PCBイオン汚染試験

PCBイオン汚染

PCBA障害の約15％は、汚染が原因で発生します。イオン汚染は、PCBの欠陥につながる複数の問題を引き起こす可能性があります。組み立てを完了する前にベアボードのイオン汚染をテストすることで、汚染物質によって引き起こされる欠陥のリスクを軽減します。このガイドでは、イオン汚染、それが引き起こす問題、およびメーカーがイオン汚染テストを実施する方法について説明します。

PCBのイオン汚染とは何ですか？

イオン汚染は、信頼性と機能性を妨げるイオン残留物が完全なPCBに残っている場合に発生します。イオン性残留物には、溶液中に導電性になる原子または分子が含まれています。湿気にさらされると、イオン性残留物が負または正に帯電した元素に解離し、溶液の全体的な導電率が変化します。

PCBは、非イオン性残留物を含む非イオン性汚染も持つ可能性があります。非イオン性残留物は導電性を持たないため、通常、製造および組み立て後にPCB上に残る可能性があります。したがって、ほとんどのメーカーは、ボードの清浄度を調べるときにイオン汚染に焦点を合わせています。製造中にPCBコンポーネントに影響を与えるイオン性残留物は次のとおりです。

• 塩
• 無機酸と有機酸
• エタノールアミン
• 発汗
• フラックス活性剤
• めっき化学

イオン汚染には2つの一般的な原因があります：

• ベアボードの清潔さの欠如： 多くのイオン汚染物質はボード自体から発生します。ボードの製造プロセスは、環境への暴露と同様に、粒子状の残留物、油、塩、ほこりなどの残留物を残す可能性があります。ベアボードにコンポーネントを追加する前に、製造業者は、製造プロセスの前のステップで汚染物質が残っていないことを確認する必要があります。
• 積極的な化学の使用： 銅のエッチング液、水溶性はんだ付けの化学的性質、およびその他の種類の攻撃的な化学的性質により、適切に洗浄しないとボードの導電率を変化させる残留物が残る可能性があります。

イオン性残留物はどのような問題を引き起こしますか？

メーカーが過剰なイオン残留物の除去に失敗すると、次の問題が発生する可能性があります。

• 腐食： ほとんどのPCBは、金属材料が原因で最終的に腐食します。ただし、イオン汚染により、PCBの予想寿命と比較して、腐食までの時間が大幅に短縮される可能性があります。腐食とは、金属に酸素が結合して錆を発生させるプロセスを指します。水分がイオン性残留物と接触すると、短絡のリスクが高まります。腐食している金属が剥がれ落ち、PCBが正しく動作するために必要な化学的性質が失われます。
• 樹枝状の成長： 樹枝状成長中、導電性金属スライバーまたはデンドライトは、DC電圧バイアスの影響を受けた電解液を介してPCB上で成長します。ソルダーマスクの細孔がフラックスまたは別のイオン性残留物を保持している場合、デンドライトがすぐに現れる可能性があります。デンドライト同士が接触すると、短絡や断続的な動作などの不具合が発生する可能性があります。
• 電気化学的移行： 電気化学的移動にはデンドライトも含まれますが、特に誘電体を横切って成長する場合に発生します。デンドライトは導電性イオンから形成されるため、PCBの意図した設計とは異なる方法で電流を流すことができます。樹枝状の成長は電気化学的移動を引き起こし、それが全体的または断続的な故障を引き起こします。樹枝状成長と電気化学的移動は互いに密接に関連しており、同時に発生する傾向があります。

イオン汚染試験で使用される清浄度測定

イオン性残留物がPCBの寿命を縮めないようにするために、多くのメーカーはすでに製造プロセスの一環としてボードを洗浄しています。イオン汚染テストにより、製造業者は製造中に十分な洗浄技術を使用しているかどうかを判断できます。イオン汚染を検出するために使用される清浄度試験方法には、次のものがあります。

• バッチ形式の水性洗浄システムでの抵抗率テスト： PCBの洗浄に使用されるシステムは、多くの場合、組み込みの抵抗率測定ツールを使用しています。これらの結果を使用してIPC基準を満たすことはできませんが、洗浄システムの有効性に関する洞察を得ることができます。
• 溶媒抽出物の抵抗率（ROSE）テスト： ROSEテストは、汚染につながる可能性のあるバルクイオンを検出します。ゼロイオンまたは同様のタイプのイオンテストユニットは、PCBで見つかったイオンを溶媒溶液に引き込みます。このテストでは、結果を1平方インチあたりのバルクイオンとして測定します。
• 変更されたROSEテスト： 変更されたROSEテストは、標準のROSEテストに熱抽出方法を追加します。それでも、バルクイオンを引き出す溶媒が含まれています。ただし、標準的な条件でイオンを引き出す代わりに、PCBと溶媒溶液は高温にさらされます。次に、ソリューションはイオノグラフスタイルの機器からテストを受けます。
• イオンクロマトグラフィーテスト： イオンクロマトグラフィーテストには、修正されたROSEテストと同様の熱抽出方法が含まれます。抽出後、溶液はイオンクロマトグラフテストユニットでテストされます。このテストの結果は、サンプル内の特定のイオン種と1平方インチあたりの各種のレベルに関する情報を提供します。

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