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Introdução
A contaminação iônica é um problema muito comum em placas de circuito impresso que realmente precisa ser resolvido. Isso pode afetar a qualidade de seus PCBs e é importante que você entenda esse problema para saber como evitá-lo.
Breve Descrição da Contaminação Iônica
Ocorre quando impurezas não metálicas são introduzidas na placa durante o processo de fabricação. Os culpados mais comuns são sujeira e poeira, que podem se misturar à solda e deixar para trás partículas indesejadas.
Também é um fenômeno que ocorre quando os sais são deixados em uma placa de circuito após a soldagem. Pode causar corrosão, que pode danificar a placa de circuito e levar à falha de componentes eletrônicos componentes.
Descobriu-se que a contaminação iônica causa todos os tipos de problemas, desde conexões inadequadas até superaquecimento, e também é conhecido por reduzir a vida útil de seus eletrônicos.
Contaminação Iônica
Como é medida a contaminação iônica?
Um ionógrafo é um dispositivo que mede a quantidade de íons no ar. O ionógrafo possui vários sensores, cada um sensível a um tipo diferente de íon. Quando um íon se aproxima de um desses sensores, ele cria uma carga elétrica e a envia para o computador sistema que registra os dados.
O ionógrafo é colocado em uma sala limpa e, em seguida, o operador examina as diferentes configurações do sensor até ver um aumento nas leituras de íons. Isso é feito segurando um pedaço de placa de circuito em cada sensor para que possa ser verificado quanto à contaminação.
Depois de todo o sensor foram verificados, se não houver evidência de contaminação em nenhum deles, então sabemos que não há contaminantes presentes. Se houver indícios de que existe algum tipo de contaminante, tomaremos medidas para limpar essas áreas antes de prosseguir com nosso processo de fabricação, para evitar possíveis problemas mais tarde, quando chegar a hora de montagem ou teste.
Por que isso é um problema no seu PCB?
A contaminação iônica é um problema sério em seu PCB. Pode causar:
Migração Eletroquímica
O processo começa quando um contaminante iônico é depositado na superfície do seu PCB. Quando uma corrente elétrica passa por esse depósito, ela causa uma reação química que cria novos íons e resulta em um campo elétrico ao redor do depósito que atrai mais íons. Isso causa um acúmulo de íons ao redor do depósito inicial, o que leva a um fluxo de atual entre os dois pontos onde se encontram.
Este processo pode causar corrosão em traços de cobre, o que pode levar a curtos ou outros problemas com conexões elétricas dentro do seu produto. Em alguns casos, também pode afetar outras partes do seu produto (como baterias), causando corrosão também.
Migração Eletroquímica
Crescimento dendrítico
O crescimento dendrítico ocorre quando os íons que estão presentes no eletrólito (o líquido que conduz eletricidade) do isolante do PCB camada ligação aos átomos de cobre nas trilhas de cobre na placa. Isso é um grande problema porque pode levar à corrosão, que causa defeitos e baixo desempenho.
Crescimento dendrítico
Corrosão
Os íons são partículas carregadas que são liberadas pela contaminação iônica, e esses íons irão corroer nas proximidades metal superfícies. A corrosão causa a quebra do metal, o que pode levar a curtos-circuitos e outros problemas com a placa de circuito.
Corrosão
Técnicas de medição
Pode ser difícil identificar a origem da contaminação iônica, mas é importante fazê-lo o mais rápido possível para que você possa tomar medidas para corrigir o problema e evitar ocorrências futuras.
Existem várias maneiras diferentes de medir a contaminação iônica, incluindo:
Teste de resistividade do extrato de solvente (ROSE)
Um método simples e não destrutivo para detectar contaminação iônica em placas de circuito impresso. O teste envolve a imersão do PCB em um solvente que dissolverá qualquer contaminante. O contaminante, que geralmente é um eletrólito, dissolve-se na solução solvente.
O teste ROSE mede a mudança no potencial elétrico entre dois eletrodos imersos em uma solução. Neste caso, um eletrodo é conectado ao terra e o outro é conectado ao PCB que está sendo testado. A corrente fluindo entre esses dois pontos irá variar dependendo de quanto de uma determinada substância é dissolvida na solução de solvente que os cerca: se houver mais presente, haverá mais íons presentes também; caso contrário, haverá menos íons presentes também.
