DE2706834C2 - Verfahren zum Messen der Verunreinigung einer elektronischen Baueinheit durch Ionen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Verunreinigung einer elektronischen Baueinheit durch Ionen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Eine derartige elektronische Baueinheit kann beispielsweise eine gedruckte Schaltungsplatte sein, welche mit einzelnen elektronischen Baugruppen bestückt ist.

Aus der US 34 90 873 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle von Halbleiter-Bauelementen bekannt. Zur Feststellung von Fehlern wird eine ionisierte Flüssigkeit verwendet, weiche metallische Bereiehe des Bauelements einfärbt, so daß eine visuelle Ermittlung der Fehlerstellen möglich ist. Derartige auf diese Weise zu ermittelnde Fehler bestehen z. B. in Rissen oder Sprüngen der Leiterplatte. Der dabei verwendete physikalische Effekt besteht darin, daß die Anziehungskraft auf Ionen im Gebiet des Fehlers oder Risses gegenüber einem unbeschädigten Bauteil verändert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obenstehend genannten Art anzugeben, mittels derer auf einfache und betriebssichere Weise die Verunreinigung einer elektronischen Baueinheit durch Ionen festgestellt werden kann, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 7 genannten Merkmale gelöst.

Der Zweck der Erfindung ist darin zu sehen, daß zunächst eine Testlösung auf ein vorbestimmtes Niveau ionischer Reinheit, d. h. Reinheit an Ionen, gebracht und anschließend eine gedruckte Schaltungsplatte mit bekannter Fläche in ein bekanntes Volumen einer derartigen Lösung eingebracht wird, um so die Verunreinigung der Schaltungsplatte durch Ionen zu messen oder zu bestimmen.

Der Ionengehalt der Lösung wird dadurch bestimmt, daß der Widerstand der Lösung zwischen zwei Punkten bestimmt wird, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Das Fluid innerhalb des Versuchs- Behälters wird u mgerühri. um auf diese Weise eine Homogenität der Lösung zu erzielen. Die Reliabilität des normalen Reinigungsvorganges für elektronisehe Baueinheiten, wie beispielsweise für gedruckte Schakungsplatten, kann mittels des Verfahrens und mittels der Vorrichtung bestimmt werden. Die Testlösung kann in einem vorläufigen oder Zwischenschritt auf einen bekannten Gehalt an Ionen gebracht werden. An-

bj schließend wird ein vorbestimmtes, gleichbleibendes Volumen der Lösung verwendet, um somit die Verunreinigung der Baueinheit durch Ionen innerhalb der Lösung zu bestimmen. Die Bestimmung des lonengehalts.

d. h. des Gehalts an sowohl positiven als auch negativen ionen dient dazu, eine nachfolgende Korrosion der elektronischen Baueinheit zu verhindern. Elektronische Baueinheiten, insbesondere gedruckte Leiterplatten, weiche mit elektronischen Baugruppen bestückt sind, müssen zur Vermeidung derartiger Korrosionsgefahren und zur Aufrechterhaltung der betriebssicheren Funktionsweise möglichst vollständig von Ionen gereinigt sein.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung erläutert

Ein Versuchs-Behälter ist in der Zeichnung mit 10 bezeichnet und kann eine sich verjüngende oder keilförmige Gestalt sowie eine Volumenteilung oder Mensur 12 längs einer Seite besitzen. Eine solche Behältergestalt ist insbesondere für das Einbringen von gedruckten Schaitungsplatten oder anderer elektronischer Baueinheiten von Vorteil, wenn dieselben in der ntch zu beschreibenden Weise behandelt werden sollen. Der Behälter 10 ist mit einem Lösungsvorrat 14 mittels einer Abzugsleitung 16 und einer Enilüftungsleitung 18 verbunden. Eine Pumpe 20 ist zwischen dem Lösungsvorrat 14 und einer parallelen Kombination vier Ionen-Abscheidungssäulen 22 vorgesehen. Derartige Abscheidungssäulen sind als »Mischbett-Typ« (mixed bed type) bekannt und vermögen mit Hilfe der in der Säule vorhandenen Teilchen sowohl positive als auch negative Ionen aus der hindurchströmenden Lösung abzuscheiden. Die oberen Enden der Säulen 22 sind mit Hilfe einer Leitung 24 mit dem Boden des Behälters 10 verbunden, wodurch der Fluidkreislauf geschlossen ist.

