DE2706834A1

DE2706834A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der ionischen verunreinigung einer elektronischen anordnung

Info

Publication number: DE2706834A1
Application number: DE19772706834
Authority: DE
Inventors: Edgar W Wolfgram
Original assignee: Kenco Alloy and Chemical Co Inc
Current assignee: Kenco Alloy and Chemical Co Inc
Priority date: 1976-02-17
Filing date: 1977-02-17
Publication date: 1977-08-18
Also published as: GB1516812A; NL7701496A; JPS58175451U; FR2342005A1; FR2342005B1; DE2706834C2; US4023931A; JPH0119082Y2; JPS5299894A

Description

PAT Z N TA N VV A LT E A.GnÜNECKER

KPL-MD

H. KINKELDEY

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K. SCHUMANN

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P. H. JAKOB

G. BEZOLD

OR KR. WCT DIPL-OOA

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 11 311 ISSS=SS =

17.2.1977

Kenco Alloy & Chemical Co., Inc.
West Beiden Avenue, Addison,
Illinois / U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der ionischen Verunreinigung einer elektronischen Anordnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen oder Bestimmen der ionischen Verunreinigung einer elektronischen Anordnung, wie beispielsweise einer gedruckten Schaltungsplatte.

Ein wesentlicher Zweck der Erfindung ist in dem Schaffen eines Systems der noch zu beschreibenden Art zu sehen, welches sich dadurch auszeichnet daß zunächst eine Test-

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lösung auf ein vorbestimmtes Niveati ionischer Reinheit gebracht und anschließend eine gedruckte Schaltungsplatte mit bekannter Fläche in ein bekanntes Volumen einer derartigen Lösung eingebracht wird, um so die ionische Verunreinigung der Schaltungsplatte zu messen oder zu bestimmen.

Ein weiterer Zweck ist in einem System der beschriebenen Art zu sehen, bei welchem der Ionengehalt der Lösung dadurch bestimmt wird, daß der Widerstand der Lösung zwischen zwei Punkten bestimmt wird, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Ein weiterer Zweck ist in einem Verfahren der beschriebenen Art zu sehen, bei welchem das Fluid innerhalb der Versuchskammer umgerührt wird, um auf diese Weise eine Homogenität der Lösung zu erzielen. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist in einem System der beschriebenen Art zu sehen, welches dazu dient, die Reliabilität des normalen Reinigungsvorganges für elektronische Anordnungen, wie beispielsweise für gedruckte Schaltungsplatten, zu bestimmen. Noch ein weiterer Zweck der Erfindung ist im Auffinden eines Systems der beschriebenen Art zu sehen, bei welchem ein vorläufiger oder Zwischenschritt vorgesehen ist, in welchem die Testlösung auf einen bekannten ionischen Gehalt gebracht und anschließend ein vorbestimmtes statisches Volumen der Lösung verwendet wird, um so die ionische Verunreinigung einer Anordnung innerhalb der Lösung zu bestimmen.

Ein bevorzugter Gedanke liegt in einem System und in einem Verfahren zum Messen der ionischen Verunreinigung einer elektronischen Anordnung. Dabei ist vorgesehen, daß eine Testlösung mit bekanntem ionischen Gehalt hergestellt und

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eine elektronische Anordnung von bekannter Einwirkfläche in ein vorbestimmtes statisches Volumen der Testlösung eingebracht wird. Anschließend wird der ionische Gehalt der Testlösung gemessen, um so zu einer Messung oder Bestimmung der ionischen Verunreinigung der Anordnung zu gelangen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung, die in Form einer schematischen Darstellung die Erfindung erläutert.

Eine Versuchszelle oder ein Versuchsbehälter 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 Schaltungsplatten oder anderer elektronischer Anordnungen von Vorteil, wenn dieselben in der noch zu beschreibenden Weise behandelt werden sollen. Der Behälter 10 ist mit einem Lösungsvorrat 14 mittels einer Abzugsleitung 16 und einer Entlüftungsleitung 18 verbunden. Eine Pumpe 20 ist zwischen dem Lösungsvorrat 14 und einer parallelen Kombination von vier Ionen-Abscheidungssäulen 22 vorgesehen, die von dem von der Barnstead Division of Sybron Corporation, Boston, Massachusetts hergestellten Typ sein können. 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.

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Ein Motor 26 ist direkt unterhalb des Bodens des Behälters 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 Spannung anliegt. Derartige Fühler werden von den Balsbaugh Laboratories, Hingham, Massachusetts hergestellt.

