprende, perdiendo propiedades químicas necesarias para operar correctamente.
• Crecimiento dendrítico: Durante crecimiento dendrítico, filamentos metálicos conductores (dendritas) crecen en PCB a través de solución electrolítica influenciada por sesgo de voltaje CC. Las dendritas pueden aparecer rápido cuando poros en máscara de soldadura retienen flux u otro residuo iónico. Cuando dendritas contactan entre sí, surgen defectos como cortocircuitos y operación intermitente.
• Migración electroquímica: También involucra dendritas, pero específicamente cuando crecen a través de material dieléctrico. Como dendritas se forman de iones conductores, pueden dirigir corrientes diferente al diseño intencionado del PCB. Crecimiento dendrítico causa migración electroquímica, creando fallas totales o intermitentes. Crecimiento dendrítico y migración electroquímica están estrechamente relacionados y tienden a ocurrir simultáneamente.

Medidas de Limpieza Usadas en Pruebas de Contaminación Iónica

Para asegurar que residuos iónicos no reduzcan vida útil del PCB, muchos fabricantes ya limpian la placa como parte del proceso. Las pruebas de contaminación iónica dejan determinar si usan técnicas de limpieza suficientes. Métodos de prueba de limpieza para detectar contaminación iónica incluyen:

• Prueba de resistividad en sistemas de limpieza acuosa por lotes: Los sistemas usados para limpiar PCB a menudo vienen con herramienta de medición de resistividad integrada. Aunque estos resultados no pueden usarse para cumplir estándares IPC, pueden dar idea de efectividad del sistema de limpieza.
• Prueba de resistividad de extracto de solvente (ROSE): La prueba ROSE detecta iones a granel que pueden llevar a contaminación. Una unidad de prueba iónica de cero iones o similar extrae iones del PCB a solución solvente. Mide resultados como iones a granel por pulgada cuadrada.
• Prueba ROSE modificada: Añade métodos de extracción térmica a la prueba ROSE estándar. Aún involucra solvente que extrae iones a granel. Pero en lugar de extraer en condiciones estándar, el PCB y solución solvente se exponen a temperatura elevada. La solución luego se prueba con equipo tipo ionógrafo.
• Prueba de cromatografía iónica: Involucra métodos de extracción térmica similares a prueba ROSE modificada. Tras extracción, la solución se prueba en unidad de prueba cromatógrafo iónico. Resultados dan información sobre especies iónicas específicas en la muestra y nivel de cada especie por pulgada cuadrada.

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