měření iontového znečištění součástek a desek s plošnými spoji

měření iontového znečištění součástek a desek s plošnými spoji

MĚŘENÍ IONTOVÉHO ZNEČIŠTĚNÍ SOUČÁSTEK A DESEK
S PLOŠNÝMI SPOJI
1. ÚVOD DO PROBLEMATIKY
Ke znečištění dochází především ve výrobě součástek a DPS samotných a dále při
montážních operacích. Zejména při pájení, kde se užívají tavidla k odstranění oxidových
vrstev a tím ke zlepšení pájitelnosti dílů. Z tavidel samotných a ze zplodin reakcí složek
tavidla s pájenými povrchy se uvolňují sloučeniny (obvykle sol)i rozpustné ve vodě, které
zůstávají na povrchu desek i v rozměrově malých mezerách pod součástkami. Při eventuální
expozici ve vlhku se vytváří elektrolyt, který umožňuje elektromigraci, vylučování kovů
v izolačních mezerách mezi vodiči, podporuje růst whiskerů. Zhoršuje se izolační stav desek a
vyskytují se zkraty mezi vodiči navzájem i mezi vývody součástek. Snižuje se tak
spolehlivost funkce zařízení až do případné katastrofické poruchy. Znát úroveň iontového
znečištění je tedy potřebné. Usnadní to odhadnout pravděpodobnost poruchy způsobenou
výše uvedenými jevy.
2. PRINCIP MĚŘICÍCH METOD, JEDNOTKA IONTOVÉHO ZNEČIŠTĚNÍ
Ke zjišťování existuje řada metod. Nejužívanější jsou metody definovaného omývání
testovaných vzorků vhodným rozpouštědlem (např. směsí deionizované vody a alkoholu) a
měření elektrické vodivosti získaného výluhu.
Jako technická jednotka iontového znečištění byla zvolena koncentrace vodného
roztoku NaCl, která by měla stejně velkou vodivost jaká byla zjištěna ve výluhu. Údaj je
vztažen buď na jednotku množství (v případě součástek tedy na kus) nebo na jednotku plochy
desky s plošnými spoji (obvykle cm2).
Příklad: úroveň iontového znečištění desky s plošnými spoji je 5,2 µg NaCl/cm2.
3. MĚŘICÍ ZAŘÍZENÍ, POSTUP MĚŘENÍ A CEJCHOVÁNÍ
Měření se provádí na zařízení IONOGRAPH, ve kterém je čerpán mycí roztok přes
iontoměničovou kolony do nádoby se vzorkem, kde dochází k omývání. Znečištěný roztok
dále protéká měřicí komůrkou, kde je kontinuálně měřena vodivost. Po změření se roztok přes
pumpu vrací opět do iontoměničovou kolony kde je zbaven kationů i anionů a takto vyčištěný
opět proudí do nádoby se vzorkem.
Měří se tak dlouho, dokud nejsou všechny nečistoty smyty (doba v jednotkách až
desítce minut)
Údaj o okamžité hodnotě vodivosti je v převodníku převeden na sled impulzů, jejichž
četnost odpovídá amplitudě. V připojeném čítači se akumuluje úhrnný počet impulzů. Je tak
provedena časová integrace vodivosti.
Ke stanovení úrovně znečištění měřeného vzorku je třeba zařízení ocejchovat. To se
provede tak, že do nádoby pro vzorek se vstříkne odměřené množství vodného roztoku NaCl
o známé koncentraci a provede stejné měření jako při zkoušení vzorku. Porovnáním údajů
čítače se vypočte úroveň znečištění vzorku.
Kromě údaje čítače je možné výsledek měření a hlavně časový průběh měření sledovat
na záznamu zapisovače. V záznamu je úrovni znečištění úměrná plocha ležící pod křivkou
amplitudy vodivosti.
3.1. Nastavení integrátoru (čítače)
Před vlastním měřením je třeba nastavit referenční úroveň startu a ukončení čítání
pulzů. Před dále popsanou procedurou je nutné vyčkat na ustálení minimální výchylky měřiče
vodivosti.
1. Přepínač COUNT/SEC do polohy 40.
2. Knoflíky COARSE a FINE otočit do krajní polohy ve směru proti hodinových
ručičkám.
3. Stisknout a držet FAST COUNT.
4. Pomalu otáčet COARSE ve směru hodinových ručiček až se rozsvítí NULL.
5. Pomalu otáčet zpět až do okamžiku, kdy NULL právě zhasne.
6. Pomalu otáčet FINE ve směru hodinových ručiček až se NULL právě rozsvítí.
7. Pustit FASR COUNT.
8. Stisknou krátce RESET – displej se vynuluje.
3.2. Měření vzorku
Po nastavení integrátoru se nastaví rychlost proudění mycí kapaliny na stupeň 7 či 8.
Do kyvety se vloží měřený vzorek zavěšený za okraj nádoby. Vodivost mycí kapaliny se
zvětší, (viz výchylka měřiče vodivosti, integrátor začne čítat – kontrolka NULL zhasne.
Měření trvá typicky 15 minut až 30 minut. Je ukončeno v okamžiku, ksy se výchylka měřiče
vodivosti ustálí opět na „nulové“ úrovni, tj. čítač ukončí integraci – kontrolka NULL se
rozsvítí. Údaj čítače se zapíše.
3.3 Cejchování
Do kyvety se mikrostříkačnou vstříkne definované množství cejchovního roztoku –
doporučená hodnota 100 µl roztoku obsahujícícho 1 µg NaCl/1 µl. Opět se spustí měření a na
jeho konci se zapíše údaj čítače.
3.4 Vyhodnocení
Vypočte se úroveň znečištění vzorku (desky s plošnými spoji) z přímé úměry mezi
neznámým a známým (cejchovním) znečištěním a příslušnými údaji čítače. Výsledek se
vztahuje k celkové ploše měřené DPS (svrchní a spodní plocha dohromady). Plocha hran
desky se zanedbává.