台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机 台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

示例图片三
网站首页 > 新闻资讯 > 常见问题

聊一聊涂覆前的清洗工艺

2018-04-06 19:22:34 【东智精密】   来源: xiexuhui     阅读

为了确保电子元器件在极端气候条件下也能够长时间正常工作,行业内通常对可靠性要求较高的产品进行涂覆处理。但是有时因为线路板表面存在污染物残留,会导致涂覆失效,因此需要在涂覆及封装之前,引入一道清洗工艺。

敷形涂覆(Conformal coating)

 


 

敷型涂覆是涂覆在电路板表面的薄薄的一层合成树脂或聚合物,它是目前最常用的焊后表面涂覆方式,有时又称为表面涂覆。它将敏感的电子元器件与恶劣的环境隔离开来,可大大改善电子产品的安全性和可靠性并延长产品的使用寿命。敷形涂覆可保护电路/元器件免受诸如潮湿、污染物、腐蚀、应力、冲击、机械震动与热循环等环境因素的影响,同时还可改善产品的机械强度及绝缘特性。

 

在涂覆之前不对元件表面进行清洗有哪些危害?

 

涂覆层下的由焊接产生的树脂或松香、助焊剂活性剂、溶剂和触变剂等污染物,这些残留绝大多数都是有吸湿性的,会引起涂覆层下的电化学迁移、腐蚀和短路,给产品可靠性带来极大的威胁,不过也不排除在制造过程中产生的其他污染物,例如手指印、灰尘、油脂、盐类等。即使没有湿度的影响,仅仅环境的变化,日夜交替,树脂/松香层脱落和活性剂也会影响PCBA板组件的可靠性。甚至在没有任何的环境变化的情况下,树脂/松香的介电性也会干扰传输,导致高频传输中的信号传输失效。

 

污染物
 

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

从左到右:助焊剂未清除,助焊剂被部分清除,绝大部分助焊剂被清除,助焊剂完全被清除

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

树脂/松香残留物
 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 

高频传输中的信号传输失效(比特失效)

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机
 

涂覆层脱落                            涂覆层下的电化学迁移

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 


在高低温循环测试中发现,由于涂覆材料与树脂发生反应造成的涂覆层开裂

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 


未清洗的基材污染物会降低涂覆材料在PCB上的粘结力,而导致脱落现象的发生

 

表F1: 可能的残留物及其影响:

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机


使用涂敷工艺是为了提高产品的环境可靠性。但是由于涂覆材料的透湿性,仅仅使用涂覆并不足以达到提高可靠性的目的(甚至比只清洗不做涂覆更差)。相较于未经过清洗处理的生产工艺来说,在涂覆前引入一道具有针对性的清洗工艺不仅能够进一步确保涂覆的粘合度及封装的可靠性,而且能够极大程度地减低生产成本。

 

实验证明,在涂覆之前对元件表面进行清洗工艺后,将原来需要100µm厚度的保护性涂敷层,减少到50µm,也仍然可以使涂覆层达到相同甚至更高的可靠性。由于有效地减少了50%的材料成本,而且降低了工艺成本以及与VOC相关的污染物处理成本,最终整体成本反而降低了。

 

我们如何选择清洗工艺?

 

过去几年中,人们对电子组装件的清洗需求一直在稳步增长。一方面,免清洗处理工艺在数十年的实践中日益暴露出了一些弊端,尤其是在涂层组装件上。另一方面,由于那些性能高、可控性强、安全性好的的组装件的使用量在增加,用户对高压组件的强度和抗衰能力也提出了更加严格的要求。因此在涂覆之前对组装件进行清洗是非常重要的一个流程。那么我们如何来选择正确的清洗工艺呢?

 

在电子制造和半导体加工行业,选择正确的清洗剂搭配恰当的清洗设备非常重要。在选择清洗工艺时,以下内容值得大家注意:

 

清洗对象


材料性能:


在很多情况下客户的产品不能进水,因此不适合用浸没式清洗工艺!另外有一些元器件由敏感金属构成,非常脆弱,不能使用超声波进行清洗,不然那些泡泡爆炸的时候会震碎元器件。还有一些元器件必须用pH中性清洗液来进行温柔处理!

 

表面状况:


通常来说线路板表面都有非常复杂的几何结构,而且集成密度还非常高,如果器件与基板之间的距离非常小的话(01005,0201),我们就称这个为低引脚间距器件,这时候去离子水的水滴就无法钻入细小的间隙,根本无力去除器件底部的污染物,这时候就需要化学清洗剂来帮忙。

 

清洗设备


在选择清洗设备时,需要考虑元器件的特性和产量的要求,市面上比较常见的设备有喷淋设备、超声波设备、喷流设备和鼓泡设备。

 

清洗剂


选择正确的清洗剂非常重要,针对不同的污染物需要找到相对应的清洗产品,否则就洗不干净!另外需要考虑清洗剂与清洗对象之间、清洗剂与清洗设备之间的材料兼容性,如果不慎重的话有可能会洗坏产品,还会造成设备管路堵塞!另外清洗剂的环保性和健康性也很重要,有些化学品会对操作人员的呼吸系统和生殖系统造成毁灭性的打击!

