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Qu'est-ce que la contamination ionique des PCB—et en quoi est-elle différente des résidus visibles?
Comment la contamination ionique diffère des résidus visibles sur les PCB, ce qui cause des risques électriques, comment la propreté est testée et quel processus de nettoyage convient.
La contamination ionique est un matériau chargé soluble restant sur un PCB ou un PCBA après la fabrication, le soudage, la manipulation ou le nettoyage. Elle peut inclure des ions chlorure, bromure, sodium, potassium, sulfate, nitrate et acides organiques.
Ces contaminants sont souvent présents à des concentrations invisibles. Lorsque l'humidité les dissout, ils peuvent augmenter la conductivité de surface et contribuer aux fuites, à la corrosion ou à la migration électrochimique sous polarisation électrique.
Les résidus visibles décrivent ce qui peut être vu plutôt que comment cela se comporte chimiquement. Les films de flux, les dépôts blancs, la poussière, les fibres, les empreintes digitales, les huiles et les billes de soudure sont tous des résidus visibles, mais ils ne sont pas automatiquement ioniques ou non ioniques.
Contamination ionique vs Résidus visibles
Comparaison
Contamination ionique
Résidu visible
Définition
Espèces chargées solubles sur l'assemblage
Contamination détectée visuellement ou sous un grossissement
Visibilité
Souvent invisible
Visible directement, par caméra ou sous un microscope
Exemples
Ions chlorure, bromure, sodium, potassium et d'acides organiques
Films de flux, dépôts blancs, fibres, huiles, poussière et billes de soudure
Comportement électrique
Peut augmenter la conductivité lorsqu'il est dissous dans l'humidité
Dépend de la composition ; cela peut être conducteur, isolant ou contenir des ions
Préoccupation principale
Fuite, corrosion et migration électrochimique
Apparence, inspection, contact, revêtement, problèmes d'assemblage ou liés aux particules
Vérification
ROSE, chromatographie ionique, SIR ou un autre test défini
Inspection visuelle ou optique
Les résidus visibles ne doivent pas être décrits comme inoffensifs simplement parce qu'ils semblent non métalliques. Les films de flux et les empreintes digitales peuvent contenir du matériel ionique, tandis que les particules métalliques et les billes de soudure peuvent créer des risques électriques sans être mesurés comme contamination ionique.
Comment la contamination ionique devient un risque électrique
La contamination ionique ne produit pas automatiquement un court-circuit. Le risque se développe par l'interaction de la contamination, de l'humidité, du biais électrique, de l'espacement des conducteurs et du temps.
Lorsque l'humidité forme un film mince sur l'assemblage, les ions solubles pénètrent dans le liquide et augmentent sa conductivité. Cela peut réduire la résistance d'isolement de surface et créer des fuites entre les conducteurs.
Sous biais électrique continu, le métal peut se dissoudre à un conducteur, migrer à travers l'électrolyte et se déposer ailleurs. Cette migration électrochimique peut former des dendrites et finalement créer un chemin conducteur non intentionnel.
Un assemblage contaminé peut donc passer les tests à sec en usine mais se comporter différemment après exposition à l'humidité, à la condensation ou à des cycles de température.
D'où provient la contamination ionique
La source probable dépend du moment où la contamination apparaît.
Étape du processus
Source possible
Ce qu'il faut vérifier
Fabrication de cartes nues
Gravure, placage, finition de surface ou rinçage insuffisant
Données de processus des fournisseurs et propreté des cartes entrantes
Soudage par refusion
Activateurs de pâte à souder et produits de réaction
Type de pâte, volume appliqué et profil thermique
Soudage à vague ou sélectif
Flux liquide, application excessive ou préchauffage insuffisant
Quantité de flux, motif de pulvérisation, paramètres de préchauffage et de soudage
Soudage manuel ou reprise
Flux appliqué localement et chauffage répété
Produit de flux, méthode d'application et nombre de cycles de reprise
Nettoyage et rinçage
Solution de lavage contaminée, résidus de nettoyant ou mauvaise qualité de l'eau de rinçage
Concentration chimique, état du bain et qualité de l'eau distillée
Manipulation
Empreintes digitales et sueur
Gants, méthode de manipulation et zones de test exposées
Séchage et stockage
Humidité emprisonnée ou contamination environnementale
Résultat du séchage, conditions d'emballage et de stockage
Comment la contamination ionique est-elle détectée ?
La méthode de test doit être choisie en fonction de la question à laquelle il faut répondre.
Méthode
Ce que cela vous indique
Principale limitation
Inspection visuelle
Si des résidus accessibles, des particules, des marques d'eau ou de la corrosion sont visibles
Ne peut prouver la propreté ionique
ROSE
Le niveau global de contamination ionique extractible
N'identifie pas les ions individuels ni leur emplacement
Chromatographie ionique
Quelles espèces ioniques sont présentes et leurs quantités mesurées
Le résultat dépend de la zone d'extraction et de la procédure
SIR
Comment un processus représentatif se comporte sous une humidité, une température et une tension électrique définies
N'identifie pas le contaminant spécifique
Extraction localisée
Si un composant ou une zone de processus particulier contient une contamination concentrée
Ne représente pas l'assemblage complet à moins que l'échantillonnage ne soit planifié correctement
Quel est un niveau de contamination ionique acceptable ?
Il n'existe pas de valeur universelle qui prouve que chaque assemblage est fiable.
