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介绍
离子污染是印刷电路板中非常普遍的问题，确实需要加以解决。 它会影响 PCB 的质量，理解这个问题对您来说很重要，这样您才能知道如何预防它。
离子污染简述
当在制造过程中将非金属杂质引入板时，就会发生这种情况。 最常见的罪魁祸首是污垢和灰尘，它们会混入焊料中并留下不需要的颗粒。
这也是焊接后盐留在电路板中时发生的现象。 它会引起腐蚀，从而损坏电路板并导致电子设备故障 组件.
已发现离子污染会导致各种问题，从连接不当到过热，而且众所周知，它还会缩短电子产品的使用寿命。
离子污染
如何测量离子污染？
电离仪是一种测量空气中离子数量的设备。 电离仪有许多传感器，每个传感器对不同类型的离子敏感。 当离子靠近其中一个传感器时，它会产生电荷并将其发送到 一台 记录数据的系统。
电离仪被放置在洁净室中，然后操作员扫描不同的传感器设置，直到他们看到离子读数增加。 这是通过将一块电路板靠近每个传感器来完成的，这样就可以对其进行污染扫描。
一旦所有 传感器 已经过检查，如果没有证据表明它们中的任何一个受到污染，那么我们就知道根本没有污染物存在。 如果有迹象表明存在某种污染物，那么我们将采取措施清理这些区域，然后再继续我们的制造过程，这样我们就可以避免以后出现任何可能的问题。 部件 或测试。
为什么这是您 PCB 中的一个问题？
离子污染是 PCB 中的一个严重问题。 它可能导致：
电化学迁移
当离子污染物沉积到 PCB 表面时，该过程就开始了。 当电流通过该沉积物时，它会引起化学反应，产生新的离子，并在沉积物周围形成电场，吸引更多离子。 这会导致离子在初始沉积物周围堆积，从而导致 当前 在他们相遇的两点之间。
此过程会导致铜迹线腐蚀，从而导致短路或产品内部电气连接出现其他问题。 在某些情况下，它还会导致产品的其他部分（如电池）腐蚀，从而影响它们。
电化学迁移
树突生长
当 PCB 绝缘层的电解质（导电液体）中存在离子时，会发生树枝状生长 层 键合到电路板上铜轨道中的铜原子。 这是一个大问题，因为它会导致腐蚀，从而导致缺陷和性能下降。
树突生长
腐蚀
离子是离子污染释放出的带电粒子，这些离子会在附近腐蚀 某些金属 表面。 腐蚀会导致金属分解，从而导致电路板短路和其他问题。
腐蚀
测量技术
确定离子污染的来源可能很困难，但重要的是尽快这样做，以便您可以采取措施解决问题并防止将来再次发生。
有几种不同的方法可以测量离子污染，包括：
溶剂萃取电阻率 (ROSE) 测试
一种简单、无损的方法来检测印刷电路板中的离子污染。 该测试涉及将 PCB 浸入可溶解任何污染物的溶剂中。 通常是电解质的污染物溶解到溶剂溶液中。
ROSE 测试测量浸入溶液中的两个电极之间的电势变化。 在这种情况下，一个电极接地，另一个电极连接到被测PCB。 在这两点之间流动的电流将根据特定物质溶解在它们周围的溶剂溶液中的量而变化：如果存在更多，也会有更多离子存在； 否则，存在的离子也会减少。
溶剂萃取测试的电阻率
离子色谱 (IC) 测试
分析物溶解在合适的溶剂中，并通过注射器引入色谱柱。 允许溶剂通过色谱柱，色谱柱根据分析物的荷质比将其分离。 电导检测器根据离子的电导率随时间的变化来检测离子的存在。
IC 测试可以检测所有类型的离子污染，包括离子，例如氯离子、氟离子、钠离子、钾离子、 铜和镉。 IC 测试还可用于确定 PCB 是否已过度清洁或是否有任何溶剂痕迹残留在其上。
离子色谱测试
离子污染的可能原因
离子污染的发生方式有很多种，但以下是一些最常见的方式：
脏裸板
这通常是印刷电路板中离子污染的原因。 这是因为裸板没有涂层，表面暴露在环境中。 污垢和灰尘很容易被困在 PCB 上的铜迹线和焊盘下，当电流通过它们时会导致短路。
PCB中的水分
这种污染会导致许多问题，包括腐蚀、电气性能下降，甚至完全失效。 离子污染的最常见原因是 PCB 中的水分。 当 PCB 上的密封件或其他开口允许水通过物理方式进入时，就会发生这种情况。
助焊剂残渣
这也是印刷电路板中离子污染的常见原因。 助焊剂在制造过程中被施加到电路板上，以帮助焊料流动并在电路板的不同层之间形成连接。 电路板制造完成后，任何残留的助焊剂残留物都会变成离子污染物。
蚀刻化学品
使用含有金属离子的蚀刻化学品可能导致离子污染。 金属离子可以变成 嵌入式 在电路板的表面，在电路板上的两点之间创建导电路径。 这是因为蚀刻化学物质会与电路板中的铜发生反应，从而导致铜离子化。 然后离子会引起电波动和短路。
钻孔和电镀残留物
印刷电路板中离子污染的一个可能原因是 钻孔 和电镀残留物。 这可能发生在 在板上钻孔, 但之前清洗得不够彻底 电镀. 结果是孔上覆盖了一层金属颗粒，如果在清洁过程中不去除，可能会导致腐蚀发生。
PCB 表面清洁不当
PCB 表面清洁不当是最常见的罪魁祸首之一。 在焊接之前，必须彻底清洁铜表面，以去除任何可能导致组件之间发生不良反应的污染物 焊接工艺.
