Опыт применения тестового набора ZESTRON Flux Test, предназначенного для эффективного контроля качества отмывки
Антон Большаков
Зачастую непросто увидеть, насколько качественно удалены остатки флюса. А оценить, содержатся ли в них активные компоненты (активаторы), визуально просто невозможно. Такие загрязнения являются наиболее опасными, и, если не обеспечить эффективный контроль качества отмывки и оставить активаторы на печатном узле, под воздействием влаги, температуры, электрических и магнитных полей они будут диссоциировать на ионы и вызывать такие эффекты, как снижение поверхностного сопротивления изоляции, появление токов утечки,
дендритов, коррозии (рис. 1), отсутствие совместимости с влагозащитными покрытиями, ухудшение внешнего вида изделий.
Для того чтобы эффективно контролировать качество отмывки, компания ZESTRON предлагает тестовый набор ZESTRON Flux Test. Данный набор поставляется в Россию уже более года, и опыт показал, что с его помощью можно эффективно и быстро проконтролировать процесс отмывки.
Область применения тестового набора ZESTRON Flux Test (рис. 2):
- Полный или выборочный контроль печатных узлов после отмывки не только с применением промывочных жидкостей компании ZESTRON, но и после отмывки в воде или в традиционных растворителях.
- Отладка процесса отмывки.
- Оценка результатов климатических испытаний.
- Оценка степени полимеризации паяльной маски. Состав тестового набора ZESTRON Flux Test:
- бутылочка с реактивом емкостью 100 мл;
- бутылочка для дистиллированной воды;
- песочные часы для контроля времени;
- перчатки;
- воронка;
- подробная инструкция по анализу результатов теста на русском языке.
Выбирать исследуемый участок печатного узла следует исходя из его конструктивно-технологических особенностей. Особое внимание рекомендуется уделять:
- компонентам с мелким шагом выводов.
- компонентам, имеющим минимальный зазор с печатной платой, — чаще всего это чип-резисторы или чип-конденсаторы в силу их конструктивных особенностей.
- участкам печатного узла, содержащим, например, экраны или высокопрофильные компоненты, а также разъемы, затрудняющие доступ промывочной жидкости к соседним компонентам.
- цепям с малыми токами.
- цепям питания и земли, особенно если они находятся в непосредственной близости друг к другу.
- наиболее ответственным участкам печатного узла. Расход реактива будет зависеть от исследуемой площади и величины выборки исследуемых печатных изделий.
Проведение теста
Перед проведением теста наденьте лабораторные перчатки из набора, чтобы предотвратить загрязнение рук и одежды.
Рис.3
Для проведения теста нанесите несколько капель реактива, входящего в состав тестового набора, на участок печатного узла, который вы хотите проконтролировать (рис. 3).
Рис.4
Через 3 минуты (для контроля времени в наборе предусмотрены песочные часы на 3 минуты) смойте реактив дистиллированной водой из бутылочки, входящей в комплект (рис. 4).
Рис.5
Высушите поверхность ПУ струей сжатого воздуха (рис. 5).
Далее осуществляется визуальный контроль исследуемого изделия под микроскопом с увеличением 4х — 10х.
Реактив взаимодействует с органическими активаторами в остатках флюса и не связывается с материалами печатного узла. Поэтому если отмывка проведена эффективно,
то на исследуемом участке ничего не обнаружится. Если процесс отмывки неэффективен, то будут видны в остатках флюса фиолетовые или синие включения разной степени интенсивности. По их распределению и интенсивности окраски можно сделать вывод, насколько это может быть критично для функционирования изделия.
За год активного использования тестового набора в демонстрационном зале Предприятия «ОСТЕК» была подтверждена его эффективность. Вот лишь некоторые наиболее типичные примеры результатов применения теста.
Пример № 1
Описание дефекта: интенсивный насыщенный фиолетовый цвет остатков флюса на галтели чип-конденсатора характерен для большого количества активаторов. В процессе эксплуатации изделия могут возникнуть отказы, вызванные коррозионными процессами (рис. 6).
Рис.6
Причина: процесс отмывки не позволяет удалить остатки флюса.
Меры предотвращения: необходимо оптимизировать процесс отмывки.
Пример № 2
Описание дефекта: между двумя контактными площадками чип-резистора обнаружены мостики, образованные активаторами в остатках флюса (рис. 7). В жестких климатических условиях эксплуатации это может быть причиной появления короткого замыкания между двумя контактными площадками чип-резистора или возникновения токов утечки. Данный пример иллюстрирует, что зачастую труднее всего удалить остатки флюса из-под чип-компонентов.
Рис.7
Причина: процесс отмывки не позволяет удалить остатки флюса.
Меры предотвращения: в данном случае рекомендуется применить более эффективные типы механической активации, например ультразвук и эффективные промывочные жидкости.
Пример № 3
Описание дефекта: на основании галтели паяного соединения микросхемы видны остатки активаторов (рис. 8).
Рис.8
Причина: при отмывке не удалось достичь основной цели — удалить остатки флюсов, в которых остались активные органические компоненты. Вероятно возникновение токов утечки между соседними контактными площадками. Кроме коррозии, это может привести к нарушению работы микросхемы в стандартных режимах и выходу ее из строя.
Меры предотвращения: оптимизировать процесс отмывки.
Пример № 4
Описание дефекта: на корпусе чип-конденсатора наблюдается большое количество фиолетовых точек — это органические активаторы флюса, проявившиеся после применения реактива. На галтелях конденсатора остатки активаторов не наблюдаются (рис. 9).
Рис.9
Причина: скорее всего, в процессе отмывки активаторы были удалены с галтелей паяных соединений. Однако из-за неэффективного ополаскивания удаленные активаторы занесены ополаскивающей средой на поверхность чип-конденсатора. Так как активаторы расположены локально и не образуют мостиков или перемычек, то они, скорее всего, не приведут к возникновению дефектов и не будут опасными для функционирования печатного узла.
Меры предотвращения: процесс ополаскивания требует корректировки с целью повышения его эффективности в удалении остатков отмывочной жидкости с растворен-
ными в ней загрязнениями. При визуальном контроле без применения ZESTRON Flux Test такие загрязнения не обнаруживаются, а значит, после отмывки на компоненте останутся потенциально опасные активаторы.
Пример № 5
Описание дефекта: тест выявил, что между компонентами микросхемы находятся неудаленные остатки флюса с органическими активаторами. Остатки приобрели интенсивную синюю окраску, что соответствует их большому количеству. Невыявленный дефект может привести в дальнейшем к отказам изделия (рис. 10).
Причина: в данном случае причиной является неправильно подобранный режим отмывки.
Меры предотвращения: произведена отладка процесса отмывки. После отладки процесса отмывки дефект был устранен.
Пример № 6
Описание дефекта: изделие было подвергнуто климатическим испытаниям без предварительной отмывки. Применение теста выявило наличие активаторов, высвободившихся в результате климатических воздействий из остатков канифольного флюса (рис. 11).
Причина: после пайки остатки флюса представляют собой капсулу, на поверхности которой находится канифольное покрытие, являющееся защитным. Внутри заключены остатки активаторов. Если изделие подвергается жестким климатическим воздействиям, то покрытие капсулы разрушается и активаторы высвобождаются.
Меры предотвращения: необходимо вводить технологический процесс отмывки печатных узлов.
Таким образом, ZESTRON Flux Test позволяет:
- обнаружить органические активаторы;
- быстро проконтролировать процесс отмывки;
- повысить эффективность визуального контроля;
- отработать режимы процесса отмывки;
- оценить результаты климатических испытаний;
- сделать выводы о причинах отказа изделий.