水基清洗剂在摄像头模组清洗中的应用.ppt

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1、水基清洗剂在摄像头模组清洗中的应用工艺制程及案例分析,主讲人：IPC TGAsia 5-31 CN技术组主席 王琏,摄像头模组的应用领域,摄像头模组的构造,摄像头模组主要由镜头、传感器Sensor、后端图像处理芯片、软板四个部分组成。模组是影像捕捉至关重要的电子器件，器件的洁净决定了模组使用的效果。在生产装置过程中对元件清洁方面的要求很高。,感知与处理的信号更加微弱与灵敏。这就要求更小的背景“噪声”，更为洁净的PCB；工作频率更高，带宽更宽。也就要求电路环境的更高的一致性，更少的引起干扰的异物；更轻、更小的元件，如0201以至更小的chip元件的引入更高的组装密度，如元件间距小于0.2mm;结

2、构不同、焊点清洗部位隐蔽的新型器件如：microBGAs、Flip-Chips等的引入更高的耐（电）压趋势更恶劣的工作环境的适应性等等,摄像头模组发展的结构特点,相应清洗工艺需求,选择与使用焊剂匹配的清洗剂清洗剂能适应不同情况，不会因生产工艺微小的改变而无法适应要求清洗剂粘度低，流动性好，以适应微细间隙部分的清洗清洗剂提供商有足够的技术储备，能提供强大的技术支持低成本,胜任高精、高密、组装有microBGAs、Flip-Chips等高新元器件的高洁净清洗无毒、低毒、防火、防爆溶剂内循环，低排污参数自控，特别是洁净度自控,在清洗剂方面的需求,在工艺和设备上的需求,相应清洗工艺需求,溶剂型清洗剂水

3、洗锡膏,相对于传统溶剂型清洗剂，水基清洗优势体现在以下几个方面：,使用安全，无闪点；无毒，对人体危害小；清洗寿命长，相对成本低；能彻底有效去除各种残留物，满足高精、高密、高洁净清洗要求；残留物如：免洗锡膏残留、助焊剂残留、极性污染物、非极性污染物、离子污染物、灰尘、手印、油污，以及溶剂型清洗剂无法去除的金属氧化层（见图1）。,图1 清洗前氧化层氧化层,图2 清洗后,水溶性锡膏 使用工艺缺陷：相对腐蚀性更大；生产厂家少，选择性小；价格贵，成本高。,环保型清洗工艺,APL总部,安 全,高效、高规格、环保安全的水基清洗工艺是最理想的选择，也是未来清洗业的发展方向和必经之路。,水基清洗工艺,水基清洗工

4、艺简介,PCBA生产制造用到的清洗工艺中，对于不同级别要求的产品，采用的助焊剂以及经过的工序的差别，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：,PCBA清洗工艺,批量清洗工艺,在线式清洗工艺,PCBA在线清洗工艺剖面图,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,在线清洗工艺,超声波清洗工艺流程,批量清洗工艺,干燥槽 风切或热风,清洗槽 清洗剂清洗（一次或多次）,漂洗槽 去离子水漂洗（一次或多次）,下 料,上 料,超声波清洗工艺特点,一个或多个腔体内完成水基清洗、水基

5、漂洗、烘干全部工序；可用于清洗托高高度低，底部间隙狭小的组装结构;清洗在超声波的有效性最佳温度附近效果最佳化。,超声波清洗机,PCBA放入清洗篮,案例分享,案例1：镀金焊盘出现白斑、白点,案例2：漏电与白斑,案例3：焊点间出现发白,案例4：电迁移,案例5：焊点腐蚀,案例6：油点现象,案例7：碳膜和油墨起泡、脱落,案例8：镀金焊盘变色,案例9：Partical清洗,案例1：镀金焊盘出现白斑、白点,清洗某款PCBA回流焊后的免洗锡膏残留，清洗工艺为：,图1 PCBA清洗前,图2 锡膏残留完全去除,图3 洗后金手指发白,图4 洗后金手指发白,超声波清洗50/10min（2槽）超声波漂洗50/10mi

6、n（2槽）110 下烘20min。,清洗后，免洗锡膏残留物已完全清洗干净（见图1、图2），但镀金焊盘出现发白现象（见图3、图4）。,在清洗过程中，同时具备原电池和电解池发生的条件。PCBA中焊接的元器件刚好为电容。原电池产生的低电压为电容的放电形成条件。电容放电，为电解池的发生提供了外加电源。这也解释了发白现象只出现在电容连接的几个镀金焊盘的原因。在溶液中，Sn2+定向移动到镀金端，发生还原反应，二价锡还原成金属锡从而覆盖在镀金表面。同时，电容放电也是短暂的。因此清洗时间短可以减少此现象发生。,原因分析：经检测发白的焊盘上主要成分为锡。且出现白色不良现象的点存在规律性，基本为与电容元器件相连的

7、三点或其中，详见右图。,案例1：镀金焊盘出现白斑、白点,案例2：漏电与白斑,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。,锡珠,图1 PCBA清洗前,图2 PCBA清洗后,图3 出现白斑区域,原因分析：导线之间的金属迁移是导致失效品微漏电的主要原因。当PCB板在阻焊膜印制前的处理工序