如果您一直使用不正确的 PCB 表面清洁技术，您的电路板可能会接触到清洁剂中的杂质，甚至接触到工作台上的其他污染物——这可能会在组装过程中引起反应，从而导致腐蚀甚至故障。
消除 PCB 中离子污染的工艺
消除印刷电路板的离子污染是确保最终产品质量的必要步骤。 这里有一些方法可以做到这一点。
气相脱脂剂
这些用于去除 PCB 上的油和油脂。 该过程涉及使用在高温下蒸发的腐蚀性化学品。 产生的蒸汽然后通过 PCB，从而去除油脂。
气相脱脂剂
水洗
使用水和化学品去除 PCB 上污染物的过程。 如果您想避免使用刺激性化学品或溶剂，这是一个不错的选择。 干湿两用 蚀刻工艺， 但它在去除某些类型的污染物方面不如其他工艺有效。
水洗
半水洗
该工艺用于去除 PCB 表面的离子污染物。 它通常与干洗或湿洗等其他工艺结合使用，以确保去除所有可能的污染物。 此过程涉及将 PCB 浸入溶液中，以去除铜迹线和焊盘上的化学和物理污染物。
半水洗
真空吸尘
一种使用真空室去除 PCB 表面污染物的工艺。 该过程是通过将 PCB 放入真空室内，然后将其密封并抽真空来完成的。 之后，腔室充满惰性气体，如氮气或氩气，这将防止 PCB 表面进一步氧化，并防止空气中的外部颗粒。
真空吸尘
离子污染测试的好处
如果不进行离子污染测试，您最终可能会得到无法使用的产品，甚至更糟的是，会引发火灾。
以下是 PCB 离子污染测试的一些主要优势：
通过识别可能的原因避免产品故障
离子污染测试有助于确保您的电路板不含可能导致短路、电气故障和其他可能导致产品故障的问题的有害材料。
污染测试还可以帮助您在问题变得更大之前确定问题的根源。
避免产品退化或故障
离子污染测试是 PCB 制造过程的重要组成部分。 它通过识别可能导致 PCB 性能问题的静电放电 (ESD)，帮助制造商避免产品退化或故障。
离子污染测试可以帮助您在 ESD 引起问题之前检测到它。 离子污染测试检查在制造或运输过程中积聚在 PCB 中的离子。 这些离子会腐蚀您的电路板，并导致油漆层下腐蚀。 这最终会导致您的设备变色和其他问题。
过程中离子污染源的检测
离子污染测试最显着的好处是能够检测 PCB 工艺中的污染源。 离子污染可能是一个代价高昂的问题，但有一些方法可以在它成为一个主要问题之前阻止它。
确定 PCB 工艺中是否存在离子污染的一种方法是使用离子污染测试。 这种类型的测试将使您能够确定离子污染的来源。
清洁合规程序
清洁度是确保您的 PCB 不受污染的最重要因素。 测试您的 PCB 以确保它们满足所有清洁度要求非常重要。 这可确保您符合所有行业标准和法规。
离子污染的 IPC 标准
这款 IPC 有印刷电路板 (PCB) 离子污染的标准。 它用于确保您的 PCB 不含离子，离子会导致短路和其他问题。
该标准还指定了如何测试您的 PCB 以确保它们可以安全使用。 该测试包括在电路板表面放置一个离子污染计，并测量其随时间的电导率。 所需的最低电导率水平取决于电路板的尺寸及其设计：
– 对于未组装的电路板：长度 x 宽度 x 2 = 未组装的电路板表面积
– 对于组装板：长度 x 宽度 x 2 + 最多 50% = 组装板表面积
总结
总而言之，离子污染是可以很容易避免的。 防止它的最佳方法是开发新的和可持续采购的化学品和材料。 离子污染的知识可以帮助设计人员进行制造过程。