Wstęp
W-urządzeniach użytkowników końcowych, takich jak zewnętrzne stacje bazowe,-elektroniczne jednostki sterujące w pojazdach i czujniki przemysłowe, komponenty PCBA są stale narażone na działanie wysokiej wilgotności, a nawet mgły solnej. W wielu modułach, które wykazały doskonałą wydajność podczas testów fabrycznych, po kilku miesiącach pracy w terenie może wystąpić niewyjaśniony spadek rezystancji izolacji lub nawet awarie-zwarciowe. Wśród tych problemów główną ukrytą przyczyną tak wczesnych awarii jest migracja srebra na złączach lutowanych. Kiedy na powierzchni płytki drukowanej w wilgotnym środowisku znajdują się drobne pozostałości jonów, jony srebra ulegają migracji elektrochemicznej, powodując wzrost drobnych metalicznych dendrytów pomiędzy sąsiadującymi przewodnikami. Jeśli zjawisko to nie jest ściśle kontrolowane, może bezpośrednio uszkodzić wysokiej klasy produkty PCBA.
Mechanizm uszkodzeń fizycznych migracji elektrochemicznej
Fizycznym warunkiem migracji srebra jest współistnienie „roztworu elektrolitu” i „stronniczego pola elektrycznego”. Gdy wilgotność powietrza przekracza 60 procent, higroskopijne zanieczyszczenia (takie jak pozostałości topnika, jony chlorkowe z otoczenia lub pył) tworzą warstwę elektrolitu na powierzchni połączeń lutowniczych, która jest niewidoczna gołym okiem. Po przyłożeniu napięcia stałego atomy srebra na anodzie tracą elektrony i przekształcają się w jony srebra, które pod wpływem pola elektrycznego migrują w kierunku katody. Tam metaliczne srebro wytrąca się i stopniowo rośnie, tworząc dendrytyczne,-drzewiaste ścieżki przewodzące.
Wzrost tych dendrytów jest w początkowych stadiach niezwykle szybki; gdy przekroczą przerwę między przewodnikami, powodują natychmiastowe zwarcie. Tym większym wyzwaniem jest to, że nawet po wystąpieniu zwarcia i odparowaniu wilgoci resztkowa struktura dendrytyczna zachowuje niektóre ze swoich właściwości przewodzących, co prowadzi do powtarzających się wahań prądu upływowego. Kluczem do zapobiegania w zakładach montażowych PCBA jest wyeliminowanie podstawy materiałowej tej reakcji elektrochemicznej poprzez kontrolę od początku do końca procesu produkcyjnego.
Krytyczne progi parametrów procesu czyszczenia
Główną przyczyną migracji srebra są często pozostałości topnika. Przed etapem końcowej kontroli jakości (FQC) producenci elektroniki przeprowadzają rygorystyczne testy skażenia jonowego, zgodnie z którymi stężenie jonów na jednostkę powierzchni nie może przekraczać 0,05 mikrograma równoważnika chlorku sodu. Aby spełnić ten standard, zazwyczaj stosuje się kombinowane rozwiązanie czyszczące obejmujące-etapowe-natryskiwanie pod wysokim ciśnieniem i pulsację ultradźwiękową.
Wodne-środki czyszczące wnikają w wąskie szczeliny pomiędzy drobnymi szpilkami przez-dysze wysokociśnieniowe, dokładnie wypierając i usuwając halogeny i kwasy organiczne z pozostałości topnika. Następnie trzy etapy płukania wodą dejonizowaną zapewniają, że przewodność elektryczna płyty osiągnie poziom wody ultraczystej. Dane wskazują, że po przejściu procesu głębokiego czyszczenia oporność izolacji płyt utrzymuje się na poziomie megaomów lub wyższym nawet po ponad 500 godzinach wystawienia na działanie środowiska o wysokiej-wilgotności. To ekstremalne usuwanie resztkowych jonów odcina łańcuch tworzenia się filmu elektrolitu u jego źródła.
