Komplexní přehled testování solnou mlhou pro PCB a PCBA

Testování solnou mlhou je klíčový testovací postup pro ověření spolehlivosti desek plošných spojů a desek plošných spojů (PCB) v prostředí . Tento článek poskytne komplexní a podrobné vysvětlení.

I. Účel a význam testu

Zkoušky v solné mlze se primárně používají k hodnocení korozní odolnosti desek plošných spojů (PCB) a desek plošných spojů (PCBA) a procesů jejich povrchové úpravy ve slaném a vlhkém atmosférickém prostředí. Jejich hlavním účelem není pouze simulovat skutečné mořské prostředí, ale spíše poskytnout zrychlené a kontrolované korozní prostředí pro:

1. Vyhodnocení ochranného výkonu: Testování ochranného účinku vrstev pájecí masky a povrchových úprav (jako je HASL, imerzní zlato/ENIG, OSP atd.) na měděném substrátu.

2. Odhalení potenciálních vad: Odhalení vad, jako jsou mikroporézy, škrábance a kontaminace na vrstvě pájecí masky, které se mohly objevit během výrobního procesu.

3. Porovnání výhod a nevýhod procesu: Poskytnutí srovnávacích údajů o korozní odolnosti různých povrchových úprav a materiálů nebo inkoustů od různých dodavatelů.

4. Predikce dlouhodobé spolehlivosti: Poskytnutí referenčních hodnot spolehlivosti pro elektronické výrobky, které budou používány v náročných podmínkách, jako jsou pobřežní oblasti a chemické závody.

II. Zkušební normy

Běžně používané standardy z následujících hlavních systémů:

● IEC (Mezinárodní elektrotechnická komise): IEC 60068-2-11 a IEC 60068-2-52. Norma IEC 60068-2-52 se používá častěji, protože zahrnuje různé úrovně závažnosti (od Ka do Kd).

● ISO (Mezinárodní organizace pro normalizaci): ISO 9227, jedna z celosvětově nejrozšířenějších norem pro testování solné mlhy.

● ASTM (Americká společnost pro testování a materiály): ASTM B117, dlouhodobě zavedená a tradiční zkušební metoda.

● Čínské národní normy (GB): GB/T 2423.17 a GB/T 2423.18, v podstatě ekvivalentní normám IEC.

V elektronickém průmyslu se nejčastěji používají normy IEC 60068-2-52 a ISO 9227.

III. Zkušební metody a postupy

1. Příprava roztoku:  

Obvykle se používá roztok NaCl (chloridu sodného) o koncentraci 5 % ± 1 % s hodnotou pH v neutrálním rozmezí (6,5–7,2). Někdy se k dalšímu urychlení koroze používá „test v solné mlze s urychlením kyseliny octové“.

2. Zkušební podmínky:

● Teplota solné mlhy: Obecně konstantní při 35 °C ± 2 °C.

● Relativní vlhkost: Přibližně 100 %.

● Rychlost usazování: Množství solné mlhy usazující se na kolektoru by mělo být regulováno na 1,0 ~ 2,0 ml/80 cm²·h.

3. Příprava testu:

● Zkušební vzorek by měl být deska plošných spojů s dokončenou povrchovou úpravou, nejlépe s reprezentativní grafikou (jako jsou čáry a plošky).

● Vzorek musí být čistý, bez otisků prstů a oleje.

● Úhel umístění je klíčový; povrch vzorku by obvykle měl svírat úhel 15° ~ 30° k vertikále, aby se solná mlha mohla volně usazovat na povrchu a nehromadila se a nekapala.

4. Doby testovacích cyklů:

● V závislosti na požadavcích a standardních úrovních produktů jsou běžné cykly 24 hodin, 48 hodin, 96 hodin, 168 hodin (7 dní) nebo i déle.

● Test neutrální solné mlhy (NSS): Nejzákladnější test.

● Zrychlený test solné mlhy s kyselinou octovou (AASS): Do roztoku se přidá kyselina octová, čímž se sníží pH na přibližně 3,2, což vede k rychlejší korozi; používá se pro přísnější hodnocení.

● Zkouška solnou mlhou s urychlenou kyselinou octovou mědí (CASS): Na základě AASS se přidává chlorid měďnatý, což má za následek nejsilnější korozivní účinek a nejvyšší rychlost zrychlení.

5. Zotavení: 

Po testování by měl být vzorek jemně očištěn ve vodě pokojové teploty, aby se odstranily povrchové soli, a poté by měl být před vyhodnocením po dobu 1–2 hodin rekuperován za standardních atmosférických podmínek (např. 23 °C, 50 % relativní vlhkosti).