Une exigence d'acceptation valide doit définir la méthode de test, les conditions d'extraction, la surface calculée, les unités, le plan d'échantillonnage et la limite de réussite/échec.
La valeur historique de 1,56 µg équivalent NaCl/cm² ne doit pas être utilisée automatiquement comme une limite de qualification universelle. L'IPC l'a retirée comme base par défaut pour qualifier un processus de fabrication lors de l'introduction de l'IPC J-STD-001H.
La limite applicable doit provenir des spécifications du client, des exigences du produit ou du processus de fabrication qualifié.
Comment le processus de nettoyage doit-il être sélectionné ?
La première décision concerne les résidus visibles, la contamination ionique ou les deux.
Résidu visible sur une surface accessible
Le nettoyage à la brosse ou à la glace carbonique peut être approprié lorsque l'exigence principale est d'éliminer les marques de flux accessibles, les billes de soudure ou les résidus de reprises locaux.
DEZ machines de nettoyage à la glace carbonique fournir un nettoyage sans eau pour les flux exposés et les résidus de reprises compatibles. La gamme comprend le DEZ-C7310 station fixe, le DEZ-C7320 en ligne et le DEZ-C1650 portable.
Ces processus peuvent éliminer les résidus contenant des matériaux ioniques, mais l'élimination visible ne prouve pas qu'une limite de propreté ionique a été atteinte.
Contamination ionique nécessitant un lavage et un rinçage complets
Lorsque l'assemblage complet nécessite un lavage chimique, un rinçage à l'eau DI et un séchage contrôlé, utilisez un processus aqueux validé.
La séquence principale est :
Lavage chimique compatible → Rinçage à l'eau DI → Séchage contrôlé → Test de propreté
La chimie de nettoyage effectue l'action principale de lavage. L'eau DI élimine la contamination dissoute et le reste de l'agent nettoyant après le lavage.
L'eau DI ne doit pas être décrite comme l'étape principale de nettoyage des flux.
Équipement DEZ pour le contrôle de la contamination ionique
Lavage par pulvérisation, rinçage à l'eau DI et séchage à air chaud ; panier double couche 610 × 560 × 100 mm ; charge maximale de lot de 10 kg ; température de lavage de 25 à 75 °C
Lavage chimique, rinçage à l'eau DI et séchage à air chaud à deux zones ; prend en charge des produits de 50 à 500 mm de large ; vitesse du convoyeur jusqu'à 1000 mm/min
Produit de l'eau DI pour des procédés de rinçage compatibles ; la sortie et le stockage requis doivent correspondre à la demande réelle de la machine
Résidu accessible sur le côté soudé visible
DEZ-C758 ou DEZ-C760
Nettoyage par brosse sans lavage chimique complet ni rinçage à l'eau DI
Résidu local accessible sans nettoyage liquide
DEZ-C7310, DEZ-C7320 ou DEZ-C1650
Nettoyage à la glace carbonique ; la propreté ionique doit être vérifiée séparément
Ni le nom de la machine ni la méthode de nettoyage ne prouvent la conformité. Le processus complet doit être testé en utilisant la méthode de propreté spécifiée.
Commencez avec des assemblages représentatifs portant une contamination de production réelle. Enregistrez le flux, le processus de soudure, l'emplacement des résidus, la chimie de nettoyage et le résultat du test actuel.
Nettoyez les échantillons en utilisant des paramètres contrôlés, puis répétez la même inspection et le test ionique. Cela établit si le processus élimine la contamination cible au lieu de simplement améliorer l'apparence.
Pour le nettoyage aqueux, confirmez la chimie de lavage, la qualité de l'eau DI, l'efficacité du rinçage et le séchage. Pour le nettoyage par brosse ou glace carbonique, confirmez l'accès à la zone contaminée et testez la propreté ionique séparément en cas de besoin.
Une fois le résultat acceptable, définissez les paramètres du processus, les limites d'entretien du bain, la fréquence d'échantillonnage et les conditions nécessitant une requalification.
Questions Fréquemment Posées
Un résidu de flux visible signifie-t-il que la contamination ionique est trop élevée ?
Ce n'est pas nécessairement le cas. L'apparence ne peut pas déterminer le type ou la quantité de contamination ionique. Testez l'assemblage par rapport à l'exigence spécifiée.
Le passage du ROSE prouve-t-il la fiabilité?
Non. Le ROSE est une méthode de contrôle de processus. La qualification du produit peut également nécessiter de la chromatographie ionique, un SIR, des tests électriques ou une évaluation environnementale.
L'eau DI seule peut-elle éliminer toute contamination ionique?
Non. Certaines contaminations sont piégées à l'intérieur du flux ou d'autres résidus et nécessitent d'abord un agent de nettoyage compatible. L'eau DI est ensuite utilisée pour rincer la contamination dissoute et le nettoyant restant.
Le nettoyage à la glace carbonique peut-il éliminer la contamination ionique?
La glace carbonique peut éliminer les résidus accessibles contenant du matériel ionique, mais elle ne fournit pas un processus complet de dissolution et de rinçage à l'eau DI. Testez l'assemblage nettoyé lorsque la propreté ionique est spécifiée.
Évaluez votre processus de nettoyage
Envoyez des échantillons représentatifs de DEZ, des photographies de résidus, des informations sur le flux, des données de processus de nettoyage et la méthode de test requise.
DEZ peut évaluer si l'application nécessite un nettoyage par brosse accessible, un nettoyage local à la glace carbonique, un nettoyage aqueux par lot hors ligne ou un nettoyage aqueux continu en ligne.