Teste de resistividade do extrato de solvente
Teste de cromatografia de íons (IC)
O analito é dissolvido em um solvente adequado e introduzido na coluna por meio de uma seringa. O solvente pode passar pela coluna, que separa os analitos com base em sua relação carga/massa. Um detector de condutividade detecta a presença de íons com base em sua mudança na condutividade com o tempo.
O teste IC pode detectar todos os tipos de contaminação iônica, incluindo íons como cloreto, flúor, sódio, potássio, cobre, e cádmio. O teste de IC também pode ser usado para determinar se o PCB foi limpo demais ou se há vestígios de solvente nele.
Teste de cromatografia de íons
Possível causa de contaminação iônica
Existem muitas maneiras pelas quais a contaminação iônica pode ocorrer, mas aqui estão algumas das mais comuns:
Tábua Nua Suja
Esta é normalmente a causa da contaminação iônica em placas de circuito impresso. Isso ocorre porque a placa nua não possui revestimento e a superfície fica exposta ao meio ambiente. Sujeira e poeira podem facilmente ficar presas sob os rastros e almofadas de cobre no PCB, o que causará um curto-circuito quando a eletricidade passar por eles.
Umidade no PCB
Essa contaminação pode causar uma série de problemas, incluindo corrosão, desempenho elétrico reduzido e até falha completa. A causa mais comum de contaminação iônica é a umidade no PCB. Isso pode ocorrer quando há uma vedação com vazamento ou outras aberturas no PCB que permitem a entrada de água por meios físicos.
Resíduo de Fluxo
Esta também é uma causa comum de contaminação iônica em placas de circuito impresso. O fluxo é aplicado à placa durante a fabricação para ajudar a solda a fluir e formar conexões entre as diferentes camadas da placa. Depois que a placa é fabricada, qualquer resíduo de fluxo remanescente pode se tornar contaminação iônica.
Decapagem Química
A contaminação iônica pode resultar do uso de produtos químicos de corrosão que contêm íons metálicos. Os íons metálicos podem se tornar incorporado na superfície da placa de circuito, criando um caminho condutor entre dois pontos da placa. Isso ocorre porque o produto químico de corrosão reage com o cobre em sua placa de circuito, o que faz com que o cobre fique ionizado. Os íons podem causar flutuações elétricas e curtos-circuitos.
Resíduos de Perfuração e Revestimento
Uma possível causa de contaminação iônica em placas de circuito impresso é perfuração e resíduo de revestimento. Isso pode acontecer quando furos são perfurados na placa, mas eles não são limpos o suficiente antes galvanização. O resultado é que o orifício fica coberto por uma camada de partículas metálicas, que podem causar corrosão se não forem removidas durante a limpeza.
Limpeza inadequada da superfície do PCB
A limpeza inadequada da superfície do PCB é um dos culpados mais comuns. Antes da soldagem, as superfícies de cobre devem ser completamente limpas para remover quaisquer contaminantes que possam levar a uma reação indesejada entre os componentes durante a soldagem. processo de soldagem.
Se você estiver usando técnicas impróprias de limpeza de superfície de PCB, sua placa pode ter entrado em contato com impurezas de seus agentes de limpeza ou até mesmo outros contaminantes em sua bancada - e isso pode causar uma reação durante a montagem que leva à corrosão ou até mesmo falha.
Processos para eliminar a contaminação iônica em seu PCB
Eliminar a contaminação iônica das placas de circuito impresso é uma etapa necessária para garantir a qualidade do seu produto final. Aqui estão algumas maneiras de fazer isso.
Desengordurante de Fase de Vapor
Estes são usados para remover óleos e graxas de PCBs. O processo envolve o uso de produtos químicos cáusticos que são vaporizados em altas temperaturas. O vapor resultante é então passado pelos PCBs, o que faz com que a graxa seja removida.
Desengordurante de Fase de Vapor
Limpeza Aquosa
Um processo que usa água e produtos químicos para remover contaminantes do seu PCB. É uma boa opção se você quiser evitar o uso de produtos químicos ou solventes agressivos. Você pode usá-lo para seco e molhado processos de gravação, mas não é tão eficaz na remoção de alguns tipos de contaminação quanto outros processos.