Ein Motor 26 ist direkt unterhalb des Bodens des Behälters 10 angeordnet und nach einem Agitator oder Rührwerk 28 ausgerichtet, welches in Gestalt eines am Behälterboden angeordneten Magnetes ausgebildet sein kann. Wenn sich der Motor dreht, so wird der Magnet gleichfalls rotieren, was zu einer Agitation der Lösung führt, die innerhalb der Versuchskammer oder des Behälters 10 angeordnet ist.

Mit dem Bezugszeichen 30 ist ein schematisch dargestellter elektronischer Fühler bezeichnet, der zwei im Abstand voneinander angeordnete Platten oder Fühler 31 besitzen kann, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander gehalten sind und an welchen eine Spannunganliegt.

Eine Widerstands-Monitorschaltung ist schematisch mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet und mit Hilfe einer Leitung 34 an den Fühler 30 angeschlossen. Auf diese Weise kann der Widerstandsmonitor eine direkte Angabe in Ohm bezüglich des Gehaltes an Ionen der innerhalb des Behälters 10 enthaltenen Lösung geben. Der Widerstandsmonitor mißt den Widerstand zwischen den im Abstand voneinander gehaltenen Elementen 31 im Fühler 30, wobei dieser Widerstand direkt vom Gehalt an Ionen der im Behälter vorliegenden Lösung abhängt. Eine Steuerungsschaltung 36 für den Reinigungsvorgang ist mit Hilfe einer Leitung 38 mit dem Motor 26 verbunden und mit Hilfe einer Leitung 40 mit der Pumpe 20. Eine Steuerschaltung 42 für den Versuchsvorgang ist mil Hilfe einer Leitung 44 mit der Steuerung 36 für den Reinigungsvorgang verbunden. Eine Aufzeichnungsschaltung 48 für den Versuchsvorgang und ein Zeitglied 50 sind jeweils mit dem Widerstandsmonitor 32 sowie mit der Steuerschaltung 42 für den Versuchsvorgang verbunden. In vergleichbarer Weise ist der Widerslandsmonitor 32 mit der Steuerung 36 für den Reinigungsvorgang verbunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind von Nutzen für die Bestimmung der Verunreinigung von elektronischen Baueinheiten durch Ionen, wie beispielsweise von gedruckten Schaltungsplatten. Derartige Platten werden gewöhnlich nach Lötvorgängen gereinigt, wobei diese Reinigungsvorgänge die Aufgabe haben, die verschiedenen Verunreinigungen, die durch das Löten hervorgerufen werden, so weit als möglich zu entfernen. Derartige

ίο Verunreinigungen durch Ionen, d. h. sowohl positive als auch negative Ionen, können zum Auftreten von Korrosionen führen, falls sie nicht von der Platte für gedruckte Schaltungen entfernt werden.
Das von den Herstellern gedruckter Schaltungen verwendete Verfahren gewährleistet üblicherweise im wesentlichen reine Schaltungsplatten. Die vorliegende Erfindung ist auf eine Einrichtung gerichtet, mit deren Hilfe die Reliabilität oder Zuverlässigkeit derartiger Reinigungsverfahren untersucht und getestet werden kann.

Grundsätzlich beinhaltet die Erfindung zwei voneinander getrennte Verfahrensschritte. Im ersten Verfahrensschritt wird die Testlösung auf einen vorbestimmten Reinheitsgrad oder ein vorbestimmtes Reinheitsniveau gebracht. Im zweiten Verfahrensschritt nimmt ein vorbestimmtes gleichbleibendes Volumen der gereinigten Lösung eine gedruckte Schaltungsplatte von bekannter Wirkungsquerschnittfläche auf und die sich einstellende Veränderung des Ionengehaltes der Lösung wird aufgezeichnet oder ermittelt, was eine direkte Anzeige für die Verunreinigung durch Ionen darstellt, die nach dem herkömmlichen Reinigungsvorgang auf der Trägerplatte für gedruckte Schaltungen zurückbleibt.

