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如何测试你的工艺的清洁度
  2021-09-28      35

作者:Graham Naisbitt,GEN3公司

电子线路组装制造商非常多,他们的产品从大批量小品种到多品种小批量。只有组装制造商才知道自己在电子产品生产中的定位。

不管采用哪种方式,ROSE测试使用的接受/拒绝标准是1.56微克/cm2,把不可靠的ROSE测试拿掉,会引起电子行业的混乱。现在,要求组装制造商提供电路板清洁度的客观证据,这个要求是不能妥协的。

一旦确定了生产工艺(材料组)的特性,这个工艺的使用者就必须要用一个快速、可靠、可重复的测试,以确定最终组装产品中任何可检测的离子变化。要注意的是:必须评估这些经过测试的组件是否可以发货。

新的工艺


离子污染测试(PICT)[1]可以精确地做到这一点。

• 快速测试:整个测试过程不到15分钟

•灵敏度:与使用离子色谱法的水平相同,但没有光谱

• 可重复性:经证实可以达到六西格玛水平

在2021年年初发布的最新的《测试方法:IEC 61189-5-502》中,对SIR“材料组的工艺特性”做出了最好的定义。

表面绝缘电阻测试(SIR)可以用在什么地方?

SIR测试可用于工艺确认、工艺验证和工艺或材料的特性描述。

SIR测试通常是由工艺材料制造商来完成的,以证明他们的材料是合格的,例如助焊剂、涂层、抗蚀剂等材料,在与其他的所有材料隔离的情况下符合某些标准的要求。

在一个工艺“材料组”特征描述的例子中,我们使用一个预定的最终产品作为有代表性的例子,进行全面的组装。对所组装的产品进行检查,以确定阻焊膜/抗蚀剂、助焊剂、焊锡膏或焊丝、底部填充材料、粘合剂、标界化合物、清洗工艺、三防漆等材料与工艺之间的电化学兼容性。

                                             

image.png

图1:SIR测试

SIR测试采用IPC B-52作为测试标准,这一标准是根据美国国家物理实验室(NPL)进行的早期研究逐渐形成的。NPL的研究论文的复印件已上传到IPC Works 5-32b网站,可免费下载。IPC B52样本,也称为IEC TB57样本,是选用各种虚拟的元件开发的,用这些元件来模拟电路板上各个截留工艺残留物位置的“最糟糕情况”。

这不是一个我们建议用于工艺鉴定的测试。要包括今天使用的全部组件是一项不可能的任务,因为它们必须是没有内部芯片或连接的真正的虚拟组件。

我们经常会被问到的问题是,“可以把SIR测试作为工艺控制的工具来使用吗?”以及“这种测试的运行时间能少于168小时吗?”作为SIR测试仪器的主要设备供应商,GEN3公司非常支持这一想法,它的起源可以追溯到20世纪70年代中期。

不过,这个想法是不现实的,尤其是对大批量少品种的制造商。SIR测试既不快速也不简单,我们有太多失败的测试案例,这些案例都是由于客户不遵守和改变SIR测试的许多“步骤”而失败的,这些步骤都是进行SIR测试时要做的必要步骤。同样的,WIP(连续进行的工作)将禁止这种不遵守和改变规定步骤的大多数做法。

此外,现在的许多免清洗助焊剂在使用超过500小时后才能出现ECM故障。这表明IEC 61189-5-502和IPC 9202中要求的测试时间也许必须从168小时延长到500小时,甚至到1000小时。

对于电路板的清洁度水平,为了得到可以被接受的“客观证据”,SIR测试被IPC确认为能够得到客观证据的主要技术。这种SIR测试并不关心电路板上存在哪些可能会导致故障的原因,它只是简单地检查有代表性的样本(IPC B-52样本或其他样本)是否展现出可以被接受的电化学可靠性数据,不管电路板上是离子还是非离子。

与SIR测试相反,其他的检查技术主要是确定电路板上存在什么原因,导致SIR测试识别出问题。这就是为什么电路板测试方法的总“工具箱”对帮助预测电路可靠性至关重要。把这些进一步检查称为各种测试技术的“工具箱”是最好的表述,其中最常见的测试技术是离子色谱技术或FTIR。

总之,用户必须要求他们的材料供应商提供用来证明他们的产品合格的SIR数据。然后选择你的首选材料组,并运行IEC 61189-5-502评估。如果发现不可接受的数据,就必须进行离子色谱测试、FTIR来确定可能会导致问题的是什么原因。

我们建议的测试步骤是从裸铜开始,在每个单独的工艺阶段萃取一个B-52样本。通过这种方式,可以确定SIR数据在哪个工艺步骤发生变化,从而努力寻找替代材料或调整设备。

参考文献

1. “Process Control of Ionic Contamination Achieving 6-Sigma Criteria in the Assembly of Electronic Circuits,” P. Eckold, M. Routley, L. Henneken, G. Naisbitt, R. Fritsch, U. Welzel, published at IPC APEX EXPO Conference and Exhibition 2017. Also refer to IPC WP-019B for more information.

作者简介:Graham Naisbitt是GEN3公司的总裁。他是IEC TC91 第2工作组、第3工作组和第10工作组的成员,他也是这些工作组提出的一些与保持电路板清洁度有关的公开文件的领导者,他还是多个IPC小组委员会和可焊性与清洗工作组的成员。Naisbitt还是《印刷电路组件工艺验证指南》的作者。

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