Dengan perkembangan industri elektronik dan peningkatan permintaan terhadap prestasi elektronik, komponen elektronik sedang berkembang dengan trend peminiaturan, jarak yang lebih halus dan integriti yang tinggi. Apabila jarak antara konduktor bersebelahan menjadi kecil, masalah sisa dan bahan cemar lain pada Papan Litar Bercetak (PCB) menjadi semakin ketara dari segi pengaruhnya terhadap kebolehpercayaan PCB. Walaupun teknik pematerian dengan sisa rendah dan tanpa pembersihan telah digunakan dengan baik oleh tradisionalteknologi pemasangan permukaan (SMT)Dalam produk dengan kebolehpercayaan tinggi, pemadatan struktur produk dan pemasangan komponen secara pengecilan saiz menjadikan semakin sukar untuk mencapai gred pembersihan yang sesuai, dengan peningkatan kegagalan produk yang disebabkan oleh masalah pembersihan. Perenggan ini akan membincangkan secara ringkas pengaruh sisa bahan cemar terhadap pateri titik PCB dan beberapa masalah berkaitan pembersihan.
• Pengaruh Sisa Bahan Pencemar terhadap Kimpalan Titik PCB
a.Migrasi Elektrokimia
Migrasi elektrokimia, ringkasnya ECM, merujuk kepada migrasi ion melalui beberapa medium seperti sisa fluks di bawah pengaruh medan elektromagnet. Bagi produk PCB, dengan perubahan kelembapan persekitaran, beberapa bahan cemar ion dalam sisa fluks seperti agen aktif dan garam akan bertukar menjadi elektrolit, yang membawa kepada perubahan ciri pada pateri titik. Apabila PCB ini berfungsi, di bawah keadaan voltan tegasan, litar pintas berkemungkinan berlaku antara pateri titik, menyebabkan kerosakan berselang yang mengurangkan kebolehpercayaan PCB. Proses ini terdiri daripada tiga langkah: pembentukan laluan, pemulaaan dan penjanaan kristal bercabang seperti pokok. Pembentukan laluan bermula dengan pelarutan ion logam dalam elektrolit yang merupakan sejenis asid lemah yang terbentuk melalui gabungan sisa klorin dan bromin dalam fluks dengan air di udara. Apabila logam dilarutkan dalam asid lemah, filamen logam akan terhasil. Oleh itu, unsur-unsur termasuk sisa ion, sisihan voltan dan kelembapan mesti wujud untuk melaksanakan mekanisme keberkesanan elektrokimia. Selain itu, keberkesanan elektrokimia juga dipengaruhi oleh suhu, kelembapan, bekalan, bahan konduktor, jarak konduktor, jenis dan kuantiti bahan cemar.
b.Kakisan Merayap
Kakisan merayap merujuk kepada fenomena di mana kristal sulfida kuprum atau perak terhasil pada permukaan PCB. Berbeza daripada migrasi elektrokimia, hanya kewujudan sumber pencemaran dan kelembapan dalam persekitaran sudah memadai untuk menyebabkan kakisan merayap, tanpa memerlukan perbezaan voltan. Apabila sulfur di udara bergabung dengan kuprum atau perak pada PCB, sulfida kuprum atau sulfida perak akan terbentuk. Sebatian kimia seperti sulfida kuprum dan sulfida perak ini akan membesar ke sebarang arah, menyebabkan jejakan halus terbuka atau litar pintas antara jejakan yang berjarak, yang akhirnya akan mengakibatkan kualiti PCB menjadi teruk. Dengan saiz PCB yang semakin kecil dan komponen yang semakin dikecilkan, risiko jenis kakisan ini pasti akan meningkat. Kakisan merayap kebanyakannya berlaku dalam bidang elektronik kawalan industri dan aeroangkasa kerana lebih banyak kewujudan gas pencemar dalam udara persekitarannya. Satu lagi sebab terletak pada pelaksanaan HASL pada permukaan PCB terdahulu yang mana kerajang kuprum luarnya dilindungi oleh timah plumbum. Walau bagaimanapun, dengan perkembangan proses bebas plumbum, bahan berasaskan kuprum atau perak digunakan dalam fabrikasi, pematerian dan penyaduran PCB. Sebaik sahaja pembasahan tidak mencapai tahap yang dikehendaki dalam proses pematerian, sebahagian kuprum atau perak akan terdedah kepada udara dan apabila persekitaran menjadi buruk dengan pengaruh kelembapan, risiko kakisan merayap akan meningkat dengan ketara.
