浅谈PCBA清洗课件.ppt

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1、目 录,PCBA清洗后干净度检测,PCBA污染物及影响,典型的PCBA清洗工艺,案例分享,极性污染物,a.焊剂活性剂（有机酸、乙醇胺等）；b.汗液、手印；c.焊料浮渣；d.元器件和PCB表面氧化物。,非极性污染物,粒子污染物,1,2,3,a.焊剂中的松香及树脂等残留；b.高温胶带、胶黏剂残留；c.皮肤指纹油脂；d.防氧化油等。,a.尘埃、烟雾、棉绒等；b.细珠、锡渣；c.静电粒子；d.钻孔、冲孔操作中产生的玻璃纤维。,a.电迁移；b支晶生长；c.造成PCB线路、元器件引脚腐蚀，电路失效。,造成的危害,a.吸附灰尘、静电粒子；b.引起导电不良；c.影响测试及接插件的可靠性。,a.加剧污染危害。,

2、PCBA污染物分类,污染物产生的影响,PCBA污染物及其影响,电迁移,2.电迁移发生的三个阶段：路径形成；初始化；树枝状生长控制电迁移的主要方法：积极控制板级的清洁度,1.电迁移影响因素,PCBA污染物及其影响,枝晶产生的前提是金属发生了腐蚀，并存在电场的影响。而Ag、Pb、Zn等金属易于腐蚀，且在空气中氧化腐蚀反应的电极电位差小，可逆反应的吉布斯自由能较小导致电迁移非常容易发生，因而银的电迁移与枝晶的生长最容易发生。电迁移失效的PCBA在进行必要的清洗后功能常常恢复正常。,图1 银迁移的光学照片,图2 银迁移的电子显微镜照片,图4 典型的银枝晶照片,图3 典型的铅枝晶照片,电迁移,PCBA污

3、染物及其影响,（注：此案例及图片引用于工业和信息化部电子第五研究所）,电迁移引起的失效案例,在体式显微镜下对样品失效位置进行外观检查及电测发现：客户反馈的失效点（A，B）之间的绝缘电阻值在45K 左右，失效区域的相邻导线之间的板面上存在多处明显白斑；而良品相同点之间的绝缘电阻值大于1010 ，板面未发现存在明显的白斑异常现象。经过正常清洗之后，PCBA板面焊盘周围无可见Flux残留物，白斑区域是在产品组装并使用一段时间之后才逐渐显现，用溶剂清洗不掉。,图1 PCBA清洗前,图3 出现白斑区域,PCBA污染物及其影响,（注：此案例及图片引用于工业和信息化部电子第五研究所）,金相切片分析,白班发生

4、区域,白班未发生区域,现象：切片发现白班区域的阻焊膜与基材之间存在明显的空隙，空隙中的物质含有Ni,Cu,Cl等等元素，而金属电化学迁移的成分与之基本相同。其中含Ni元素和氯元素的物质很可能来源于PCB阻焊膜印制前的处理液。,PCBA污染物及其影响,（注：此案例及图片引用于工业和信息化部电子第五研究所）,原因分析：PCB制程残留液造成该处基材与阻焊膜之间结合不良而生成板面外观上的白斑。产品组装并使用时，相邻导线在偏压影响下，白斑区域的板面上会逐渐发生金属离子性物质的迁移，并在板面上出现树枝状盐类沉积物并不断蔓延伸展，导致相邻导线之间的绝缘电阻值降低甚至短路。导线之间的金属迁移是导致失效品微漏电

5、的主要原因。,金相切片分析,PCBA污染物及其影响,电迁移引起的失效案例,引线框架支脚见的金属梁,SEM照片,PCBA污染物及其影响,外观检查,C,Cu,Ag,Sn,Co,蠕变腐蚀的产生：微型化、PCB表面处理、电路板的清洁度、有硫蠕变腐蚀倾向的场所。蠕变腐蚀不需要电磁场，XU和Fleming报道当活性助焊剂在焊剂后没有经过清洗，蠕变腐蚀会在5天内产生。,PCBA污染物及其影响,（注：此案例及图片引用于工业和信息化部电子第五研究所）,锡须生长,生长初期 小丘状,生长期形态,成形后锡须,锡须能使导线间有连桥导致短路，实验证明电路板清洁度会影响锡须的生长。污染的元器件容易导致锡须的生长，干净的元器

