Контроль чистоты

(мнения экспертов)

Какие на сегодня современные технологии и методы контроля чистоты сборок печатных плат после прохождения очистки на собственном производстве?

Комментарий экспертов.

Mike McMeen, вице-президент инженерного сервиса компании «STI Electronics Inc.»

Следует использовать ионную хроматографию для количественного и качественного определения ионных загрязнений, имеющихся на сборке. Ионы не доступны взору, даже с увеличением, но имеются на сборках.

Всегда присутствуют некоторые количества анионов, катионов и слабых органических кислот, это тот уровень чистоты, который нужно понимать. Он зависит от типа флюса, определяющего количество ионных загрязнений. Есть очень много хороших, квалифицированных, аналитических лабораторий осуществляющих контроль микросхем ионной хроматографией.

Результат контроля будет количественным и может использоваться как основа будущих измерений чистоты для гарантии повторяемости и однородности. Не существует специальное подразделение по результатам контроля микросхем, но каждая аналитическая лаборатория делает свои рекомендации, а большинство крупных производителей электроники имеет собственное руководство по уровню ионных загрязнений.

Tim O’Neill, директор по продукту компании «AIM»zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Помимо визуального контроля в производстве практикуется тестирование ROSE на ионографе, как стандартная процедура. Процесс контроля имеет ограничения, поскольку не может выявить местное загрязнение, не надо полагаться на него, когда присутствуют не удаляемые частицы. Измерение уровня ионного загрязнения по экстракции растворителем даёт усреднённый результат со всей внешней поверхности сборки.

При наличии небольшого загрязнения под низко смонтированном компоненте контроль не будет достаточно чувствительным, чтобы «увидеть» загрязнение. Есть методы локализованного контроля, которые полезны при разработке и проверке, но трудно применимы в производственных условиях «годен — не годен».

Проблема с несмываемыми флюсами в том, что процесс экстракции ограничен, а результаты могут быть неверно истолкованы. Ионное загрязнение, нерастворимое в изопропиловом спирте и воде может не обнаружиться. Кроме этого, метод экстракции растворителем может высвободить ионные составляющие остатков флюса, которые безвредны при нормальных условиях. Оба примера могут ввести в заблуждение относительно хода процесса очистки и состояния сборки.

Дополнительные испытания, включая хроматографию и превращение Фурье в ИК-спектроскопии, могут использоваться для характеристики процесса очистки., используемых материалов и выделения областей риска.

Walter Pierowski, инженер-технолог компании «Esterline Interface Technologies»zzzz

Одна новая технология локализует контроль чистоты. Это — С3 от компании «Foresite». Тестер чистоты позволяет просмотреть особые участки, чтобы точно определить где могут быть потенциальные проблемы, вероятно, используя ионограф.

Steve Stach, президент компании «Austin American Technology»zzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Новейшие методы контроля чистоты сфокусированы на времени и электрических моментах (определяемых как замыкание) в испытуемом растворе, экстрагированном с платы стандартного образца с прецизионным шагом проводников. Этот метод не пользуется популярностью у пользователей, поскольку данные трудно интерпретировать, а чистая вода с сопротивлением 18МоМ образует дендриты на идеально чистом купоне в течение нескольких секунд, в зависимости от подвергшихся воздействию металлов и падения напряжения, присутствующего между тестируемыми проводниками.

Наилучший сейчас аналитический метод — ионная хроматография. Этим методом обнаруживаются все присутствующие ионные частицы и в какой концентрации. Технология хорошо отработана и документирована сборок или единственного компонента. Недостаток этого метода во времени и стоимости, требует несколько часов опытного специалиста для приготовления экстракта и проведения испытания.

Проверка чистоты сводится к предвидению статистического срока службы собранного модуля платы в режиме общих отказов, часто относимых к электрохимической миграции. Вероятность отказа такого типа продукции зависит от 3 главных факторов: окружения, требований к параметрам платы и от количества и природы загрязнений поверхности. Поиск наилучшего контроля чистоты сводится к предвидению срока службы электронной продукции, рассматриваемого в рамках особых требований к характеристикам продукции в наихудших, ожидаемых, окружающих условиях.