Beim ersten Verfahrensschritt strömt Lösung aus dem Vorratsbehälter 14 durch die lonenabscheidersäulen 22 und durch die Leitung 24 zum Boden des Behälters 10. Im Behälter steigt die Lösung allmählich immer höher, bis sie die gleiche Höhe erreicht hat. wie die Spitze der Entlüftungsleitung 18. Auf diesem Flüssigkeitspegel verursacht die Saugwirkung durch die Entlüftungsleitung ein Entleeren des Behälters in den Lösungsvorrat 14. Während der Zeitdauer, zu welcher sich Lösung im Behälter 10 befindet, wird der Widerstand der Lösung mit Hilfe des Fühlers 30 und des Widerstandsmonitors 32 gemessen. Die Steuerung 36 für den Reinigungsvorgang sorgt dafür, daß die Pumpe 20 weiter arbeitet und daß der Rührwerkmotor 26 in Betrieb bleibt, um so lange zu arbeiten, bis die vom Widerstandsmonitor gemessene Reinheit der Lösung ein vorbestimmtes Maß oder eine vorbestimmte Höhe erreicht.

so Dieses Maß kann auf herkömmliche Weise mit Hilfe von Steuerschaltern in der Reinigungsvorgang-Steuerung 36 eingestellt werden. 1st der angestrebte Reinheitsgrad erreicht, so stellt die Pumpe ihre Arbeit ein. was zur Folge hat, daß die Lösung nicht länger in der vorstehend beschriebenen Weise im Kreislauf geführt wird.

Sodann wird die Steuerung 42 für den Testvorgang aktiviert, mit deren Hilfe über die Steuerung 36 für den Reinigungsvorgang die Pumpe 20 dazu veranlaßt wird.

ein vorbestimmtes Volumen der Testlösung in den Behälter 10 einzubringen. Das in den Behälter 10 eingebrachte Volumen wird durch die Wirkungsquerschnittsfläche (exposed cross sectional area) der gedruckten Schalungsplatte oder -platten bestimmt, die untersucht werden sollen. Die Teilungen 12 können so skaliert sein, daß direkt die Plattenfläche abgelesen wird. Die Skalierung kann jedoch auch so getroffen sein, daß sie ein Volumen anzeigt. In jedem Fall wird durch die Pumpe

20 ein vorbestimmtes Fluidvolumen innerhalb des Behälters 10 herbeigeführt, wobei die Pumpe von der Steuerung 42 für den Versuchsvorgang und von der Steuerung 36 für den Reinigungsvorgang gesteuert wird. Ist das angestrebte Fluidvolumen im Behälter vorhanden, so wird die Pumpe zum Stillstand gebracht. Die Trägerplatten für gedruckte Schaltungen oder andere elektronische Anordnungen werden in den Behälter eingelegt und der Widerstandsmonitor 32 gibt über den Fühler 30 eine direkte Anzeige der Widerstandsänderung des Fluids, welche eine direkte Folge der Verunreinigung der eingetauchten Schaltungsplatten durch Ionen ist. Das Zeitglied 50 und die Aufzeichnungseinrichtung 48 des Testvorganges können zur Aufzeichnung der Widerstandsänderung und zur Steuerung der Zeitdauer verwendet werden, während welcher die Widerstandsänderung gemessen wird. Nach der vorgeschriebenen Meßdauer und dem Aufzeichnen der Widerstandsänderung der Lösung im Behälter 10 können die gedruckten Schaltungsplatten entnommen werden. Die Reinheitsveränderung der Lösung ist eine direkte Angabe für die Verunreinigung der Schaltungsplatte durch Ionen nach Absolvierung des herkömmlichen Reinigungsverfahrens und mit Hilfe dieser Angabe ist eine direkte Aussage bezüglich der Reliabilität und Wirksamkeit derartiger Reinigungsverfahren gegeben. Der Behälter 10 kann sodann durch die Ablaufleitung 16 entleert werden, durch welche die Lösung zurück in den Behälter 14 fließt.