Limpeza Aquosa
Limpeza Semi-Aquosa
Este processo é usado para remover a contaminação iônica na superfície de um PCB. É frequentemente usado em conjunto com outros processos, como limpeza a seco ou úmida, para garantir que todos os possíveis contaminantes sejam removidos. Este processo envolve a imersão do PCB em uma solução que remove os contaminantes químicos e físicos dos rastros e pastilhas de cobre.
Limpeza Semi-Aquosa
Aspirador de pó
Um processo que usa uma câmara de vácuo para remover contaminantes de uma superfície de PCB. O processo é feito colocando o PCB dentro da câmara de vácuo, que é então selado e evacuado. Depois disso, a câmara é preenchida com um gás inerte, como nitrogênio ou argônio, que impedirá qualquer oxidação adicional da superfície do PCB e fornecerá proteção contra partículas externas no ar.
Aspirador de pó
Benefícios do teste de contaminação iônica
Sem o teste de contaminação iônica, você pode acabar com um produto que não funciona ou, pior ainda, com risco de incêndio.
Aqui estão alguns dos principais benefícios do teste de contaminação iônica em seu PCB:
Evite a quebra do produto identificando a causa possível
O teste de contaminação iônica pode ajudar a garantir que sua placa esteja livre de materiais nocivos que podem causar curtos-circuitos, falhas elétricas e outros problemas que podem levar à quebra do produto.
O teste de contaminação também pode ajudá-lo a identificar a origem do problema antes que ele se torne um problema maior.
Evite a degradação ou mau funcionamento do produto
O teste de contaminação iônica é uma parte vital do processo de fabricação de PCB. Ele ajuda os fabricantes a evitar a degradação ou mau funcionamento do produto, identificando a descarga eletrostática (ESD), que pode causar problemas no desempenho do PCB.
O teste de contaminação iônica pode ajudá-lo a detectar ESD antes que cause problemas. O teste de contaminação iônica verifica os íons que se acumularam em seus PCBs durante os processos de fabricação ou envio. Esses íons podem causar corrosão nas placas de circuito e levar à corrosão sob as camadas de tinta. Eventualmente, isso resultará em descoloração e outros problemas com seu dispositivo.
Detecção de Fonte de Contaminação Iônica no Processo
O benefício mais significativo do teste de contaminação iônica é a capacidade de detectar a fonte de contaminação em seu processo de PCB. A contaminação iônica pode ser um problema caro, mas existem maneiras de pará-la antes que se torne um grande problema.
Uma maneira de descobrir se há contaminação iônica em seu processo de PCB é usando testes de contaminação iônica. Este tipo de teste permitirá determinar de onde vem a contaminação iônica.
Procedimentos de Conformidade de Limpeza
A limpeza é o fator mais importante para garantir que seus PCBs estejam livres de contaminantes. É importante testar seus PCBs para garantir que eles atendam a todos os requisitos de limpeza. Isso garante que você atenda a todos os padrões e regulamentos do setor.
Padrão IPC para Contaminação Iônica
O IPC possui um padrão para contaminação iônica de placas de circuito impresso (PCBs). Ele é usado para garantir que seus PCBs estejam livres de íons, que podem causar curtos-circuitos e outros problemas.
O padrão também especifica como testar seus PCBs para garantir que sejam seguros para uso. O teste envolve colocar um medidor de contaminação iônica na superfície da placa e medir sua condutividade ao longo do tempo. O nível mínimo de condutividade exigido é baseado no tamanho da placa e seu design:
– Para placas desmontadas: Comprimento x Largura x 2 = Área de superfície da placa não preenchida
– Para placas montadas: Comprimento x Largura x 2 + até 50% = Área de superfície da placa montada
Conclusão
Em suma, a contaminação iônica é algo que pode ser evitado com bastante facilidade. A melhor maneira de evitá-lo é desenvolver produtos químicos e materiais novos e de origem sustentável. Esse conhecimento da contaminação iônica pode ajudar os projetistas no processo de fabricação.