Подробный обзор испытаний печатных плат и сборок печатных плат методом солевого тумана.

Испытание солевым туманом — это важнейшая процедура тестирования для проверки экологической надежности печатных плат и сборок печатных плат . В этой статье будет представлено исчерпывающее и подробное объяснение.

I. Цель и значение теста

Испытание солевым туманом в основном используется для оценки коррозионной стойкости печатных плат и печатных плат, а также процессов их обработки поверхности в соленой, влажной атмосфере. Его основная цель состоит не только в имитации реальной морской среды, но и в обеспечении ускоренной, контролируемой коррозионной среды для:

1. Оценка защитных свойств: Проверка защитного эффекта слоев паяльной маски и обработки поверхности (таких как HASL, иммерсионное золочение/ENIG, OSP и т. д.) на медной подложке.

2. Выявление потенциальных дефектов: Обнаружение дефектов, таких как микропоры, царапины и загрязнения на слое защитной пленки, которые могут присутствовать в процессе производства.

3. Сравнение преимуществ и недостатков процесса: Предоставление сравнительных данных о коррозионной стойкости различных методов обработки поверхности, а также материалов и чернил от разных поставщиков.

4. Прогнозирование долгосрочной надежности: Предоставление эталонных показателей надежности электронных изделий, которые будут использоваться в суровых условиях, таких как прибрежные районы и химические заводы.

II. Стандарты испытаний

Общие прикладные стандарты из следующих основных систем:

● IEC (Международная электротехническая комиссия): IEC 60068-2-11 и IEC 60068-2-52. IEC 60068-2-52 используется чаще, поскольку включает различные уровни серьезности (от Ka до Kd).

● ISO (Международная организация по стандартизации): ISO 9227, один из наиболее распространенных в мире стандартов испытаний на солевое распыление.

● ASTM (Американское общество по испытанию материалов): ASTM B117, давно устоявшийся и традиционный метод испытаний.

● Китайские национальные стандарты (GB): GB/T 2423.17 и GB/T 2423.18, по сути эквивалентные стандартам IEC.

В электронной промышленности наиболее часто применяются стандарты IEC 60068-2-52 и ISO 9227.

III. Методы и процедуры испытаний

1. Приготовление раствора:  

Обычно используется 5% ± 1% раствор NaCl (хлорида натрия) с нейтральным значением pH (6,5-7,2). Иногда для дальнейшего ускорения коррозии применяется «ускоренное испытание в солевом тумане с использованием уксусной кислоты».

2. Условия испытаний:

● Температура в камере солевого тумана: обычно постоянная и составляет 35°C ± 2°C.

● Относительная влажность: приблизительно 100%.

● Скорость осаждения: Количество солевого тумана, оседающего на коллекторе, следует контролировать на уровне 1,0 ~ 2,0 мл/80 см²·ч.

3. Подготовка к тестированию:

● В качестве тестового образца следует использовать печатную плату с завершенной обработкой поверхности, предпочтительно с характерными графическими элементами (такими как линии и контактные площадки).

● Образец должен быть чистым, без отпечатков пальцев и следов масла.

● Угол размещения имеет решающее значение; как правило, поверхность образца должна располагаться под углом 15° ~ 30° к вертикали, чтобы обеспечить свободное осаждение солевого тумана на поверхности, предотвращая его накопление и стекание.

4. Время цикла тестирования:

● В зависимости от требований и стандартных уровней продукции, распространенные циклы составляют 24 часа, 48 часов, 96 часов, 168 часов (7 дней) или даже дольше.

● Тест с нейтральным солевым туманом (NSS): Самый простой тест.

● Ускоренное испытание на коррозию в солевом тумане с использованием уксусной кислоты (AASS): в раствор добавляется уксусная кислота, снижающая pH до ~3,2, что приводит к более быстрой коррозии; используется для более строгих оценок.

● Ускоренный тест на коррозионное воздействие уксусной кислоты в солевом тумане с добавлением меди (CASS): В соответствии с методом AASS, в него добавляется хлорид меди, что приводит к наиболее сильной коррозии и самой высокой скорости ускорения.

5. Восстановление: 

После проведения анализа образец следует аккуратно промыть водой комнатной температуры для удаления поверхностных солей, а затем выдержать в стандартных атмосферных условиях (например, 23°C, 50% относительной влажности) в течение 1-2 часов перед проведением анализа.