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 0hm bezüglich des ionischen Gehaltes 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 ionischen Gehalt 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 mit 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

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mit der Steuerschaltung 4-2 für den Versuchsvorgang verbunden. In vergleichbarer Weise ist der Widerstandsmonitor 32 mit der Steuerung 36 für den Reinigungsvorgang verbunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind von Nutzen für die Bestimmung der ionischen Verunreinigung von elektronischen Anordnungen, 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 ionische Verunreinigungen, 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 statisches 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

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ionische Verunreinigung darstellt, die nach dem herkömmlichen Reinigungsvorgang auf der Trägerplatte für gedruckte Schaltungen zurückbleibt.

Beim ersten Verfahrensschritt strömt Lösung aus dem Vorratsbehälter 14 durch die Ionenabscheidersäulen 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. Dieses Maß kann auf herkömmliche Weise mit Hilfe von Steuerschaltern in der Reinigungsvorgang-Steuerung 36 eingestellt werden. Ist der angestrebte Reinheitsgrad erreioht, 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

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in den Behälter 10 eingebrachte Volumen wird durch die Wirkungsquerschnittsfläche (exposed cross sectional area) der gedruckten Schaltungsplatte 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 βΐβμβηϋ^ 4-2 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 ionischen Verunreinigung der eingetauchten Schaltungsplatten ist. Das Zeitglied 50 und die Aufzeichnungseinichtung 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 ionische Verunreinigung der Schaltungsplatte nach Absolvierung des herkömmlichen Reinigungsverfahrens und mit Hilfe dieser Angabe ist eine direkte Aussage bezüglich der Realibilität 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.

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

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, da dieses lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dient, innerhalb welchem dem Fachmann mannigfaltige Abwandlungen und Modifikationen an die Hand gegeben sind.

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Leerseite

Claims

A. GRÜNECKER

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H. KINKELDEY

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P. H. JAKOB

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G. BEZOLD

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8 MÜNCHEN 22

MAXIMIUANSTRASSE 43

P 11 311

17.2.1977

Patentansprüche

1J Verfahren zum Messen der ionischen Verunreinigung einer elektronischen Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Testlösung mit bekanntem ionischen Gehalt bereitgestellt wird, daß eine elektronische Anordnung mit bekannter Einwirkfläche in ein vorbestimmtes statisches Volumen der Testlösung eingebracht wird, und daß nachfolgend als Messung der ionischen Verunreinigung der Anordnung der ionische Gehalt der Testlösung bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Bereitsteilens der Testlösung mit bekanntem ionischen Gehalt einen Verfahrensschritt umschließt, bei welchem die Testlösung durch ein Ionenabscheidungssystem geschickt wird, während der ionische Gehalt der Lösung kontinuierlich überwacht wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testlösung zwecks Einstellen auf einen bekannten ionischen Gehalt nacheinander durch einen Vorrat, ein Ionen-Abscheidungssystem und durch eine Versuchszelle geschickt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t, daß die Zeitdauer kontrolliert wird, während welcher die elektronische Anordnung in der Testlösung mit bekanntem Volumen verbleibt. _.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testlösung während des Bereitsteilens einer Lösung mit bekanntem ionischen Gehalt und während der Zeitdauer, während welcher die elektronische Anordnung sich innerhalb der Testlösung befindet, umgerührt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ionische Gehalt der Lösung durch Messung des Lösungswiderstandes zwischen elektronischen Fühlgliedern bestimmt wird, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet worden sind.
7· Vorrichtung zum Messen der ionischen Verunreinigung einer elektronischen Anordnung, gekennzeichnet durch eine Versuchszelle (10) zur Aufnahme einer elektronischen Anordnung, einen Lösungsvorrat (14), eine Ionenabscheidungseinrichtung (22),die in Strömungsverbindung mit der Versuchszelle steht, eine Pumpe (20) zum Fördern des Fluids durch die Strömungsverbindung (24·) und die Versuchskammer, eine Einrichtung (30,31) zum Messen der ionischen Verunreinigung der innerhalb der Versuchszelle \crliegenden Lösung, und durch eine Steuereinrichtung (36,42) zum zyklischen Betätigen der Pumpe zwecks Förderung von Fluid durch die Versuchskammer, die Ionen-Abscheidungseinrichtung und den Vorrat, wobei die Steuereinrichtung ferner eine Einri. chtung (4-2) enthält, mit deren Hilfe die Pumpe zum Einbringen eines vorbestimmten statischen Fluidvolumens in die Versuchezelle betätigbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichn e t, daß die Messeinrichtung (30,31) einen elektronischen Fühler (30) zum Messen des Widerstandes der Lösung zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Elektroden (31) umfaßt.

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9- Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (26,28) zum Umrühren der Lösung innerhalb der Versuchskammer (10) zwecks Gewährleistung einer homogenen Lösungskonzentration.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch g e k e η nz eic hn e t, daß die Umrühr einrichtung (26,28) einen innerhalb der Versuchszelle (10) angeordneten Magnaten sowie einen außerhalb der Versuchszelle 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 Lösungsbehälter und der Versuchszelle (10) angeordnet sind.

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