PCB线路板中的离子污染和测试

大约15％的PCBA故障是由污染引起的。离子污染会导致多种问题，导致PCB损坏。在完成组装之前测试裸板是否受到离子污染，可降低由污染物引起的缺陷风险。本指南将描述离子污染，其引起的问题以及制造商如何进行离子污染测试。

PCB中的离子污染是什么？

当干扰可靠性和功能性的离子残留物残留在完整的PCB上时，就会发生离子污染。离子残基包含在溶液中时变成导电的原子或分子。暴露在湿气中会使离子残留物分解为带负电荷或带正电荷的元素，从而改变了溶液的整体导电性。

PCB也可能具有非离子污染，其中涉及非离子残留物。非离子残留物不具有导电性能，因此它们通常可以在生产和组装后保留在PCB上。因此，大多数制造商在检查板的清洁度时都将重点放在离子污染上。在生产过程中影响PCB组件的离子残留包括：

l 盐类

l 无机酸和有机酸

l 乙醇胺

l 汗

l 助焊剂活化剂

l 电镀化学

离子污染有两个常见来源：

l 缺乏裸板清洁度：许多离子污染物来自板本身。电路板的制造过程以及环境暴露都可能留下残留物，例如微粒残留物，油，盐和灰尘。在将组件添加到裸板上之前，制造商必须确保生产过程中的先前步骤没有遗留任何污染物。

l 使用侵蚀性化学物质：铜蚀刻液，水溶性焊接化学物质和其他种类的侵蚀性化学物质会留下残留物，如果清洗不当，会改变电路板的导电性。

离子残留物会导致什么问题？

如果制造商无法去除多余的离子残留物，则会发生以下问题：

l 腐蚀：大多数PCB 最终会由于其金属材料而腐蚀。但是，与PCB的预期寿命相比，离子污染会导致腐蚀发生的时间短得多。腐蚀是指氧与金属结合并产生生锈的过程。当水分与离子残留物接触时，发生短路的风险会增加。腐蚀的金属剥落下来，失去了PCB正确运行所需的化学性能。

l 树突生长：在树突生长期间，导电金属条或树突通过受直流电压偏置影响的电解液在PCB上生长。当阻焊剂中的孔保留助焊剂或其他离子残留物时，树枝状晶体会很快出现。当树枝状晶体相互接触时，可能会产生短路和间歇性操作等缺陷。

l 电化学迁移：电化学迁移还涉及树枝状晶体，但特别是当它们在介电材料上生长时。由于树枝状晶体是由导电离子形成的，因此它们可以以不同于PCB预期设计的方式引导电流。树突状生长导致电化学迁移，从而导致全部或间歇性故障。树突生长和电化学迁移彼此密切相关，并且倾向于同时发生。

测试中使用的清洁度测量技术

为了确保离子残留不会减少PCB的使用寿命，许多制造商已经在制造过程中清洁了该板。离子污染测试使制造商可以确定他们在生产过程中是否使用了足够的清洁技术。用于检测离子污染的清洁度测试方法包括：

l 分批式水清洗系统中的电阻率测试：用于清洗PCB的系统通常来自内置的电阻率测量工具。虽然这些结果不能用于满足IPC标准，但它们可以提供清洁系统有效性的见解。

l 溶剂萃取物的电阻率（ROSE）测试： ROSE测试可检测会导致污染的大量离子。零离子或类似类型的离子测试装置会将PCB上发现的离子吸入溶剂溶液中。该测试测量结果为每平方英寸大体积离子。

l 修改后的ROSE测试：修改后的ROSE测试在标准ROSE测试中增加了热提取方法。它仍然涉及一种能吸收大量离子的溶剂。但是，不是在标准条件下抽出离子，而是将PCB和溶剂溶液暴露在高温下。然后，该溶液要通过电离仪式设备进行测试。

l 离子色谱测试：离子色谱测试涉及的热萃取方法与改良的ROSE测试相似。萃取后，溶液在离子色谱仪测试装置中进行测试。该测试的结果提供了有关样品中特定离子物种以及每种物种每平方英寸水平的信息。