IV. Hodnocení výsledků a kritéria selhání 

Po testování se nejedná pouze o kontrolu „rezi“, ale spíše o podrobnou prohlídku:

1. Vizuální kontrola:

● Podklad: Zkontrolujte, zda se na něm netvoří puchýře, delaminace a změna barvy.

● Pájecí maska: Zkontrolujte, zda se netvoří puchýře, odlupuje se, praská a nezmění se barva.

● Vodiče a kontaktní podložky:

1) Koroze mědi: Na povrchu se objevuje zelená, modrá nebo černá rez mědi.

2) Koroze povrchové úpravy: Například zčernání pocínovaného povrchu, „červená rez“ (koroze niklové vrstvy) pod vrstvou imerzního zlata a poškození OSP filmu odhalující oxid mědi.

3) Elektrochemická migrace: Pod napěťovým předpětím se mohou tvořit dendrity, což vede ke zkratům.

2. Testování elektrických vlastností: 

Změřte, zda se snižuje izolační odpor, nebo zda nedochází ke zkratům/úniku.

3. Testování mechanických vlastností

Zkontrolujte, zda se po testování sníží pájitelnost kontaktních plošek.

4. Společná kritéria: 

Například po 96hodinovém testu v neutrální solné mlze by pájecí maska ​​neměla vykazovat žádné puchýře ani odlupování a šířka koroze mědi na okrajích vodiče by neměla překročit určitý rozsah (např. 100 µm).

V. Požadavky na návrh a výrobu desek plošných spojů

Pro zlepšení míry úspěšnosti u zkoušky solnou mlhou je třeba během fáze návrhu a výroby zvážit následující:

1. Výběr povrchové úpravy:

● Imerzní zlato (ENIG): Obecně funguje dobře, ale buďte opatrní, abyste se vyhnuli „černým polštářkům“.

● Imerzní cín, imerzní stříbro: Nabízejí dobrou odolnost proti korozi, ale je třeba dbát na skladování a oxidaci.

● HASL: Silnější vrstva, ale nerovný povrch může zachytávat korozi.

● OSP: Tenká ochranná vrstva, obecně slabší odolnost vůči solné mlze.

2. Pájecí maska: 

Vyberte inkousty s vysokou přilnavostí, vysokou hustotou a dobrou chemickou odolností. Krytí je zásadní; ujistěte se, že všechny měděné povrchy jsou dobře pokryty, zejména okraje vodičů.

3. Specifikace návrhu:

● Neumisťujte kritické, jemné stopy podél okrajů desky.

● Zvažte přidání ochranného nátěru, například konformního nátěru. To je jeden z nejúčinnějších způsobů, jak výrazně zlepšit odolnost vůči solné mlze.

● Správný návrh roztečí pro zabránění vzniku korozních můstků.

VI. Důležité úvahy

● Omezení akcelerace a korelace: Zkouška solnou mlhou je zrychlená korozní zkouška a její výsledky nemají přímý lineární vztah k životnosti desky plošných spojů v reálném venkovním prostředí. Používá se hlavně pro kvalitativní srovnání a screening vad.

● Kontrola konzistence: Kalibrace komory se solnou mlhou, koncentrace roztoku, hodnota pH a úhel umístění musí být přísně kontrolovány, jinak bude opakovatelnost výsledků špatná.

● Komplexní hodnocení: Zkoušky v solné mlze se obvykle nepoužívají jako samostatné kritérium spolehlivosti. Pro komplexní vyhodnocení spolehlivosti produktu je nutné je kombinovat s dalšími environmentálními testy, jako jsou testy vlhkého tepla a testy teplotních cyklů.

Shrnutí

Zkouška desek plošných spojů a desek plošných spojů v solné mlze je základní a kritický test spolehlivosti pro měření a ověření odolnosti vůči korozi v prostředí. Ověřuje především kvalitu výroby desek plošných spojů, zejména integritu povrchové úpravy a procesů pájení. Vhodným výběrem testovacích standardů, přísnou kontrolou testovacího procesu a jeho kombinací se správnou analýzou poruch lze účinně zlepšit dlouhodobou spolehlivost desek plošných spojů v náročných podmínkách.

Společnost Benlida vyrábí desky plošných spojů a osazuje desky plošných spojů (PCBA) již 14 let a nyní má plně vybavenou laboratoř kvality. Pokud vaše desky plošných spojů a desky plošných spojů nebo elektronické výrobky potřebují testování v solné mlze, kontaktujte prosím společnost Benlida!