 

清洗剂一般可分为有机溶剂型、碱性表面活性剂型和水基型无碱微相清洗型(MPC)。

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机


 


有机溶剂的优势在于其清洗效果佳、处理能力强。但是其可挥发性有机物含量(VOC)较高,且易燃易爆,所以只能用于防爆清洗设备。相比之下,水溶性清洗剂经济、绿色、安全性好,所以更胜一筹。

 

通常使用的表面活性剂无闪点、低VOC含量。但其劣势在于表面活性剂和污染物的永久结合以及活性剂会发生损耗。为了避免这些,要么在清洗槽中不断加入清洗剂,要么将清洗漕彻底更换。而这又意味着成本增加、人力投入增大,还要对使用过的清洁剂进行适当处理。而即使处理了这些问题,由于活性剂仍留在基层表面,后期涂覆处理中依然会遇到麻烦。

 

MPC技术的独特之处,在于其结合了传统溶剂型和表面活性剂型清洗液的优点,同时摒弃了它们的缺点。MPC®清洗剂由水和超强活性成分组成,在加热(和)或搅拌的条件下,形成单相混合,呈现现乳液状。它能够去除电子制造过程中表面产生的各种有机和无机残留物。清洗剂将污染物从清洗对象表面剥离,再移至周围水相环境中,最终由污染物过滤去除。这些污染物颗粒不会溶解,能在微相边缘保持稳定,又能很容易从清洗液中滤除。MPC清洗剂的特性使其不仅比溶剂和表面活性剂去除污染物更高效,而且无损耗,有自我再生性。这就意味着其有较长的使用寿命,而寿命的长短也仅仅受过滤能力影响。

 

表F2:不同清洗系统对比:

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 


传统表面活性清洗剂(下方)与MPC清洗剂(上方)寿命对比

 

较长使用周期带来如下优势:


一套完整的清洗工艺通常包括 清洗、漂洗和烘干 这三道工序,在清洗过程中,清洗剂和污染物相互接触,清洗剂将污染物从清洗对象的表面分离出来;漂洗和烘干过程主要是进一步去除污染物,还要确保元器件表面不存在清洗剂的残留。

 

接下来我们将给大家介绍不同的清洗工艺:

 

静态清洗力和动态清洗

 

清洗工艺即结合清洗剂的静态清洗力和清洗设备的动态清洗力,最终将污染物去除的过程。

听起来特别复杂?那我们打个比方,就好像古时候老太太用皂角洗衣服,皂角的去污能力就是静态清洗力,用木棒敲敲打打然后还搓来搓去就是动态清洗力...

 

手工清洗

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 


手工清洗最原始也最简单,主要的优势是成本低廉,不需要额外的设备投资,如果只是需要对小批量的线路板或者是钢网进行清洗,那么选择手工清洗就足够了。

 

手工清洗也存在着一些劣势,第一个劣势是很难保证稳定的清洗结果,不同的操作人员洗出来的东西有可能会不一样…即使是同一位操作人员在一年当中也难免有几天心情不好不愿意好好上班。

 

另外就是市场上仍然有人采用工业酒精、IPA等化学品进行手工清洗,这些化学品对操作人员的健康和人生安全存在威胁。

 

喷淋清洗

 

第二种清洗工艺叫做喷淋清洗,行业内有时候会亲切地称它为“洗碗机”工艺,因为它的工作原理和洗碗机真是高度相似,大家可以想象一下在一个高速旋转的喷淋臂上安装了密密麻麻的喷嘴,然后这些喷嘴都发射出高压的清洗液。

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 

 在选择喷淋清洗工艺时,需要了解喷嘴的特征及排布方式,市面上比较常见的喷嘴类型有扇形喷嘴、舌型喷嘴和全区域喷嘴,由于喷射出的清洗液形状不同,因此清洗效果也各不一样,需要根据产品的特点进行合理选择,另外吸嘴的排布会影响到清洗的覆盖区域,如果喷嘴离清洗对象太远,则喷不到,无法完成清洗目标,离得太近,也有可能会形成清洗死角。

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 


超声波清洗


超声波清洗是一种浸没式清洗工艺,超声波是一种超出我们人类听觉范围20kHz以上的声波,强超声波在液体中传播时,由于非线性作用,会产生声空化。在空化气泡突然闭合时发出的冲击波可在其周围产生上千个大气压力,对污染物产生直接反复冲击,一方面破坏污染物与清洗对象表面的吸附,另一方面也会引起污染物的破坏而脱离清洗对象表面并使它们分散到清洗液中。表现形式是清洗液中的密集分布的气泡。

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 

这里需要特别提出的是,超声波的频率越低,物理激励的强度越大,气泡越大,气泡爆炸的强度也大,而超声波的频率越高,空化产生的气泡越小,分布越密集。根据IPC标准,我们建议使用40kHz的频率进行清洗。

 

喷流/鼓泡清洗

 


喷流及鼓泡清洗工艺有些类似,两种都属于浸没式清洗工艺,一种是在装满液体的腔体中喷入液体,另外一种是在腔体中喷气形成气泡,这两种工艺的工艺强度不高,比较温柔,因此常常用于漂洗工艺,另外由于工艺的施加方向比较单一,因此有时候会存在清洗的死角。