Текущий стандарт IPC JSTD 001 и старые военные стандарты Mil предполагают три шага к достижению контролируемого и квалифицированного контроля чистоты. Первый уровень — визуальный контроль. Выглядит ли чисто? Удалён ли флюс с поверхности и под компонентами? Второй шаг определяет количество и есть ли возможность локализовать загрязнение, остающееся после очистки, используя тестирование ROSE или ионную хроматографию. Третий шаг квалификации процесса очистки охватывает ускоренное испытание продукции по сроку службы в камере влаги и температуры. Это можно реализовать на реальных сборках контрольных образцов из идентичных материалов продукции.

После квалификации процесса очистки следует ежедневно его контролировать путем визуального осмотра. Рекомендуется периодическое тестирование «ROSE» с соблюдением статистики контрольных пределов.

Terry Munson, президент, главный технический консультант компании «Foresite»zzz

Если желательно оценить чистоту процесса с использованием обычных компонентов, измеряя среднюю чистоту всей платы с помощью ROSE или ионной хроматографии, то получается общее среднее значение чистоты по всей печатной плате с объёмным разбавлением, но для понимания уровня чистоты в местах загрязнений, следует использовать тест-систему C3.

Этот инструмент позволяет отслеживать чистоту на месте производства измерением электропроводности коррозионных частиц. Использование С3 и хроматографии даёт понимание количества частиц, оставшихся под низко монтируемыми компонентами или остатков после монтажа контактов.

Jerry Karp, президент компании «JSK Assjciates»zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Контроль ионных загрязнений всё ещё наиболее затратный, доступный метод. Есть несколько доступных коммерческих систем.

Umut Tosun, менеджер прикладной технологии компании «Zestron»zzzzzzzzzzzzzzzz

В стандартах IPC есть хорошо известные данные по чистоте:

• IPC-A-610 (раздел 3.3.Х; 10.6Х) чистота визуально.
• IPC-CH-65 (раздел 6. Х) Руководство по чистоте ПП и сборок
• J-STD-001 (раздел 8. Х) чистота / Проверка чистоты
• IPC-5704 (и последующие IPC-57XX) чистота не смонтированных плат
• IPC-9202/9203 Процесс квалификации / Совместимость материалов

David Bonito, менеджер по продажам и маркетингу компании «Technical Manufacturing Corp.»zz

Контроль ионной хроматографией анионных, катионных и слабых органических кислот по стандарту IPC-TM-650 § 2.3.28 на сегодня самый доступный метод, характеризующий загрязнения флюсом на сборке печатной платы. Хроматография вытягивает частицы при контроле и анализирует состав индивидуальной частицы по хлору, брому, сульфиту, сульфату и т. д., каждый из которых дает представление о том, что происходит в процессе. На сайте компании приведён применяемый метод очистки.

Это высокий уровень контроля, обнаруживающего остатки компонентов, не смущаемый контролем ROSE, экстрагирующем частицы, но показывающим частицы как агрегаты, в основном по содержанию хлорида натрия. Например, стандарт J-STD-001 приводит результат контроля ROSE 1.56 мг/см2, с точки зрения приемлемости, но этот метод тестирования ни в коем случае не является новейшим и датируется несколькими десятилетиями, когда чистота не была хорошо понята и была установлена скорее, как произвольный базовый показатель, чем что-либо ещё.

Также, стоит отметить, что в условиях высокой надёжности полезно провести тестирование с помощью ионной хроматографии на самой печатной плате (особенно для покрытий HASL), что даёт представление об остатках от поставщика платы, и в процессе их очистки. По опыту, обработка плат, содержащих остаточные загрязнения флюсом и не являющихся полностью чистыми сразу, способствует общей чистоте (или её отсутствию) готового изделия, так что это следует учитывать.

***********************

Компания «БалтМедиа Партнёр» в коммерческом партнёрстве с коллегами помогает внедрению и освоению эффективной техники на российском рынке производителей электроники, ведя информационный мониторинг инновационных технологий, способствуя созданию инженерных баз знаний и реализации планов развития производств.

По вопросам, связанным с производством электронной продукции, просьба использовать контакт:

Санкт-Петербург, Таллинское шоссе, 206

Тел. +7 (921) 895−1422, 8 (812) 994−9502

Электронная почта: office@bmptek.ru

Управляющий проекта — Алексей Леонов