Введение
В устройствах конечных-пользователей, таких как уличные базовые станции,-автомобильные электронные блоки управления и промышленные датчики, компоненты PCBA постоянно подвергаются воздействию высокой влажности и даже соляного тумана. Многие модули, демонстрирующие отличные эксплуатационные характеристики во время заводских испытаний, могут испытывать необъяснимое снижение сопротивления изоляции или даже сбои в результате короткого-замыкания после нескольких месяцев эксплуатации. Среди этих проблем миграция серебра в паяных соединениях является основной скрытой причиной таких ранних отказов. Когда мельчайшие остатки ионов присутствуют на поверхности печатной платы во влажной среде, ионы серебра подвергаются электрохимической миграции, вызывая рост мелких металлических дендритов между соседними проводниками. Если не строго контролировать это явление, оно может напрямую повредить высококачественные-продукты PCBA.
Механизм физического отказа электрохимической миграции
Физической предпосылкой миграции серебра является сосуществование «раствора электролита» и «смещенного электрического поля». Когда влажность воздуха превышает 60 процентов, гигроскопические загрязнения (например, остатки флюса, ионы хлора из окружающей среды или пыль) образуют на поверхности паяных соединений слой электролитной пленки, невидимый невооруженным глазом. При приложении постоянного напряжения атомы серебра на аноде теряют электроны и превращаются в ионы серебра, которые под действием электрического поля мигрируют к катоду. Там металлическое серебро выпадает в осадок и постепенно превращается в дендритные древовидные проводящие пути.
На начальных стадиях рост этих дендритов происходит чрезвычайно быстро; как только они перекрывают зазор между проводниками, они вызывают мгновенное короткое замыкание. Еще более сложной задачей является то, что даже после возникновения короткого замыкания и испарения влаги остаточная дендритная структура сохраняет некоторые из своих проводящих свойств, что приводит к повторяющимся колебаниям тока утечки. Ключом к предотвращению на предприятиях по сборке печатных плат является устранение материальной основы для этой электрохимической реакции посредством сквозного--контроля производственного процесса.
Критические пороговые значения параметров процесса очистки
Основная причина миграции серебра часто связана с остатками флюса. Перед этапом окончательного контроля качества (FQC) производители электроники проводят строгие тесты на ионное загрязнение, требуя, чтобы концентрация ионов на единицу площади не превышала 0,05 микрограмма эквивалента хлорида натрия. Чтобы соответствовать этому стандарту, обычно используется комбинированный чистящий раствор, включающий многоэтапное распыление под высоким-высоким давлением и ультразвуковую импульсную обработку.
Чистящие средства на водной-основе проникают в узкие зазоры между тонкими штифтами через форсунки высокого-давления, тщательно вытесняя и удаляя галогены и органические кислоты из остатков флюса. Впоследствии три этапа промывки деионизированной водой гарантируют, что электропроводность платы достигнет уровня сверхчистой воды. Данные показывают, что после прохождения этого процесса глубокой очистки сопротивление изоляции плат остается на уровне мегаом или выше даже после более чем 500 часов воздействия среды с высокой-влажностью. Такое экстремальное удаление остаточных ионов прерывает цепь образования пленки электролита в ее источнике.
Барьерная защита посредством пассивационного покрытия поверхности
Помимо физической очистки, для продуктов, предназначенных для условий с высоким-солевым-туманом и высокой-влажностью, мы вводим защитное покрытие в качестве второго уровня физической защиты. Роль конформного покрытия заключается не только в предотвращении проникновения влаги, но, что более важно, в физической изоляции электрического поля от контакта с молекулами воды. На заводах по сборке печатных плат обычно выбирают материалы покрытия на основе полиуретана или силикона-с низкой паропроницаемостью. Используя прецизионное автоматическое распылительное оборудование, они обеспечивают равномерное и плотное покрытие в зонах повышенного-риска, таких как основания разъемов и зазоры между контактами микросхемы.
Перед нанесением покрытия влага, адсорбированная на поверхности печатной платы, должна быть тщательно удалена с помощью процесса вакуумной сушки. Нанесение покрытия без предварительного обжига приведет к задержке влаги внутри покрытия, что фактически может вызвать более серьезную коррозию. Во время сборки печатной платы контролируется кривая отверждения покрытия, чтобы гарантировать, что отвержденное покрытие достигает воздухонепроницаемого-уровня плотности, блокируя проникновение ионов хлорида из внешнего солевого тумана. Этот защитный барьер обеспечивает плате устойчивость, необходимую для противостояния суровым внешним условиям.
Проверка надежности на основе скрининга экологического стресса
Предотвращение миграции серебра не может зависеть исключительно от спецификаций производственного процесса, оно также требует проверки и проверки посредством моделирования испытаний на воздействие окружающей среды. Заводы по сборке печатных плат обычно помещают каждую партию продуктов, предназначенных для наружного применения, в камеру с циклическим изменением температуры-влажности в сочетании с тестированием напряжения смещения-в реальном времени. Платы работают непрерывно в течение 1000 часов при температуре 85 градусов Цельсия и относительной влажности 85 процентов, при этом изменения тока утечки в каждой логической схеме отслеживаются в режиме реального времени.
Если данные испытаний показывают экспоненциальные колебания тока утечки, это указывает на риск миграции по этому конкретному пути процесса. Этот метод проверки, который выявляет технологические дефекты, выявляет потенциальные нарушения миграции серебра на фабрике на ранних стадиях. Благодаря анализу экранированных случаев отказа расстояние между компонентами постоянно корректируется во время сборки печатной платы, оптимизируются правила прокладки критически важных сигнальных линий, а расстояние между проводниками максимально увеличивается для повышения устойчивости к миграции.
Краткие факты о NeoDen
- Основана в 2010 году, имеет 200+ сотрудников и 27 000+ кв.м. Фабрика независимых прав собственности, чтобы обеспечить стандартное управление и достичь максимального экономического эффекта, а также сэкономить затраты.
- Владеет собственным обрабатывающим центром, квалифицированным сборщиком, тестером и инженерами по контролю качества, чтобы обеспечить сильные возможности для производства, качества и доставки машин NeoDen.
- 40+ глобальные партнеры в Азии, Европе, Америке, Океании и Африке успешно обслуживают пользователей 10000+ по всему миру, обеспечивая более качественное и быстрое местное обслуживание и оперативное реагирование.
- 3 различные группы исследований и разработок, состоящие из 25+ профессиональных инженеров-исследователей и разработок, для обеспечения лучших и более продвинутых разработок и новых инноваций.
- Квалифицированные и профессиональные инженеры по поддержке и обслуживанию на английском языке обеспечивают быстрый ответ в течение 8 часов, решение предоставляется в течение 24 часов.
- Единственный среди всех китайских производителей, зарегистрировавших и получивших сертификат CE от TUV NORD.
- NeoDen предоставляет пожизненную-техническую поддержку и обслуживание для всех машин NeoDen, а также регулярные обновления программного обеспечения, основанные на опыте использования и фактических ежедневных запросах конечных пользователей.