6、件和组装后清洗明显降低了锡须形成的倾向。影响锡须生长的因素很多：底层材料、锡镀层厚度、镍镀层厚度、外界因素（环境温湿度、焊点密度、环境离子污染程度）等。,海洋腐蚀,电子产品进入海洋环境面临的含盐空气。,PCBA污染物及其影响,（注：此案例及图片引用于工业和信息化部电子第五研究所）,目 录,PCBA清洗后干净度检测,PCBA污染物及影响,典型的PCBA清洗工艺,案例分享,典型的PCBA清洗工艺,典型的PCBA清洗工艺,溶剂清洗工艺,批汽相清洗工艺,PCBA溶剂清洗工艺,设备特点 不燃性有机溶剂 蒸汽浴洗 超声波清洗 喷淋清洗 蒸汽清洗 冷冻干燥,批汽相清洗设备优势 适合大批量连续生产等特点 设置

7、冷排管，防止溶剂挥发 二级超声清洗，满足高质量标准 液温加热与自动恒温系统，温控范围为30-110 自动补液，保证工作正常 独立回收系统，溶剂干净,两槽清洗结构图,四槽清洗结构图,PCBA溶剂清洗工艺,其他清洗工艺,溶剂清洗工艺整合,半水基清洗工艺,典型的PCBA清洗工艺,工艺参数,典型的PCBA清洗工艺,在线清洗工艺,PCBA半水基清洗工艺,蒸发损失,160,循环清洗,排出或者蒸发器,DI水 2-3gpm,洗涤,冲洗,干燥,在线清洗流程,半水基清洗工艺特点,超强清洗力优良的材料兼容性可批量清洗有机溶剂或可回收利用仍存在清洗安全隐患,PCBA生产制造用到的清洗工艺中，对于不同级别要求的产品，采

8、用的助焊剂以及所经过工序的差别，需采用的清洗工艺和设备也有所不同。目前水基清洗剂应用在PCBA清洗工艺中，比较常见的清洗工艺有以下几种：,批量清洗工艺,在线式清洗工艺,PCBA水基清洗工艺,典型的PCBA清洗工艺,PCBA在线清洗工艺,预洗涤,循环洗涤,循环冲洗,化学隔离,最终冲洗,#1干燥段,#2红外线干燥段,在线PCBA清洗过程的典型阶段,工艺流程,入板,漂洗,最后喷淋,化学预洗,化学清洗,化学隔离,预漂洗,风切干燥,烘干,典型的PCBA清洗工艺,全自动在线清洗设备,在线一次性完成清 洗、漂洗、烘干全部工序适合中高产量PCBA清洗,设备优势,适合大批量连续清洗降低企业综合成本提高清洗作业效

9、率彻底改善清洗环境,设备特点,多槽漂洗保证PCBA板面的高洁净度。,再次对PCBA进行清洗，保障PCBA干净度的同时，提高清洗剂的利用率。,对PCBA进行粗清洗，去除大部分残留。,第一槽漂洗去除板面粘附残留物及清洗剂残留。,热风风切干燥，提高干燥效率，减少PCBA在烘箱内的干燥时间。,批量清洗工艺,典型的PCBA清洗工艺,PCBA批量清洗设备,可批量清洗,成本控制,可用于清洗托高高度低，底部间隙狭小的组装结构。,品质需求清洗在超声波的有效性最佳温度附近效果最佳化。,设备特点,目 录,PCBA清洗后洁净度检测,PCBA污染物及影响,典型的PCBA清洗工艺,案例分享,医疗,航天,汽车,网络,军工,

10、移动设备,需要考虑的有如下几方面的因素： 终端使用环境（航天、医疗、军事、汽车、信息科技等）;产品的设计/服役周期（90天、3年、20年、50年、保质期+1天）;涉及的技术（高频、高阻抗、电源）;失效现象与标准所定义的终端产品1、2、3级相对应的产品（例如: 移动电话、心率调整器）。,清洁程度要求,PCBA清洗后洁净度检测,测试方法,PCBA清洗后洁净度检测,目 录,PCBA清洗后干净度检测,PCBA污染物及影响,典型的PCBA清洗工艺,案例分享,案例分享油点现象,槽1: 型号为xx水基清洗剂360W超声波20min(加热50+汽泡),槽2: 鼓泡漂洗15min,槽3: 鼓泡漂洗超声波360W

11、/15min,热风吹干6min,烘烤120/15min,槽4: 鼓泡漂洗15min,清洗工艺,清洗对象：摄像头模组FPC,案例1：油点现象,案例分享油点现象,清洗异常现象 FPC清洗后有“油点”现象，实际测量部分“油点”的尺寸，最大的为0.30.4mm,一般尺寸为0.10.2mm左右，不良率达80%以上。,从工艺方面进行分析FPC在批量清洗时需借助磁性治具使之“站立”在清洗篮中；治具会遮盖FPC边缘；客户在漂洗段未开启超声波，仅用循环流水鼓泡方式，使治具遮盖区域的残留液不易从缝隙中游离出来。工艺按照2槽超声清洗+2槽以上超声漂洗，即可解决因治具遮盖引起的残留液沾附问题。,原因分析,案例分享油点

