PCB板對離子污染測試和工藝流程

前言

電路板行業(yè)越來越多地出現(xiàn)離子污染測試離子濃度殘留檢測。很多業(yè)內(nèi)人不明白為什么歐美的訂單很多都會有離子污染要求，并且逐年加劇，臺階越來越高。其實歐美客戶的離子污染要求也不是無因而生的，因為隨著電子行業(yè)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品的集成度越來越高，電路板上的元器件密度越來越高，線與線的間距也越來越小。為防止離子遷移導(dǎo)致的失效，對PCB板面的清潔度的要求也就相應(yīng)提高了。若PCB線路板表面有酸性離子（如：硫酸根、硝酸根等）殘留時還會對線路板有腐蝕的情形，易造成開路、短路等現(xiàn)象。產(chǎn)品的壽命也大大降低。所以PCB板面常會有的鋇離子、氯離子、溴離子、硫酸根等離子就有了相應(yīng)的殘留濃度值的要求（單位：ug／in 或ug／cm）。一般客戶離子污染度要求有：2．0、 3．25、5．5、7．0、10．0 ug／in等不同檔次的離子污染度要求。有按總離子濃度要求的，也有按單個離子的濃度要求。而PCB板的表面離子污染度超標及離子超標客訴常常困擾著很多線路板廠商，為滿足客戶對沉錫板板面離子污染要求，本文通過試驗測試，找出對離子污染又影響的主要因素，并根據(jù)客戶離子污染要求，設(shè)計出了不同的工藝流程，方便工程設(shè)計及生產(chǎn)作業(yè)，工藝通過不同的測試。

2． 試驗設(shè)計和試驗過程

2．1

不同表面處理的離子污染度差異分析

使用同種油墨不同表面處理測得離子污染度數(shù)據(jù)，測試方法為IPC－TM650－2．3．25，測試儀器為離子污染度測試儀；單位：ug／in。

樣品測試流程：

已完成外層正常板件（12片）→阻焊→字符→成型→清洗→FQC1→OSP／化銀／沉錫→離子清洗→FQC2→取樣做離子測試

使用綠色油墨統(tǒng)一條件印刷阻焊，每種表面處理做3塊板，在每塊板中各取2個樣品進行測試，除表面處理為噴錫在成型前做噴錫外，其他表面處理都依照上面流程制作，離子污染度測試數(shù)據(jù)如下：

表1

圖1

從以上測得數(shù)據(jù)可知，離子污染度跟表面處理方式關(guān)系較大，表面處理為沉錫的離子污染度最大，都在3．5 ug／in 以上；其次是噴錫，都在3．0 ug／in 以上；OSP和化銀大體差別不大，且都在2．5 ug／in 以下。下面將針對離子污染最高的表面處理為沉錫的PCB進行離子污染影響因素分析。

2．2

不同油墨顏色的離子污染度分析

使用不同油墨做同一表面處理－－沉錫后測試各個樣品的離子污染度。

流程：已完成外層正常板件（12片）→阻焊→字符→成型→清洗→FQC1→沉錫→離子清洗→FQC2→取樣做離子測試。

用綠色、綠色無鹵、白色、亞綠色油墨制作阻焊，每種油墨顏色做3塊板，在3塊板中各取2個樣品進行測試，離子污染度測試數(shù)據(jù)如下：

表2

圖2

從以上測得數(shù)據(jù)可知，沉錫板的離子污染度跟油墨特性也有關(guān)系，亞綠色最大，都在6．0 到10．0ug／in之間；綠色和綠色無鹵在3．0到5．5 ug／in之間，白色在3．0 ug／in以下。

2．3

增加UV固化后的離子污染度分析

使用亞綠色油墨正常制作阻焊，在字符后增加UV固化。

流程如下：已完成外層正常板件（12片）→阻焊→字符→UV固化→成型→清洗→FQC1→沉錫→離子清洗→FQC2→取樣做離子測試

使用亞綠色油墨依照上面流程制作3塊板，在3塊板中各取2個樣品進行測試，離子污染度測試數(shù)據(jù)如下：

表3

圖3

從以上測得數(shù)據(jù)可知，亞綠色油墨沉錫板在字符后加上UV后的離子污染度大大降低，降低到3．0ug／in以下。

2．4

增加UV固化且在離子清洗前

增加煮板流程的離子污染度分析

使用上面測試板，在離子清洗前增加80度＊30MIM煮板流程。

使用亞綠色油墨依照上面流程制作3塊板，在3塊板中各取2個樣品進行測試，離子污染度測試數(shù)據(jù)如下：

表4

圖4

從以上測得數(shù)據(jù)可知，在字符后增加UV固化及在離子清洗前增加煮板流程，亞綠色油墨的離子污染度可以做到2．0 ug／in以下。

3． 測試總結(jié)

綜上所述：

（1）沉錫板離子污染度要求≤5．5 ug／in（亞綠色≤10．0 ug／in）的設(shè)計流程為：

阻焊→字符→成型→清洗→FQC1→沉錫→離子清洗→FQC2→FQA→包裝

（2）沉錫板離子污染度要求≤7．0 ug／in或≤5．5 ug／in（亞綠色油墨）的設(shè)計流程為：

阻焊→字符→UV固化→成型→清洗→FQC1→沉錫→離子清洗→FQC2→FQA→包裝

（3）沉錫板離子污染度要求≤3．25 ug／in的阻焊后設(shè)計流程為：

阻焊→字符→UV固化→成型→清洗→FQC1→沉錫→離子清洗→FQC2→FQA→包裝

（4）沉錫板離子污染度要求≤2．0 ug／in的阻焊后設(shè)計流程為：

阻焊→字符→UV固化→成型→清洗→FQC1→沉錫→純水煮板（80度＊30min）→離子清洗→FQC2→FQA→包裝。

通過不同的流程設(shè)計達到客戶的沉錫板不同離子污染度要求，在測試過程中值得注意的是增加UV流程時需要考量不同的設(shè)備性能和參數(shù)，一般需要考量板件在UV中的速度和能量，因為能量過大速度過慢對阻焊油墨外觀有一定影響，而UV能量過低速度過快對離子污染度的改善效果較差，因此需要依照UV機的性能、油墨耐UV性及設(shè)備產(chǎn)能等綜合考量其速度和能量來滿足各廠的不同需求。同時影響離子污染度測試結(jié)果的因素很多，在出現(xiàn)離子污染度超標時需要首先排除測試過程和方法的變異，在確定測試過程和測試方法無變異下去找到其他制程的變異點，在字符后增加UV和離子清洗前煮板可能不是最佳方法，每個廠的工藝設(shè)計流程可能略有不同，但是以上工藝流程設(shè)計為我司對離子污染度不同要求的一種工藝設(shè)計流程參考，從效果來講可以滿足我司現(xiàn)有客戶需要。