Znaczenie mycia w produkcji elektroniki dużej mocy
Duże obciążenie cieplne elektroniki dużej mocy wymusza zachowanie najwyższej czystości podczas produkcji, gdyż nawet najmniejsze zanieczyszczenia pozostawione na powierzchni wpływać na jakość i niezawodność tych produktów.
Testy cykli mocy
Rysunek 11: Przykłady rozwarstwienia.
Rysunek 12: Niekorzystny wpływ środka myjącego na powierzchnię struktury tyrystora. 
Rysunek 13. Optymalnie dobrany środek myjący.
Testy cykli mocy są powszechnie stosowaną metodą określania długoterminowej niezawodności urządzeń elektronicznych. Typowe metody badań kwalifikacyjnych tego typu obejmują: szoki termiczne, wstrząsy mechaniczne, testy wilgotności i wibracji, przechowywanie w niskich i wysokich temperaturach, odporność na wilgoć, HTRB, HTGB i przerywane działanie. W obszarze elektroniki dużej mocy moduły są poddawane obciążeniom na podstawie określonych modeli symulujących typowe aplikacje, a ich żywotność mierzona jest zazwyczaj liczbą cykli.
Jeśli moduły nie zostały dobrze umyte, czyli zanieczyszczenia wciąż pozostają na chipach i podłożach, najczęściej nie przejdą testów cyklów mocy. Najczęstszą awarią jest w omawianym zakresie podnoszenie się drutów bondingu spowodowane zbyt małą siłą połączenia wynikającą z obecności zanieczyszczeń na powierzchniach. Ponieważ kontakty dużej mocy realizowane są za pomocą kilku drutów połączonych równolegle, gdy jeden drut ulegnie awarii, pozostałe zostają przeciążone, co tworzy proces lawinowy kończący się awarią.
Mycie przed procesem bondingu ma zasadniczy wpływ na wyniki testu cykli mocy. Jeśli pozostałości zostaną usunięte w zoptymalizowanym procesie mycia jakość połączenia pozostaje znacząco poprawiona, a niezawodność jest większa.
Zamykanie w procesie formowania
Mycie wpływa również na jakość procesu zamykania modułu tworzywem termoplastycznym, które nakłada się na podłoże po bondingu w procesie formowania po to, aby chronić chipy przed wpływem środowiska. Zanieczyszczenia odgrywają decydującą rolę w zakresie przyczepności tworzywa, a tym samym mają wpływ na niezawodność. Pozostałości topnika na powierzchni podłoża zmniejszają siły adhezji, co z kolei może prowadzić do rozwarstwienia (rys. 11–12). Pozostałości topników mogą także prowadzić do elektrochemicznej migracji materiałów pod powierzchnią formowaną, skutkując awarią po dłuższym czasie. Mycie zwiększa siły adhezji, zmniejszając defekty związane z rozwarstwianiem.
Kompatybilność materiałowa
Wydajność mycia jest ważna z punktu widzenia przepustowości linii produkcyjnej i często poruszana w rozmowach. Jednak często pomijalny jest inny bardzo ważny aspekt, jakim jest kompatybilność chemiczna procesu mycia z materiałami użytymi do procesu produkcji modułów. Środki myjące muszą spełniać wymagania dotyczące kompatybilności materiałowej. Dlatego podczas wyboru środka myjącego należy zwrócić uwagę, aby nie niszczył pasywacji chipów oraz nie oddziaływał na powierzchnię podłoża. Niekorzystny wpływ środka myjącego na pasywację struktury tyrystora przedstawiono na rysunku 12–13. Dodatkowe problemy z kompatybilnością materiałową jakie mogą się pojawić przestawiono szczegółowo na rysunku 15. W praktyce zaleca się przetestowanie nie tylko skuteczności środka myjącego, ale także upewnienie się, że jest on w pełni kompatybilny.
Tabela 2: Problemy związane z kompatybilnością materiałową.
Rysunek 14: Problemy związane z kompatybilnością materiałową.
Podsumowanie
Mycie podzespołów, modułów i zmontowanych płytek drukowanych jest sposobem na zapewnienie ich niezawodności, odporności środowiskowej i powtarzalności procesów produkcyjnych. Zastosowanie dobrze dobranych środków myjących zapewnia najwyższy poziom czystości, a tym samym jest gwarancją zachowania jakości, wydajności i małych kosztów.
Źródło: Tekst był wcześniej opublikowany przez firmę Zestron (zestron.com) na konferencji SMTA International Conference on Soldering and Reliability w Toronto (Kanada), 9–11 maja 2016 r.
Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy PB Technik