12、现象,FPC磁性治具,FPC“站立”于清洗篮,原因分析,案例分享油点现象,活性剂分子吸附,2. 从清洗剂作用原理进行分析 残留的油点属顽固性非极性污染物，合明水基清洗剂W3000采用的复合相技术，存在以下几种去污机理：非极性溶剂的相似相溶原理对油点进行有效溶解形成溶液；复合相液中的功能性表面活性剂可以将油点分散成细小的液滴且被水分子包裹，使其形成乳浊液存在于水中而不聚集。抗再沉积技术避免了污染物的再度吸附。,FPC过SMT之后，对免洗锡膏残留物进行清洗，采用型号为xx水基清洗剂，超声波频率为28KHZ，清洗工艺如右图所示。,案例分享材料不兼容,案例2：材料不兼容,清洗槽2：超声波360W，加热

13、50/10min,下料，烘箱110烘20min,漂洗槽1：超声波360W，加热50/15min,清洗槽1：超声波360W，加热50/10min,漂洗槽2：超声波360W，15min,60热风风切10min,清洗对象：FPC,图1： PCB过SMT后未清洗,图2： 清洗前碳膜40倍,图3 ：清洗10min后碳膜起泡,图4：清洗20min后碳膜起泡、脱落,清洗10min后，碳膜开始出现起泡，清洗时间越长，碳膜起泡脱落越严重。免洗锡膏等残留物能达到理想的清洗效果，如图5。FPC制作所用碳膜和油墨属敏感材质，部分碳膜和油墨易脱落（图3、图7）。,案例分享材料不兼容,清洗异常现象：,碳膜的多采用酚醛树脂

14、，其结构上存在羟基与苯环直接相连,由于共轭效应,氧原子上未共享电子对移向苯环上而使氢原子易成H+, 它在碱溶液中与OH-作用,引起水解致使整个分子受破坏，同时高温加速水解。文字油墨的主体是不形成网状结构或体型结构的线型树脂，此类树脂是碳原子以直链形式连接，稳定性差。溶剂对表面分子链先溶剂化，然后树脂内部逐步溶剂化，使油墨溶胀引起鼓泡或脱落。采用中性水基清洗或常温清洗可缓解碳膜和文字油墨等材料的破坏，在规定的清洗时限内保持材料的完好性。,图7：清洗后印字消失,图6：FPC过SMT未清洗,图5 焊盘清洗效果,原因分析:,案例分享碳膜和油墨起泡、脱落,PCBA水基清洗技术,静置水油两相态,非静止复合

15、相态,以合明水基清洗剂W3000为例，结合了溶剂和表面活性剂技术优点的水基清洗技术，具有宽大的应用窗口和从电子基材表面彻底去除所有污染物的能力。,溶剂,传统表面活性剂,复合相变技术,水基清洗技术优势,水基清洗剂,表面活性剂,PCBA水基清洗技术,水基清洗机理,以水为清洗介质主体，采用复合相变技术，微相因子从基材表面去除污染物并将其转移到周围的水相环境中，污染物可以被简单地从清洗液中过滤出来。,典型的PCBA清洗工艺,以机械力或加热方式将微相因子激活；微相分子从基材表面去除污染物并将其转移到水相环境中；将污染物从清洗剂中过滤出来，清洗剂具有极其长的使用寿命；无表面活性剂成分和无固含量配方使其不会

16、在基材上留下残留物。极长的清洗寿命 能够为用户提供最稳定的工艺窗口；,清洗机制,溶液寿命和性能,PCBA水基清洗技术,清洗前,清洗后,清洗后,清洗前,清洗对象,清洗效果图,清洗前,清洗后,PCBA水基清洗技术,1,2,3,4,1”,2”,3”,4”,清洗效果图,企业资质,国家级授权认可获ISO9001认证 国家高新技术企业 多项产品发明专利获科技部创新基金企业 广东省电子学会SMT专委会会员 中国焊料协会焊锡料分会会员 无铅锡膏行业技术标准编审委 超声波钢网清洗机实用新型专利IPC清洗标准中文组编审委主席单位深圳市合明科技有限公司，集设备和材料研发、生产、销售为一体的高新技术企业。,合作伙伴,我们的客户在国内超过100家,