在元器件封装或组装工艺中,虽然有些污染物仅仅影响产品外观,但离子型污染物在潮湿或存在电位差的条件下,会导致电化学腐蚀及漏电失效,在高温、高湿和偏置电压共同作用下会出现电化学迁移等失效。因此,管控离子清洁度已经成为高可靠性产品生产制造中的必要环节。
常见的离子清洁度测试方法有三种。ROSE测试法(溶剂萃取电导率法)曾是业界多年惯用的离子检测手段,但因其仅能以氯化钠当量表示所有离子污染总量而无法解释离子污染物的组成,根据IPCJ-STD-001 最新版标准及IPC-WP-019,该方法如今已不能作为产品及工艺认证的接收标准,更适合于制程监控;IC离子色谱法一般参考IPC-TM-650 2.3.28或2.3.28.2标准,能精确测试阴阳离子和弱有机酸的种类和含量。具体操作方法是将待测元器件或PCB板放进高清洁度的专用密封袋中,加入一定体积的萃取液,萃取液一般为75%异丙醇和25%去离子水(体积比)或10%异丙醇和90%去离子水(体积比),80℃水浴1小时,将一定体积的萃取液注入到离子色谱仪中进行定性和定量分析;而局部污染测试法的原理是使用去离子水蒸汽从局部(0.1in²)测试点上将萃取样品提取出,并基于规定的漏电流指标给出“clean”或“dirty”的判定,从而判定该区域是否干净。IC和局部污染测试法两种方法分别侧重对离子的定性定量和局部区域快速定性,适合满足客户的不同测试需求。
采用常规整板提取方法制样进行的离子色谱分析有时并不能检测出任何异常偏高的离子污染物,其测试结果可能无法帮助准确地找到失效的根源,甚至可能导向错误的解决路径。
相比之下,在特定情况如进行失效分析或者风险评价时采用的技术手段有:高清数码显微镜目检、离子色谱法(IC)、离子污染度测试(ROSE)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、涂覆可靠性测试(CoRe Test)、颗粒物测定/技术清洁度(Technical Cleanliness)、扫描电子显微镜/X射线能谱分析仪(SEM/EDX)、X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、涂覆层测试(Coating Layer Test)、助焊剂测试/树脂测试(Flux/Resin Test)、接触角测量(Contact Angle)、表面绝缘电阻测量(SIR)、差热分析(DTA)等