PCB电路失效的元凶：如何精准量化离子污染风险？

离子污染是导致PCB漏电、 腐蚀等失效的关键“隐形杀手”，目前行业主流是通过 ROSE、局部离子测试和离子色谱（IC）结合SIR/CAF试验来实现“从含量到可靠性”的量化评估体系。

一、离子污染如何导致失效？

在潮湿、偏压和残余可溶性离子共存时，会发生电化学迁移，形成金属枝晶（dendrite），跨越绝缘间隙造成瞬时或永久短路。溶解的腐蚀性离子（如氯化物、弱有机酸残留）也会加速铜及焊点腐蚀，导致阻值漂移、开路、焊盘脱落等可靠性问题。同时，离子残留降低局部绝缘电阻（SIR），在高阻抗模拟/传感电路或高压板上表现为漏电、电压分布异常和击穿电压下降。

二、如何“量化”离子污染水平？

1. 体积/整体离子污染：ROSE测试

ROSE（Resistivity Of Solvent Extract）通过溶剂萃取板面残留，测量电阻率，再换算为“NaCl当量质量/面积”，例如 µg NaCl/cm² 或 µg NaCl/in²。IPC 传统上给出 1.56 µg/cm² NaCl当量的清洁度上限（亦常见为约 10 µg NaCl/in²），部分资料也提及 10.06 µg/in² 作为失效点或上限值，用于工艺控制。

例如，国内PCB测量仪器、智能检测设备等专业解决方案供应商，Bamtone班通 ICT系列离子污染测试仪（分台式小容量/落地式大容量），正是基于 ROSE 检测原理，为电子制造、航空航天、医疗设备等行业设计，用于测量PCB、电子元器件等表面离子污染物残留，确保产品符合清洁度标准（IPC、ISO等）精密检测设备。

应用要点：

用Bamtone ICT系列离子污染测试仪建立产品的“工艺基线”：同一产品、同一清洗工艺下的大批量样本，计算均值和波动范围，用于抽检监控，而不是简单套用某个通用极限值。对于高可靠产品（汽车、医疗、军工），往往在满足IPC上限基础上再收紧自家控制限（例如 < 0.8–1.0 µg/cm² 水平），并与SIR结果联动设定实际阈值。

2. 局部离子与种类：局部ROSE + 离子色谱（IC）

局部离子测试是在关键区域（BGA下、细间距器件周边、功率器件附近）小区域萃取并测量，能发现整体ROSE掩盖的局部高污染风险。离子色谱（IC）则可以分离并定量具体离子种类和浓度，如氯离子、硫酸根、弱有机酸（WOA）等，以 µg/cm² 或 ppm 表示，用于精确追溯来源及腐蚀风险评估。

应用要点：

当 ROSE 合格但现场仍有SIR不稳/CAF/腐蚀失效时，应通过局部萃取+IC分析，看是否存在特定高危离子集中（例如氯化物在某个区域超标）。将 IC 结果与失效位置、环境条件（湿热、冷凝、水汽冷启动）结合，建立“离子种类–浓度–失效形态”的经验数据库。

三、一些实务上的建议

优先从助焊剂、清洗工艺、烘干和操作规范（手汗、粉尘、运输环境）着手，降低初始离子引入，再用测试去“证实和锁定工艺”，而不是完全依赖检测“兜底”。对汽车、工业控制、医疗和军工电子，可以在标准IPC限值基础上，结合自家SIR/CAF数据制定“产品族专用限值”和“关键结构额外限值”，做到风险可量化、过程可追溯。

建议形成统一的《PCB/PCBA离子污染与清洁度管理规范》，把ROSE/IC/SIR/CAF方法、采样点位、判定准则及复判流程以文件固化，避免仅凭经验或“感觉干净”。