Die Testlösung kann in weiten Grenzen schwanken. Eine Grundlösung aus einer 50 :50-Mischung von Isopropylalkohol und entionisiertem Wasser hat sich als zufriedenstellend erwiesen.

Die lonenabscheidungssäulen 22 können in der dargestellten Weise parallel miteinander verbunden sein oder können auch mit geeigneten Ventileinrichtungen versehen sein, um die Lösung durch das eine oder das andere Säuienpaar zu schicken, was ein leichtes Auswechseln einer Säule gestattet, wenn deren Wirksamkeit erschöpft ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

45

50

60 Il

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Verunreinigung einer elektronischen Baueinheit durch Ionen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Testlösung mit bekanntem Gehalt an Ionen bereitgestellt wird, daß eine elektronische Baueinheit mit bekannter Einwirkfläche in ein vorbestimmtes gleichbleibendes Volumen der Testlösung eingebracht wird, und daß nachfolgend als Messung der Verunreinigung der Baueinheit durch Ionen der Gehalt an Ionen in der Testlösung bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bereitstellen der Testlösung mit bekanntem Gehalt an Ionen einen Verfahrensschritt umschließt, bei welchem die Testlösung duah ein lonenabscheidungssystem geschickt wird, während der Gehalt der Lösung an Ionen kontinuierlich überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testlösung zwecks Einstellen auf einen bekannten Gehalt an Ionen nacheinander durch einen Vorrat, ein Ionen-Abscheidungssystem und durch einen Behälter geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer kontrolliert wird, während welcher die elektronische Baueinheit in der Testlösung mit bekannten Volumen verbleibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testlösung während des Bereitsteilens einer Lösung mit bekanntem Gehalt an Ionen und während der Zeitdauer, während welcher die elektrische Baueinheit sich innerhalb der Testlösung befindet, umgerührt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Ionen der Testlösung durch Messung des Lösungswiderstandes zwischen elektronischen Fühlgliedern bestimmt wird, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet worden sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Behälter (10) zur Aufnahme einer elektronischen Baueinheit einen Lösungsvorrat (14), eine lonenabscheidungseinrichtung (22), die in Strömungsverbindung mit dem Behälter (10) steht, eine Pumpe (20) zum Fördern des Fluids durch die Strömungsverbindung (24) und den Behälter, eine Einrichtung (30, 31) zum Messen der Verunreinigung durch Ionen der innerhalb des Behälters vorliegenden Lösung, und durch eine Steuereinrichtung (36, 42) zum zyklischen Betätigen der Pumpe zwecks Förderung von Fluid durch den Behälter, die Ionen-Abscheidungseinrichtung und den Lösungsvorrat, wobei die Steuereinrichtung ferner eine Einrichtung (42) enthält, mit deren Hilfe die Pumpe zum Einbringen eines vorbestimmten gleichbleibenden Fluidvolumens in den Behälter betätigbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (30,31) einen elektronischen Fühler (30) zum Messen des Widerstandes der Lösung zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Elektroden (31) umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (26,28) zum Umrühren der Lösung innerhalb des Behälters (10) zwecks Gewährleistung einer homogenen Lösungskonzen-

tration.

10. Vorrichtung nach Anspruch!), dadurch gekennzeichnet, daß die Umrühreinrichtung (26, 28) einen innerhalb des Behälters (10) angeordneten Magneten sowie einen außerhalb des Behälters (10) angeordneten Motor (26) aufweist wobei der Motor in der direkten Nachbarschaft des Magneten angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen-Abscheidungseinrichtung (22) eine Vielzahl von Ionensäulen aufweist, die parallel miteinander verbunden zwischen dem Lösungsvorrat (14) und dem Behälter (10) angeordnet sind.