有时可以考虑将喷液的喷嘴和喷气的喷嘴混合安装,也是一种很好的物理激励方式。

 

洁净度需要满足的相关标准

 

传统上来说,清洗过程的结果要依照IPC-A-610D 标准进行目测检验,因此在生产区域需要安装一台能放大10倍的光学设备。但是由于清洗工艺的不同,脱模剂、油脂或助焊剂层可能会留下许多又薄又看不见的残膜。甚至在极端情况下,不恰当的清洗工艺本身也会在组装件上留下肉眼看不到的吸附膜。这些残留物会阻碍涂覆进程,降低保护性涂层和封装化合物的粘着力。

 

为了确保在敷型涂覆或封装之前清洗工艺的质量,我们需要给洁净度标准作出明确规定。该洁净度标准不仅符合DIN ISO 9001:2000规定的质量管理及流程化的相关要求,而且随着工艺的稳定性和质量可靠性愈加显现,还能高效优化清洗生产成本。

 

敷型涂覆之前,元器件表面洁净度阀值

 

一般来说,涂覆过程中元器件表面最低洁净度标准由J-STD-001D确定(行业最重要的组装件洁净度判断标准)。为了满足该标准的相关要求,必须完成以下检测:

  • 使用放大倍数20-40的显微镜进行光学检测

(按照IPC-A-610D的相关标准进行)

  • 树脂洁净度检测(三级元器件< 40 µg/cm² )

 

  • 离子污染物测试 (1.56 µg(NaCl)/cm²)

 

  • 其他有机污染检测

 

  • 极端气候条件测试之中及之后的表面绝缘阻抗力测试

 

离子污染物测试及其分析

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机


 
当前市面上流行的离子污染度测试仪经常用对应的氯化钠当量(VNaCl)来指示离子污染程度,并基于此判断元器件在终端条件下对抗极端气候的可靠性。该测试多是按照 IPC-650的测试标准,使用50%或75%的异丙醇水溶液完成。

 

当评估组装件表面的洁净度时,一般不会考虑那些贴装在线路板上元器件的几何形状和表面状况。离子导电性经过测试后,其数值仅仅具有参考作用。为了确定统计数据,建议对同类组装件进行3到5次的测量并取平均值。离子污染度测试通常依照J-STD-001C执行。

 

还需要注意的是,离子导电性作为一个必要的变量,不能完全代表回流过程的典型情况。而典型情况下,局部污染是十分普遍的。由于涂覆之前对洁净度有相关要求,那么低离子导电性就是一个不可或缺的前提。而常常发生的是吸湿性污染物不到几年就会因导致涂覆层剥离而使涂覆失效。另外,J-STD-001C标准还要求组装件表面不存在有机化合物污染。

 

严重污染物的辨别

 

尤其是在免清洗助焊剂生产过程中,会经常在线路板表面形成超薄的不可见薄膜。无法用目检进行有效判断,即使用测量离子残留污染物的方法监测(氯化钠当量指示法),结果也不准确,另外,无法经济节约地使用扫描电镜或者HPLC得到。但是,一种简单快速的显色检测法(ZESTRON Resin-Test)可以通过颜色反应监测用于激活助焊剂的选择性有机酸。这种方法不仅能监测助焊剂中活化剂残渣,还能显示出残渣分布情况。该测试与有机酸反应尤为明显,如:助焊剂中活化剂残渣。借助如蒸发测试等原本不在流水线上的工序,纯树脂残渣也能被监测到。
 

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 

在光学显微镜和电子显微镜下对洁净度进行判断

 

台式涂覆机,三防漆桌面涂覆机,台式点胶机,三防漆喷涂机,三防漆喷胶机,桌面点胶机

 
在测试剂作用后呈现出的
蠕变电流(左)和残留助焊剂(右)

 

SIR测试

 

SIR测试用于测试线路板表面的绝缘阻抗性。良好的表面绝缘阻抗能够确保组装件电路的正常运行。助焊剂残留和导电性污染物会因引起蠕变电流桥接而引起故障。在SIR测试中,梳型电路被存储在气候箱中,单个梳型结构之间的抗阻力将被测量。因此能够对焊接后组装件表面的绝缘抗阻进行判断。

 

 

以上过程可以安全实现对不同类型污染物的检测,但是,根据J-STD-001D的要求,要想实现生产的所有要求,引入一道清洁工艺十分必要。这要求不仅清除污染物,还要增强涂覆层的粘着力,使后期涂覆剥落和开裂的风险降到最低。

 

 

最后,前期的准备工作清洗工艺完成了,重头戏涂覆开始了,axxon轴心自控最灵活且最具性价比的高精度、选择性表面涂覆系统闪亮登场的时刻到了。

 



薄膜(水帘)模式涂覆,自动清洗系统、薄膜自动调宽、双阀涂覆可倾斜旋转,根据客户产品需求,自由选择搭配。

 



Powered by 天使猫信息科技 ©2008-2018 www.tzmsmt.com