c.Bulu Timah
Rambut timah merupakan kebimbangan utama para profesional. Melalui sejumlah besar penyelidikan berdasarkan parameter kimia dan fizikal yang dijana oleh rambut timah, pakar menunjukkan bahawa aloi dengan timah akan berproliferasi dengan logam lain di bawah kesan suhu tinggi dan kelembapan tinggi, yang akan membantu pembentukan sebatian antara logam (IMC). Di bawah keadaan ini, dengan peningkatan pantas tekanan voltan dalam lapisan timah, ion timah berproliferasi sepanjang sempadan kristal, membentuk rambut timah yang akan meningkatkan risiko litar pintas. Oleh itu dalam proses refluks, apabila aloi timah menjadi pepejal, sesetengah halida dan bromida dalam fluks yang mengalir daripada pes timah memainkan peranan sebagai bahan cemar ionik, yang membawa kepada penjanaan rambut timah secara besar-besaran. Selain itu, rambut timah cenderung dipengaruhi oleh tahap pencemaran ionik, yang boleh dirumuskan bahawa, semakin tinggi tahap pencemaran ionik, semakin tinggi ketumpatan rambut timah.
• Beberapa Masalah Mengenai Pembersihan
a.Bahan cemar
Objek yang perlu dibersihkan selepas pematerian terutamanya ialah sisa yang tertinggal pada PCB. Mengikut sifat kimia, sisa tersebut boleh dikelaskan kepada tiga kategori: sisa kutub larut air, sisa bukan kutub tidak larut air dan sisa larut air tetapi bukan kutub yang tidak boleh ditukarkan kepada sebatian organik ionik. Bahan cemar ini dianggap sebagai punca utama yang membawa kepada perubahan atau bahkan kegagalan prestasi PCB. Oleh itu, adalah amat perlu untuk membersihkan sisa tersebut sepenuhnya. Selain itu, dengan perkembangan PCB ke arah ketumpatan tinggi dan jarak halus, pembersihan PCB menjadi sangat penting.
b.Fluks
Sisa fluks menyumbang bahagian terbesar dalamPembuatan PCB, itulah sebabnya sisa fluks mesti dipertimbangkan terlebih dahulu apabila mempertimbangkan jenis proses pembersihan. Mengikut sifat kimia, fluks boleh dikelaskan kepada empat kategori oleh J-STD-004: rosin, resin, organik dan bukan organik, yang masing-masing kemudian dikelaskan mengikut tahap aktiviti fluks/sisa fluks dan berat halida. Ini juga menunjukkan dari sisi fakta bahawa semua fluks di dunia berupaya menyingkirkan oksida, meningkatkan keupayaan pencerobohan pateri. Dalam proses pembuatan PCB, fluks digunakan dalam pematerian gelombang, pematerian aliran semula dan pematerian manual dan adalah paling baik untuk memilih hanya satu jenis fluks. Bagi pembersihan keseluruhan PCB, ia hanyalah proses menyingkirkan hanya satu jenis fluks. Jika banyak jenis fluks digunakan, keserasian fluks-fluks ini akan membawa kesukaran kepada proses pembersihan kerana fluks-fluks ini mempunyai ciri-ciri yang rumit yang mengakibatkan kerumitan gabungan antara satu sama lain.
