PCB線路板中的離子污染和測試

大約15％的PCBA故障是由污染引起的。離子污染會導致多種問題，導致PCB損壞。在完成組裝之前測試裸板是否受到離子污染，可降低由污染物引起的缺陷風險。本指南將描述離子污染，其引起的問題以及制造商如何進行離子污染測試。

PCB中的離子污染是什么？

當干擾可靠性和功能性的離子殘留物殘留在完整的PCB上時，就會發(fā)生離子污染。離子殘基包含在溶液中時變成導電的原子或分子。暴露在濕氣中會使離子殘留物分解為帶負電荷或帶正電荷的元素，從而改變了溶液的整體導電性。

PCB也可能具有非離子污染，其中涉及非離子殘留物。非離子殘留物不具有導電性能，因此它們通常可以在生產(chǎn)和組裝后保留在PCB上。因此，大多數(shù)制造商在檢查板的清潔度時都將重點放在離子污染上。在生產(chǎn)過程中影響PCB組件的離子殘留包括：

l鹽類

l無機酸和有機酸

l乙醇胺

l汗

l助焊劑活化劑

l電鍍化學

離子污染有兩個常見來源：

l缺乏裸板清潔度：許多離子污染物來自板本身。電路板的制造過程以及環(huán)境暴露都可能留下殘留物，例如微粒殘留物，油，鹽和灰塵。在將組件添加到裸板上之前，制造商必須確保生產(chǎn)過程中的先前步驟沒有遺留任何污染物。

l使用侵蝕性化學物質(zhì)：銅蝕刻液，水溶性焊接化學物質(zhì)和其他種類的侵蝕性化學物質(zhì)會留下殘留物，如果清洗不當，會改變電路板的導電性。

離子殘留物會導致什么問題？

如果制造商無法去除多余的離子殘留物，則會發(fā)生以下問題：

l腐蝕：大多數(shù)PCB 最終會由于其金屬材料而腐蝕。但是，與PCB的預期壽命相比，離子污染會導致腐蝕發(fā)生的時間短得多。腐蝕是指氧與金屬結(jié)合并產(chǎn)生生銹的過程。當水分與離子殘留物接觸時，發(fā)生短路的風險會增加。腐蝕的金屬剝落下來，失去了PCB正確運行所需的化學性能。

l樹突生長：在樹突生長期間，導電金屬條或樹突通過受直流電壓偏置影響的電解液在PCB上生長。當阻焊劑中的孔保留助焊劑或其他離子殘留物時，樹枝狀晶體會很快出現(xiàn)。當樹枝狀晶體相互接觸時，可能會產(chǎn)生短路和間歇性操作等缺陷。

l電化學遷移：電化學遷移還涉及樹枝狀晶體，但特別是當它們在介電材料上生長時。由于樹枝狀晶體是由導電離子形成的，因此它們可以以不同于PCB預期設(shè)計的方式引導電流。樹突狀生長導致電化學遷移，從而導致全部或間歇性故障。樹突生長和電化學遷移彼此密切相關(guān)，并且傾向于同時發(fā)生。

測試中使用的清潔度測量技術(shù)

為了確保離子殘留不會減少PCB的使用壽命，許多制造商已經(jīng)在制造過程中清潔了該板。離子污染測試使制造商可以確定他們在生產(chǎn)過程中是否使用了足夠的清潔技術(shù)。用于檢測離子污染的清潔度測試方法包括：

l分批式水清洗系統(tǒng)中的電阻率測試：用于清洗PCB的系統(tǒng)通常來自內(nèi)置的電阻率測量工具。雖然這些結(jié)果不能用于滿足IPC標準，但它們可以提供清潔系統(tǒng)有效性的見解。

l溶劑萃取物的電阻率（ROSE）測試： ROSE測試可檢測會導致污染的大量離子。零離子或類似類型的離子測試裝置會將PCB上發(fā)現(xiàn)的離子吸入溶劑溶液中。該測試測量結(jié)果為每平方英寸大體積離子。

l修改后的ROSE測試：修改后的ROSE測試在標準ROSE測試中增加了熱提取方法。它仍然涉及一種能吸收大量離子的溶劑。但是，不是在標準條件下抽出離子，而是將PCB和溶劑溶液暴露在高溫下。然后，該溶液要通過電離儀式設(shè)備進行測試。

l離子色譜測試：離子色譜測試涉及的熱萃取方法與改良的ROSE測試相似。萃取后，溶液在離子色譜儀測試裝置中進行測試。該測試的結(jié)果提供了有關(guān)樣品中特定離子物種以及每種物種每平方英寸水平的信息。