8、中由于清洗不净而造成局部区域处理液残留时，会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。,案例2：漏电与白斑,金属迁移,Ni,Cu,C,O,Br,Au,案例3：焊点间出现发白,问题反馈：PCB过SMT，经过水基清洗工艺，免洗锡膏残留可完全去除，但焊点之间会出现发白，且清 洗时间越长，发白现象越严重。（发白现象如图）,图1：清洗前,图2：清洗20min后,图3：清洗40min后,图4：调整清洗液清洗15min后

9、,原因分析：焊盘周围的阻焊膜与所选清洗液出现不兼容，调整清洗液后采用相同的清洗工艺，可达到理想的清洗效果，如图4。,白斑,白斑,案例4：电迁移,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在进行必要的情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3 典型的铅枝晶照片,图4 典型的银枝晶照片,电迁移发生示意图 M表示金属,案例5：焊点腐蚀,无铅化后，增加助焊剂活性物质含量以提升

10、助焊性能成了业内首选，而这些活性物质往往具有较强的腐蚀性，若焊接工艺配合不当，残留在焊点周围或线路板上的残留物，常常会导致腐蚀和电迁移等问题。典型的腐蚀失效往往发生在产品交付使用半年后，腐蚀的速率与周围的环境有很密切的关系。,外观检查,C,Cu,Ag,Sn,Co,相关图片：,问题反馈：FPC清洗后有水渍现象，实际测量部分水渍的尺寸，最大的为0.30.4mm,一般尺寸 在0.10.2mm左右，不良率达80%以上。,案例6：油点现象,槽1:碱性水基清洗剂360W超声波20min(加热50+汽泡),槽2:汽泡漂洗15min,槽3:汽泡漂洗超声波360W/15min,热风吹干6min,烘烤120/15

11、min,槽4:汽泡漂洗15min,清洗條件:,经过一系列的实验分析，最终找出原因所在及相应的解决方案：PCBA清洗之后，溶解的锡膏残留物悬浮在清洗液中，其活性剂物质接触到某些特殊材质的油墨，容易产生吸附，从而在PCBA上形成类似水渍的油点。,案例6：油点现象,清洗工艺,案例7：碳膜和油墨起泡、脱落,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,FPC过SMT之后，对免洗锡膏残留物进行清洗，采用碱性水基清洗剂，超声波频率为28KHZ，清洗工艺为：,槽1:清洗剂360W超聲波+加熱50/10min槽2:清洗剂360W超聲

12、波+加熱50/10min槽3:清水360W超聲波+加熱50漂洗15min槽4:清水360W超聲波15min110 下烘20min。,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。另外板面的印字油墨也被清洗掉。,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），部分油墨不易脱落（图8、9）；所选清洗剂及清洗工艺不十分匹配，清洗剂与FPC所用材质不兼容。,图8：FPC清洗之前,图7：清洗后印字消失,图9：FPC清洗后油墨无变化,图6：FPC过SMT未清洗,图5 焊盘清洗效果,原因分析:,案例7：碳膜和油墨起

13、泡、脱落,案例8：镀金焊盘变色,问题反馈：FPC板过SMT及清洗工艺之后，镀金焊盘出现变色，导致COB金线容易断，绑定不上。清洗工艺：,超聲波清洗50 15min,超声波漂洗2次常温 15min/次,干燥槽 风切或热风,100 烘20min,发黄,案例8：镀金焊盘变色,Equipment:XPS-PHI Quantera ll,EDS Horiba.Checked Redish pad and Normal pad with XPS and EDS,通过XPS和EDS检测，变色焊盘上附着物均为C、N、O、Si等有机物。,案例8：镀金焊盘变色,镀金焊盘变色原因分析：FPC板（裸板、过SMT打件为

14、清洗板、及清洗后已出现发黄的板）镀金焊盘上均有不同程度的发黄现象，而发黄的焊盘较多的分布在对角区域，较少的分布在其他区域，见图1、2。引起焊盘发黄的原因有两个方面。其一可能是由FPC在印制阻焊膜后的清洗工序中，残留物未完全清洗干净；其二可能是所用锡膏活性太强；焊盘发黄是由FPC残留液或锡膏残留物，与碱性清洗剂产生反应，附着在镀金焊盘上致使其发黄变色。FPC板烘干时间越太长，镀金焊盘容易出现发黄。,图1变色区域1,图2 变色区域2,案例9：Partical清洗,COB绑定后，为保障摄像头模组的高品质拍摄功效，需要对晶片表面残留的静电、污垢及金属离子、灰尘等污染物进行清洗，传统的溶剂型清洗工艺，所

15、采用的清洗剂价格十分昂贵，清洗工艺复杂。相对于溶剂型清洗工艺，水基清洗工艺不仅大大的简化了清洗工艺，减低了清洗成本，其对静电、灰尘、金属离子等Partical清洗率可高达95%以上，清洗效果图如下。,图2 镜片清洗前,图3 镜片清洗前,图4 水基清洗工艺后,图1 摄像头模组,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。国家高新技术企业 IPC清洗标准中文组编审委主席单位 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 无铅锡膏发明专利 水基清洗剂发明专利 超声波钢网清洗机实用新型专利 获ISO9001认证,合明成果及相关资质,谢谢观赏,非常感谢您的关注，如您有任何意见或见解需进一步沟通，请联系：深圳市合明科技有限公司 联系人：王 琏（博士）电 话：0755-26643995 传 真：0755-26401225 邮 箱：网 址：,