电子产品中的离子污染检测技术

随着电子技术不断进步，电子设备内部的电路板设计愈发精密，元件间距不断减小，走线布局也更加密集。对电路板，无论是裸板（PCB）还是组装后的板（PCBA），其清洁度的标准也随之提高。在诸多影响清洁度的因素中，离子污染成为了一个尤为关键的控制点。

离子污染可能导致电路板上异常的离子迁移，进而引发产品失效，如腐蚀、短路等问题。据研究，污染问题导致的电子产品失效率超过60%。由于许多污染物难以用肉眼察觉，它们给电子产品的质量控制带来了巨大的挑战。离子污染是导致PCB板失效的一个重要原因。

离子污染的分类与影响

离子污染分为阴离子污染和阳离子污染，这些污染可能引发电化学迁移（ECM）、表面腐蚀等问题，从而导致电路短路，最终损坏电子产品。因此，监控PCB板上的离子污染对于保证产品质量至关重要。与PCB板相比，PCBA板因增加了焊接工艺，面临的污染风险更大，需要更严格的离子污染控制。

离子污染的来源


1. 元器件及附件上的污染：包括固体颗粒、表面氧化物膜和指印污染物。固体颗粒来源于注塑后的去毛刺磨料物质和环境固体污染物；表面氧化物膜由元器件存放环境恶劣、长时间存放和包装塑料材质经静电荷吸附沉积形成；指印污染物主要来自操作或检验时手指的油污、水、灰尘粉尘及汗液等。


2. 组装过程中产生的污染：粘合剂溢胶或空洞夹裹助焊剂和其他污染物，以及高温焊接过程中胶带粘接剂或油脂变成顽固的污染物。

3. 焊接过程中的污染：焊接产生的微小焊料球、锡珠、焊料槽的浮渣、焊料的金属夹杂及运行链条中的油脂和油等污染物。

4. 助焊材料的污染：助焊剂材料中的有机酸或无机酸及盐等焊接后的残留物，以及高温后形成的有腐蚀性的离子污染物。

5. 作业环境的污染：包括作业现场的尘埃、水及挥发溶剂的蒸气、大气烟雾、微小颗粒有机物、角质及静电引起的带电粒子等。

离子污染的危害

离子污染可能导致腐蚀、电迁移和电接触不良等问题。例如，铁底板元件在缺少焊料覆盖的情况下，容易在卤素离子和水分作用下腐蚀，导致PCBA表面发红。在潮湿环境下，酸性离子还可直接腐蚀铜引线、焊点和元器件，导致电路失效。


离子污染的检测方法


1. IPC-TM-650 2.3.25D 溶剂萃取电阻率（ROSE）离子污染物测试：检测总离子残留量，使用超纯水和异丙醇混合溶液进行动态萃取法、静态萃取法或手工萃取法。


2. IPC-TM-650 2.6.28B 离子污染物测试离子色谱法：甄别离子污染种类与残留量，使用超纯水和异丙醇混合溶液进行十分钟萃取、24小时的萃取或16小时的萃取。

3. IPC-TM650-2.6.4 印制板挥发物测试：针对航太及飞行器使用的印制板，分析其材料的TML（总质量损失）与CVCM（挥发凝结物）。