Ochrona barierowa poprzez powłokę pasywacyjną powierzchni
Oprócz czyszczenia fizycznego, w przypadku produktów przeznaczonych do stosowania w środowiskach o wysokiej-soli-mgle i wysokiej-wilgotności, wprowadzamy powłokę ochronną jako drugą warstwę ochrony fizycznej. Rolą powłoki konforemnej nie jest jedynie zapobieganie wnikaniu wilgoci, ale, co ważniejsze, fizyczne izolowanie pola elektrycznego od kontaktu z cząsteczkami wody. Zakłady montażowe PCBA zazwyczaj wybierają materiały powłokowe na bazie poliuretanu lub silikonu-o niskiej przepuszczalności pary wodnej. Wykorzystując precyzyjny, zautomatyzowany sprzęt do natryskiwania, zapewniają jednolitą, gęstą powłokę w-obszarach wysokiego ryzyka, takich jak podstawa złączy i szczeliny między stykami układu scalonego.
Przed powlekaniem wilgoć zaadsorbowaną na powierzchni PCB należy dokładnie usunąć w procesie wypalania próżniowego. Nałożenie powłoki bez wcześniejszego wypalania spowoduje zatrzymanie wilgoci wewnątrz powłoki, co w rzeczywistości może spowodować poważniejszą korozję. Podczas montażu PCBA monitoruje się krzywą utwardzania powłoki, aby zapewnić, że utwardzona powłoka osiągnie hermetyczną-gęstość, blokując przenikanie jonów chlorkowych z zewnętrznej mgły solnej. Ta bariera ochronna zapewnia płycie odporność niezbędną do wytrzymania trudnych warunków zewnętrznych.
Walidacja niezawodności w oparciu o badanie przesiewowe naprężeń środowiskowych
Zapobieganie migracji srebra nie może opierać się wyłącznie na specyfikacjach procesu produkcyjnego, wymaga również kontroli i walidacji w drodze symulowanych testów środowiskowych. Zakłady montażowe PCBA zazwyczaj umieszczają każdą partię produktów przeznaczonych do zastosowań zewnętrznych w komorze z cyklicznymi zmianami temperatury-wilgotności, w połączeniu z testowaniem napięcia polaryzacji w czasie rzeczywistym. Płytki pracują nieprzerwanie przez 1000 godzin w temperaturze 85 stopni Celsjusza i przy wilgotności względnej 85 procent, a zmiany prądu upływu w każdym obwodzie logicznym są monitorowane w czasie rzeczywistym.
Jeśli dane testowe wykazują wykładnicze wahania prądu upływowego, oznacza to ryzyko migracji w ramach tej konkretnej ścieżki procesu. Ta metoda przesiewowa, która wymusza ujawnienie się defektów procesowych, pozwala na wczesną identyfikację potencjalnych błędów związanych z migracją srebra w fabryce. Dzięki analizie awarii ekranowanych przypadków awarii odstępy między komponentami są stale dostosowywane podczas montażu PCBA, optymalizowane są zasady trasowania dla krytycznych linii sygnałowych, a odstępy między przewodami są maksymalizowane w celu zwiększenia odporności na migrację.
Szybkie fakty na temat NeoDen
- Założona w 2010 roku, zatrudniająca 200+ pracowników i 27000+ mkw. fabryka niezależnych praw majątkowych, aby zapewnić standardowe zarządzanie i osiągnąć jak największe efekty ekonomiczne, a także oszczędność kosztów.
- Posiadał własne centrum obróbcze, wykwalifikowanego montera, testera i inżynierów kontroli jakości, aby zapewnić duże możliwości w zakresie produkcji, jakości i dostawy maszyn NeoDen.
- 40+ globalnych partnerów w Azji, Europie, Ameryce, Oceanii i Afryce, aby skutecznie obsługiwać użytkowników 10000+ na całym świecie, zapewniając lepszą i szybszą obsługę lokalną oraz szybką reakcję.
- 3 różne zespoły badawczo-rozwojowe składające się z 25+ profesjonalnych inżynierów badawczo-rozwojowych, aby zapewnić lepszy i bardziej zaawansowany rozwój oraz nowe innowacje.
- Wykwalifikowani i profesjonalni inżynierowie wsparcia i serwisu w języku angielskim, aby zapewnić szybką reakcję w ciągu 8 godzin, rozwiązanie zapewnia w ciągu 24 godzin.
- Wyjątkowy wśród wszystkich chińskich producentów, którzy zarejestrowali i zatwierdzili CE przez TUV NORD.
- NeoDen zapewnia-dożywotnią pomoc techniczną i serwis dla wszystkich maszyn NeoDen, a ponadto regularne aktualizacje oprogramowania w oparciu o doświadczenia z użytkowania i rzeczywiste, codzienne prośby użytkowników końcowych.