c.Kraf Pembersihan
Tiga jenis kaedah pembersihan lazimnya digunakan dalam pembersihan PCB: pembersihan pelarut, pembersihan separa air dan pembersihan air. Pembersihan pelarut merujuk kepada proses di mana medium jenis pelarut digunakan untuk membersihkan PCB. Dalam proses ini, pengeringan dijalankan dalam peralatan berasingan. Pembersihan separa air merujuk kepada proses di mana PCB dibersihkan dengan pelarut dan pelarut organik tersebut dibersihkan daripada PCB dengan air bagi menyingkirkan fluks dan bahan cemar lain pada PCB. Pembersihan air merujuk kepada proses di mana PCB dibersihkan hanya dengan air. Mengikut ciri-ciri peralatan dan produk, kaedah pembersihan yang sesuai perlu dipilih supaya kebolehpercayaan PCB dapat ditingkatkan dengan ketara.
d.Pelarut Pembersih
Mengikut jenis fluks, pelarut pembersih hendaklah dipilih supaya serasi dengan jenis sisa fluks. Terdapat pelbagai jenis pelarut pembersih dan komponen pelarut pembersih. Berdasarkan peraturan Jawatankuasa Pembersihan Industri Jepun (JICC), pelarut pembersih dikelaskan dengan proses bilasan sebagai piawai. Oleh itu, pelarut pembersih dikelaskan kepada dua jenis: pelarut pembersih keterlarutan air dan pelarut pembersih tidak larut air. Pelarut pembersih yang menggunakan air dalam proses bilasan dipanggil keterlarutan air dan yang tidak menggunakan air dipanggil tidak larut air.
e.Peralatan Pembersihan dan Kaedah Pembersihan
Pada masa kini, peralatan pembersihan terutamanya diklasifikasikan kepada jenis kelompok dan jenis sel, manakala kaedah pembersihan merangkumi ultrasonik, semburan, rendaman, pancutan, gelembung dan sebagainya. Kaedah pembersihan biasa dijalankan melalui semburan atau fasa wap, dengan beberapa kaedah pembersihan mekanikal sebagai pelengkap seperti pengacauan, putaran dan lain-lain.
f.Standard Pembersihan
Objek pembersihan yang berbeza mempunyai piawaian pembersihan yang berbeza. Oleh itu, adalah munasabah bahawa piawaian pembersihan yang sesuai mesti serasi dengan industri berkaitan dan ciri-ciri produk memandangkan produk yang berbeza mempunyai persekitaran penggunaan, jangka hayat perkhidmatan, dan parameter teknikal yang berbeza. Menurut piawaian IPC, gred pembersihan tertinggi secara umum ialah:
Pencemar ionik < 1.56μgNaCl/cm2;
atau sisa fluks < 40μg/cm2;
atau rintangan penebat > 2x102Ω.
Secara keseluruhannya, selagi mekanisme kegagalan kimpalan titik PCB difahami sepenuhnya berkenaan kesan buruk sisa dan pelarut serta kaedah pembersihan yang sesuai dipilih mengikut reka bentuk proses pembersihan, risiko kegagalan fizikal dan kimia akan berkurangan dengan ketara sekali gus meningkatkan kebolehpercayaan PCB.
Di PCBCart, kami menggunakan pembersihan ultrasonik untuk mengekalkan kebolehpercayaan dan prestasi tinggi produk PCBsupaya mereka dapat mencapai dan melebihi jangkaan pelanggan. Berminat dengan harga kami untuk perkhidmatan pemasangan PCB bebas plumbum? Klik butang berikut untuk menghantar permintaan sebut harga anda, harga akan diberikan dalam masa 1-2 hari bekerja.
Meminta Sebut Harga Pemasangan PCB untuk Projek Anda
Sumber Berguna
•Pengenalan Keupayaan Pemasangan PCB Tersuai PCBCart
•Cara Menilai Pengeluar PCB atau Pemasang PCB
•Beberapa Kaedah Berguna dalam Menilai Keupayaan Penyusun SMT
•Enam Cara Berkesan untuk Mengurangkan Kos Pemasangan PCB Tanpa Mengorbankan Kualiti
•Jangan Terlalu Percaya pada "Tanpa Pencucian" - Kepentingan Pembersihan Fluks "Tanpa Pencucian"
