Moderní čistící prostředky a testování DPS

Je zásadní věnovat pečlivou pozornost procesům čištění DPS a příslušnému testování. Už jen proto, že s narůstajícími nároky na redukci rozměrů a zvýšení inteligence elektronických systémů se zvyšuje tlak na zmenšování a zajištění spolehlivosti a dlouhé životnosti komponent. A protože moderní desky plošných spojů představují složité a vícevrstvé prvky elektroniky, kde čistota hraje klíčovou roli v zabezpečení spolehlivosti výsledného elektronického zařízení, je nežádoucí selhání těchto součástek způsobené kontaminací nepřípustné, a proto je potřebné se věnovat procesům čištění DPS i příslušnému testování desek.

Kontaminace a její příčiny

S rozšiřujícím se spektrem elektronických zařízení roste i různorodost faktorů způsobujících kontaminaci. Hlavními typy jsou iontová a beziontová kontaminace. Iontová kontaminace většinou vzniká zbytky tavidla a obsahuje vodivé molekuly, které mohou způsobit selhání součástek při působení vlhkosti. Naopak, beziontová kontaminace zahrnuje nevodivé látky, jako jsou oleje, inertní zbytky tavidla a tuky.

Jedním z nejproblematičtějších jevů spojených s iontovou kontaminací jsou bílé skvrny, známé také jako white residue. Tyto kovové soli mohou způsobit nejen poruchy v elektronických součástkách, ale i celkovou degradaci desky plošných spojů.

foto: čištění DPS deionizovanou vodou

Jak vzniká kontaminace

Identifikace zdrojů kontaminace je klíčovým krokem k prevenci selhání elektronických součástek. Při změnách v procesu výroby, jako například přechod na bezolovnaté pájení, mohou vznikat nečekané zbytky a potíže s čištěním DPS. Bílé skvrny, často způsobené nevhodným rozpouštědlem nebo reakcí s tavidlem, mohou být výsledkem nedostatečného čištění.

Stroj Plasonic viz foto, pro úpravu DPS plazmou odstraňuje pryskyřici ze stěn vrtaných otvorů tak, aby došlo k dokonalému napojení galvanické mědi na vnitřní vrtsvy DPS. Tato metoda je vhodná jak pro standardní FR4 materiály, tak pro pokročilejší materiály s vyšším Tg, halogen free, polyimid (flex, rigid-flex), PTFE apod.

Metody kontrolního testování po procesu čistění DPS

1. Existuje několik metod pro kontrolní testování čistění DPS.
2. Vizuální kontrola, je jednoduchá, nemusí vždy odhalit skrytou iontovou kontaminaci.
3. Test odporu povrchové izolace (SIR) a test odporu vzorku rozpouštědla (ROSE) jsou alternativy, ale jejich přesnost může být omezena.
4. Jedním z nejspolehlivějších testů je iontová chromatografie (IC), která dokáže detekovat a měřit organické kyseliny a ionty. Ačkoliv časově náročná a nákladná, poskytuje detailní informace o typu kontaminace a umožňuje efektivní odstranění problémů.

Správný výběr čistících prostředků při čištění DPS

Klíčovým faktorem úspěchu čištění DPS je správný výběr čisticí kapaliny. Moderní čisticí prostředky s nízkou viskozitou a povrchovým napětím jsou navrženy tak, aby účinně odstraňovaly zbytky tavidla i z těžko dostupných míst. Tyto prostředky garantují celkové vyčištění desky bez vytváření bílých skvrn, což eliminuje potřebu složitých testů a přináší ekonomické výhody.

Pro procesy vyžadující vysokou míru adheze jako například laminace suchého rezistu, aplikace před nepájivou maskou nebo povrchovými úpravami je vhodné chemické čištění - stroj pro chemické čištění viz foto - náhrazuje proces kartáčování měděného povrchu.

Trendy v čištění DPS

V současném prostředí neustálého technologického pokroku jsou moderní čisticí prostředky a testovací metody klíčem k zajištění spolehlivosti elektronických součástek. Opatření zaměřená na identifikaci a eliminaci kontaminace spolu s pokročilými čisticími prostředky představují nezbytný krok k výrobě kvalitních a odolných DPS. Optimalizace čištění DPS se tak stává nezbytným aspektem v elektronickém průmyslu 21. století.

Svět elektroniky neustále se neustále vyvíjí, a s ním i metody výroby desek plošných spojů. Předpokládá se, že více než polovina současných DPS je vyráběna s využitím bezoplachových pájecích past. Někteří výrobci dokonce preferují tuto variantu a čistí pouze ty desky, u kterých je čištění nezbytně nutné. Urychlí to výrobní čas.

Ovšem, stále častěji se objevují otázky ohledně účinnosti bezoplachových past na komplexních deskách s hustým osazením, nebo vojenské, lékařské, letecké a další kritické aplikace.

Výzvy s bezoplachovými pastami

S nárůstem komplexity a miniaturizace desek se bezoplachové pájecí pasty někdy nechovají podle očekávání. S rostoucí potřebou zhuštění miniaturních součástek na malé ploše desky se zvyšuje riziko problémů, které mohou vzniknout, pokud desky nejsou řádně očištěny. Bílé zbytky od slaných aktivátorů v bezoplachových pastách mohou způsobit korozi spojů, růst dendritů a další komplikace. To, co mělo minimalizovat nutnost čištění, nyní přináší další kroky pro zajištění spolehlivosti desek.

Důvody pro čištění DPS i při využití bezoplachových past

Čistota desek při použití bezoplachových past má klíčový význam pro zabezpečení optimální funkčnosti. I když někteří výrobci čistí pouze desky s vysokými nároky na spolehlivost, rozhodujícím faktorem pro další vývoj je eliminace neočekávaných problémů. Včasným odstraněním zbytků po pájení se předejde možným selháním desek, šumu v obvodech, elektrochemické migraci, zkratům nebo nárůstu dendritů. Zajištění optimální funkčnosti desek se stává zásadním prvkem pro všechny výrobce elektroniky.

Ironií je, že právě tyto bezpoplachové pasty a tavidla měly nutnost čištění desek minimalizovat. Místo toho dnes vnášejí do procesů čištění spíše komplikace. Výrobci elektronických součástek se neustále snaží testovat a implementovat nové metody čištění, které budou odpovídat stále se měnícím potřebám trhu. V oblasti čištění desek po pájení bezoplachovými pastami lze očekávat další vývoj a inovace. Výrobci PCB by měli sledovat trendy v používaných materiálech, postupech a testovacích metodách.

Čištění desek se tak stává nezbytným prvkem nejen pro zajištění spolehlivosti a funkčnosti elektronických součástek, ale i pro udržení konkurenceschopnosti v rychle se měnícím prostředí moderního elektronického průmyslu.