Nečistoty při výrobě a jejich vliv na PCB

Kontaminace, zejména škodlivá přítomnost určitých kovů v pájce, má významný vliv na kvalitu a spolehlivost pájených spojů. Tato kontaminace výrazně ovlivňuje mikrostrukturu spoje, pevnost, křehkost, smáčecí vlastnosti a elektrické vlastnosti rezistence. Problémy spojené s pájením, jako jsou krápníky, matný povrch, praskliny ve spoji nebo nezaplněné horní strany pokovených otvorů, mohou mít příčinu ve zvýšené úrovni kontaminací v pájce.

Nečistoty v pájce a jejich nebezpečí

• Aluminium (Al): Malé množství Al se rozpouští v cínu při zvýšených teplotách, což vede ke zhoršení adheze, zrnitosti, větší viskozitě pájky, a může podporovat oxidaci povrchu pájky.
• Antimon (Sb): Příměs Sb výrazně zlepšuje smáčivost, omezuje růst whiskerů* a eliminuje cínový mor. Zároveň zvyšuje pevnost pájky.
• Arsen (As): Škodlivá příměs, která vytváří dlouhé jehlice v mikrostruktuře a způsobuje nesmáčivost.
• Bismut (Bi): Příměs do slitiny, zlepšuje smáčecí charakteristiky a vede k pozitivním změnám v mřížce.

*Whisker je tenký, vlasovitý výrůstek, který se může objevit na povrchu kovových materiálů. Whiskery se často vytvářejí na povrchu pájky, zejména na pájených spojích. Tyto mikroskopické struktury mají podobu jemných vlasů nebo jehlic a mohou se postupně prodlužovat.

Nečistoty substrátu a součástek

• Železo (Fe): Kontaminace železem způsobuje křehkost a zrnitost pájky.
• Ostatní kovy: Mnoho dalších kovů (Mg, Ni, Au, Cu, Ag, Zn) tvoří intermetalické sloučeniny, které mohou ovlivnit vlastnosti pájky.

Nečistoty ze samotné výroby

Kontaminace může vzniknout zejména z kovových vrstev na substrátu, rozpouštění součástek, a nečistoty při zpracování a rozpouštění DPS.

Další zdroje jako kovy mohou přispět k nečistotám v pájce a ovlivnit vlastnosti spoje.

Vyhodnocení a kontrola úrovně nečistot ve spoji jsou klíčovými kroky při zajišťování kvality a spolehlivosti pájených spojů na PCB. Vysoká úroveň kontaminací může způsobit vážné problémy s elektronickými součástkami, a proto je nutné věnovat pozornost výběru pájky a monitorovat proces pájení s cílem minimalizovat výskyt nečistot.

Příčiny kontaminace

Existují dva hlavní typy kontaminace: iontová a beziontová. Iontová kontaminace je často způsobena zbytky tavidla a obsahuje většinou anorganické soli nebo kyseliny. Tyto zbytky mohou vést k vodivosti roztoku, což vytváří prostředí pro korozi a růst dendritů, což v konečném důsledku může způsobit selhání desky. Beziontová kontaminace zahrnuje nevodivé látky jako oleje, inertní zbytky tavidla nebo tuky.

Identifikace zdroje kontaminace

Bílé skvrny, známé jako white residue, jsou častým projevem iontové kontaminace. Tyto kovové soli fungující jako aktivátory v tavidlech, mohou způsobit problémy, zejména pokud není provedeno dostatečné čištění. Identifikace zdroje kontaminace je nezbytným krokem při řešení problému. Změny v procesech, použitých materiálech nebo čistících kapalinách mohou vést k nečekaným zbytkům a obtížím při čištění.

Jak vyčistit desky plošných spojů

Volba správné čisticí kapaliny pro desky plošných spojů (DPS) závisí na několika faktorech, včetně typu kontaminace, materiálu DPS, použité pájky a požadované úrovně čistoty.

• Neiontová kapalina

Pro odstranění neiontové kontaminace, jako jsou oleje, inertní zbytky tavidla, pryskyřice a tuky, je často doporučeno používat neiontové čisticí kapaliny. Tyto kapaliny jsou navrženy tak, aby nezanechávaly iontová rezidua, která by mohla ovlivnit vodivost na DPS.

• Vyhýbání se bílým skvrnám

Pro prevenci bílých skvrn, které jsou často spojeny s iontovou kontaminací, je důležité vybrat čisticí kapalinu, která je efektivní při odstraňování zbytků tavidla a zároveň minimalizuje rezidua.

Výběr vhodné čisticí kapaliny je rozhodující pro efektivní čištění. Moderní čisticí prostředky s nízkou viskozitou, povrchovým napětím, které dokážou efektivně odstranit zbytky tavidla pod hustě osazenými součástkami, jsou ideálním řešením.

Ověření procesu čištění PCB

Vizuální kontrola je jedním z nejjednodušších způsobů hodnocení čistoty desky. Avšak, nespoléhejte se pouze na ni, protože některé iontové kontaminace nejsou viditelné opticky. Metody, jako je test odporu povrchové izolace (SIR) nebo iontová chromatografie (IC), poskytují kvantitativní výsledky a umožňují efektivnější identifikaci znečištění.

Testování odporu povrchové izolace (SIR) a iontová chromatografie (IC)

SIR test měří spolehlivost elektrických součástek sledováním síly a kvality signálu po čištění. IC je obvyklá klasifikace pro ohodnocení čistoty PCB, detekuje slabé organické kyseliny a jednotlivé ionty. Iontová chromatografie může být dražší, ale poskytuje nejspolehlivější výsledky při hodnocení čistoty desek. Více o potřebě a důvodech testování.

Čistěte i při použití bezoplachové pasty

Bezoplachová tavidla mohou bránit správnému přilnutí ochranných laků na povrch desky. To je problém především u desek, které jsou vystaveny náročným vlivům okolního prostředí. Zbytky po pájení totiž mohou absorbovat vlhkost, která se během vytvrzení uvolní a lak se pak oddělí od desky.

Tak se může na desku dostat prach nebo voda, které potom proniknou dál a mohou způsobit korozi, problémy s přenosem signálu, případně i selhání celé desky. Odstranění veškerých zbytků po pájení může těmto problémům účinně zabránit.

Inovace v oblasti čisticích prostředků a testovacích metod přináší výrazné vylepšení v oblasti spolehlivosti a životnosti elektronických součástek. Moderní čisticí procesy nabízejí nejen kvalitnější čištění, ale také ekonomické benefity pro vývojáře elektroniky. Díky pokročilým možnostem čištění dosahují výrobci vyšší kvality PCB a zajistí spolehlivý provoz moderních elektronických zařízení.

V Gatema PCB klademe vysoký důraz na zajištění optimální spolehlivosti elektronických zařízení prostřednictvím inovativních postupů čištění desek plošných spojů. Naše firma preferuje přístup zaměřený na testování spolehlivosti, který je součástí vlastních výrobních procesů. Oproti tradičním metodám čištění, naše metody zdůrazňují efektivitu a účinnost v eliminaci kontaminace, aniž bychom narušili integritu desky nebo životní prostředí.