PCB線路板中的離子污染和測試

大約15％的PCBA故障是由污染引起的。離子污染會導致多種問題，導致PCB損壞。在完成組裝之前測試裸板是否受到離子污染，可降低由污染物引起的缺陷風險。本指南將描述離子污染，其引起的問題以及制造商如何進行離子污染測試。

PCB中的離子污染是什么？

當干擾可靠性和功能性的離子殘留物殘留在完整的PCB上時，就會發(fā)生離子污染。離子殘基包含在溶液中時變成導電的原子或分子。暴露在濕氣中會使離子殘留物分解為帶負電荷或帶正電荷的元素，從而改變了溶液的整體導電性。

PCB也可能具有非離子污染，其中涉及非離子殘留物。非離子殘留物不具有導電性能，因此它們通?？梢栽谏a(chǎn)和組裝后保留在PCB上。因此，大多數(shù)制造商在檢查板的清潔度時都將重點放在離子污染上。在生產(chǎn)過程中影響PCB組件的離子殘留包括：

l鹽類

l無機酸和有機酸

l乙醇胺

l汗

l助焊劑活化劑

l電鍍化學

離子污染有兩個常見來源：

l缺乏裸板清潔度：許多離子污染物來自板本身。電路板的制造過程以及環(huán)境暴露都可能留下殘留物，例如微粒殘留物，油，鹽和灰塵。在將組件添加到裸板上之前，制造商必須確保生產(chǎn)過程中的先前步驟沒有遺留任何污染物。

l使用侵蝕性化學物質(zhì)：銅蝕刻液，水溶性焊接化學物質(zhì)和其他種類的侵蝕性化學物質(zhì)會留下殘留物，如果清洗不當，會改變電路板的導電性。

離子殘留物會導致什么問題？

如果制造商無法去除多余的離子殘留物，則會發(fā)生以下問題：

l腐蝕：大多數(shù)PCB 最終會由于其金屬材料而腐蝕。但是，與PCB的預期壽命相比，離子污染會導致腐蝕發(fā)生的時間短得多。腐蝕是指氧與金屬結(jié)合并產(chǎn)生生銹的過程。當水分與離子殘留物接觸時，發(fā)生短路的風險會增加。腐蝕的金屬剝落下來，失去了PCB正確運行所需的化學性能。

l樹突生長：在樹突生長期間，導電金屬條或樹突通過受直流電壓偏置影響的電解液在PCB上生長。當阻焊劑中的孔保留助焊劑或其他離子殘留物時，樹枝狀晶體會很快出現(xiàn)。當樹枝狀晶體相互接觸時，可能會產(chǎn)生短路和間歇性操作等缺陷。

l電化學遷移：電化學遷移還涉及樹枝狀晶體，但特別是當它們在介電材料上生長時。由于樹枝狀晶體是由導電離子形成的，因此它們可以以不同于PCB預期設計的方式引導電流。樹突狀生長導致電化學遷移，從而導致全部或間歇性故障。樹突生長和電化學遷移彼此密切相關，并且傾向于同時發(fā)生。

測試中使用的清潔度測量技術

為了確保離子殘留不會減少PCB的使用壽命，許多制造商已經(jīng)在制造過程中清潔了該板。離子污染測試使制造商可以確定他們在生產(chǎn)過程中是否使用了足夠的清潔技術。用于檢測離子污染的清潔度測試方法包括：

l分批式水清洗系統(tǒng)中的電阻率測試：用于清洗PCB的系統(tǒng)通常來自內(nèi)置的電阻率測量工具。雖然這些結(jié)果不能用于滿足IPC標準，但它們可以提供清潔系統(tǒng)有效性的見解。

l溶劑萃取物的電阻率（ROSE）測試： ROSE測試可檢測會導致污染的大量離子。零離子或類似類型的離子測試裝置會將PCB上發(fā)現(xiàn)的離子吸入溶劑溶液中。該測試測量結(jié)果為每平方英寸大體積離子。

l修改后的ROSE測試：修改后的ROSE測試在標準ROSE測試中增加了熱提取方法。它仍然涉及一種能吸收大量離子的溶劑。但是，不是在標準條件下抽出離子，而是將PCB和溶劑溶液暴露在高溫下。然后，該溶液要通過電離儀式設備進行測試。

l離子色譜測試：離子色譜測試涉及的熱萃取方法與改良的ROSE測試相似。萃取后，溶液在離子色譜儀測試裝置中進行測試。該測試的結(jié)果提供了有關樣品中特定離子物種以及每種物種每平方英寸水平的信息。