イオンコンタミネーションとは？
イオンコンタミネーションテスターは、表面のイオン汚染度を測定するための装置です。 一般的には、プリント基板（PCB）などの電子部品やデバイスの清浄度をテストし、その正常な機能を妨げる可能性のあるイオン汚染がないことを確認するために使用されます。
イオン汚染試験機は、表面の導電性（電流を流す能力）を測定することで機能します。 表面のイオン汚染は、帯電した粒子を残留させることで導電性を高め、電子部品やデバイスの正常な電流の流れを妨げる可能性があります。 イオンコンタミネーションテスターは、この帯電した粒子を検出し、その濃度を測定することで、表面のイオン汚染の程度を判断することができます。
イオンコンタミネーションテスターは、電子部品やデバイスの清浄度や信頼性を確保するために、電子機器製造、航空宇宙、自動車などさまざまな産業で使用されています。 プリント基板やコネクター、スイッチなどの電子部品など、さまざまな表面のテストに使用できます。
イオンコンタミネーション試験法
電子部品アセンブリやデバイスのイオン汚染を検査する方法は、いくつかあります。 一般的な方法としては、以下のようなものがあります：
- 表面絶縁抵抗（SIR）テスト：表面の電気抵抗を測定する試験で、表面のイオン汚染の有無を検出するために使用されます。
- イオンクロマトグラフィー：クロマトグラフィー技術により、試料中のイオンを分離して濃度を測定する方法です。
- クーロンメーターテスト：表面の電荷を測定し、イオン性汚染の有無を検出するためのテストです。
- 塩化ナトリウムテスト：塩化ナトリウム（塩）の溶液を表面に塗布し、表面の電気抵抗を測定する試験です。 抵抗値が高い場合は、イオン性の汚染があることを示します。
- 目視検査：表面の目視検査により、目に見える残留物や変色など、イオン汚染の存在を確認できる場合があります。
- 原子間力顕微鏡（AFM）：AFMは、非常に鋭いプローブを用いて表面を走査し、高解像度の画像を作成する技術です。 電子部品やデバイスの表面におけるイオン汚染の有無を検出するために使用することができます。
溶媒抽出液の抵抗率
溶媒の抵抗率は、電気を通す能力を示す指標である。 抵抗率が高い、つまり電気抵抗が高い溶剤は、電気をよく通さず、非導電性であると言われています。 抵抗率が低い、つまり電気抵抗が低い溶剤は、電気をよく通すので、導電性があると言われています。
溶媒の抵抗率は、一般的にΩ・m（オーム・メートル）で測定されます。 溶媒中のイオン濃度とその移動度によって決まる。 イオンを多く含む溶媒や移動性の高いイオンを持つ溶媒は抵抗率が低く、イオンを少なく含む溶媒や移動性の低いイオンを持つ溶媒は抵抗率が高くなります。
溶媒の抵抗率は、温度、圧力、他の物質の存在によって影響を受けることがあります。 一般的な溶剤とその室温（25℃）でのおおよその抵抗値は以下の通りです：
- 水：18MΩ・m
- アセトン：20kΩ・m
- エタノール：8kΩ・m
- イソプロパノール：3kΩ・m
- メタノール：2kΩ・m
溶媒抽出とは、溶媒を用いて混合物から目的の化合物を抽出するプロセスである。 溶媒の抵抗率は、抽出される化合物の溶解度に影響するため、抽出プロセスの有効性を左右する重要な要素となり得ます。
イオンコンタミネーションテストのIPC規格
IPC（Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits）は、エレクトロニクス産業の規格やガイドラインを策定する業界団体です。 IPCが開発した規格のひとつにIPC-1601があり、PCB（プリント基板）やその他の電子アセンブリの取り扱いや保管について、製造や組み立て工程での汚染を最小限に抑えることを目的としています。
IPC 1601
イオン汚染の検査・測定方法には、拭き取り検査、リンス検査、表面抵抗値検査などがあります。 ワイプテストは、濡らした綿棒でプリント基板などの電子アセンブリを拭き取り、得られた溶液の導電率を測定するものです。 リンステストは、プリント基板などの電子部品アセンブリを純水ですすぎ、すすぎ水の導電率を測定するものです。 表面抵抗測定は、プリント基板などの電子部品に流れる電流に対する抵抗値を測定するものです。
IPC-1601は、PCBおよびその他の電子部品アセンブリにおけるイオン汚染の制御に関する要件を規定するものである。 イオン汚染レベルの試験と測定のガイドライン、およびPCBやその他の電子アセンブリにおけるイオン汚染の許容レベルの基準を提供します。
IPC-1601は、電子アセンブリの種類とアセンブリの使用目的に基づいて、イオン汚染の許容レベルを規定しています。 例えば、イオン汚染レベルは、民生用電子機器よりも医療用機器の方が厳しいかもしれません。
イオン汚染が多いと、抵抗値の上昇や性能低下などの電気的な問題が発生し、電子機器の信頼性や寿命にも影響するため、電子機器の製造や組み立てにおいて、イオン汚染を抑制することが重要です。
イオンコンタミネーションテストを行う4つの理由
- 電子デバイスの正常な機能を確保するためにイオン汚染は、電子機器の性能と信頼性に問題を引き起こす可能性があります。 電気的なショートや腐食などを引き起こし、機器の動作に支障をきたす可能性があります。 イオン汚染の検査は、重大な損傷や故障を引き起こす前に、これらの問題を特定し対処するのに役立ちます。
- 業界の基準や規制を満たすために多くの業界では、電子機器の品質や安全性を確保するために、厳しい基準や規制が設けられています。 これらの規格では、デバイスが一定の性能と信頼性を満たすことを保証するために、イオン汚染の検査が必要となることが多い。
- 高額な修理や交換を防ぐためにイオン汚染は、時間の経過とともに電子機器に深刻な問題を引き起こし、修理や交換の費用につながることがあります。 イオン汚染を早期に発見し対処することで、こうした高額な修理費を回避し、機器の寿命を延ばすことができます。
- 製品の品質向上のためにイオン汚染の検査は、製品が品質と信頼性の高い基準を満たすことを保証するのに役立ちます。 これにより、顧客満足度の向上や返品・クレームリスクの低減が期待できます。