IV. Оценка результатов и критерии несоответствия 

После тестирования речь идет не просто о проверке на наличие «ржавчины», а о детальном осмотре:

1. Визуальный осмотр:

● Субстрат: Проверьте наличие пузырей, расслоения и изменения цвета.

● Паяльное покрытие: проверьте наличие вздутий, отслоений, трещин и изменения цвета.

● Проводники и контактные площадки:

1) Коррозия меди: на поверхности появляется зеленая, синяя или черная ржавчина.

2) Коррозия, вызванная обработкой поверхности: например, почернение луженой поверхности, «красная ржавчина» (коррозия никелевого слоя) под слоем иммерсионного золота и повреждение пленки OSP с обнажением оксида меди.

3) Электрохимическая миграция: Под воздействием напряжения могут образовываться дендриты, что приводит к коротким замыканиям.

2. Проверка электрических характеристик: 

Проверьте, уменьшается ли сопротивление изоляции или имеются ли короткие замыкания/утечки.

3. Испытание механических характеристик

Проверьте, снижается ли паяемость контактных площадок после тестирования.

4. Общие критерии: 

Например, после 96-часового испытания в нейтральном солевом тумане на защитной пленке не должно быть вздутий или отслоений, а ширина коррозии меди по краям проводника не должна превышать определенный диапазон (например, 100 мкм).

V. Требования к проектированию и изготовлению печатных плат

Для повышения процента успешного прохождения испытаний в солевом тумане на этапах проектирования и производства следует учитывать следующие факторы:

1. Выбор способа обработки поверхности:

● Иммерсионное золото (ENIG): В целом показывает хорошие результаты, но следует избегать появления «черных пятен».

● Иммерсионное олово, иммерсионное серебро: Обеспечивают хорошую коррозионную стойкость, но следует соблюдать осторожность при хранении и предотвращении окисления.

● HASL: Более толстый слой, но неровная поверхность может способствовать коррозии.

● OSP: Тонкий защитный слой, как правило, с меньшей устойчивостью к солевому туману.

2. Маска для пайки: 

Выбирайте чернила с высокой адгезией, высокой плотностью и хорошей химической стойкостью. Покрытие имеет решающее значение; убедитесь, что все медные поверхности хорошо покрыты, особенно края проводников.

3. Технические характеристики:

● Избегайте размещения важных тонких дорожек вдоль краев платы.

● Рассмотрите возможность нанесения защитного покрытия, например, конформного покрытия. Это один из наиболее эффективных способов значительно повысить устойчивость к солевому туману.

● Правильное проектирование зазоров для предотвращения образования коррозионных мостиков.

VI. Важные соображения

● Ограничения ускорения и корреляции: Испытание солевым туманом — это ускоренное испытание на коррозию, и его результаты не имеют прямой линейной зависимости от срока службы печатной платы в реальных условиях окружающей среды. Оно в основном используется для качественного сравнения и выявления дефектов.

● Контроль стабильности: Необходимо строго контролировать калибровку камеры солевого тумана, концентрацию раствора, значение pH и угол установки; в противном случае воспроизводимость результатов будет низкой.

● Комплексная оценка: Испытания солевым туманом обычно не используются в качестве самостоятельного критерия надежности. Для комплексной оценки надежности изделия необходимо сочетать их с другими испытаниями на воздействие окружающей среды, такими как испытания на воздействие влажного тепла и испытания на циклическое изменение температуры.

Краткое содержание

Испытание печатных плат и сборок в солевом тумане является фундаментальным и критически важным тестом на надежность, позволяющим измерить и подтвердить устойчивость к коррозии окружающей среды. В основном оно проверяет качество изготовления печатных плат, особенно целостность обработки поверхности и процесса нанесения паяльной маски. Правильный выбор стандартов тестирования, строгий контроль процесса тестирования и сочетание его с корректным анализом отказов позволяют эффективно повысить долговременную надежность печатных плат в суровых условиях.

Компания Benlida занимается производством печатных плат и сборкой печатных плат уже 14 лет и теперь располагает полностью оборудованной лабораторией контроля качества. Если вам необходимы испытания на солевое распыление для ваших печатных плат, печатных плат или электронных изделий, пожалуйста, свяжитесь с компанией Benlida!