水基清洗劑在攝像頭模組清洗中的應(yīng)用

1、水基清洗(qngx)劑在攝像頭模組清洗(qngx)中的應(yīng)用工藝制程及案例分析主講人：IPC TGAsia 5-31 CN技術(shù)(jsh)組主席 王璉共二十九頁攝像頭模組的應(yīng)用領(lǐng)域共二十九頁攝像頭模組的構(gòu)造(guzo) 攝像頭模組主要由鏡頭、傳感器Sensor、后端圖像處理芯片、軟板四個(gè)部分組成。模組是影像捕捉至關(guān)重要的電子器件，器件的潔凈決定了模組使用的效果。在生產(chǎn)裝置過程中對元件清潔(qngji)方面的要求很高。共二十九頁感知與處理的信號更加微弱與靈敏。這就要求更小的背景“噪聲(zoshng)”，更為潔凈的PCB； 工作頻率更高，帶寬更寬。也就要求電路環(huán)境的更高的一致性，更少的引起干擾的異物；

2、更輕、更小的元件，如0201以至更小的chip元件的引入更高的組裝密度，如元件間距小于0.2mm;結(jié)構(gòu)不同、焊點(diǎn)清洗部位隱蔽的新型器件如：microBGAs、Flip-Chips等的引入更高的耐（電）壓趨勢更惡劣的工作環(huán)境的適應(yīng)性等等攝像頭模組發(fā)展的結(jié)構(gòu)(jigu)特點(diǎn)共二十九頁相應(yīng)(xingyng)清洗工藝需求選擇與使用焊劑匹配的清洗劑清洗劑能適應(yīng)不同情況(qngkung)，不會因生產(chǎn)工藝微小的改變而無法適應(yīng)要求清洗劑粘度低，流動(dòng)性好，以適應(yīng)微細(xì)間隙部分的清洗清洗劑提供商有足夠的技術(shù)儲備，能提供強(qiáng)大的技術(shù)支持低成本勝任高精、高密、組裝有microBGAs、Flip-Chips等高新元器件的高

3、潔凈清洗無毒、低毒、防火、防爆溶劑內(nèi)循環(huán)，低排污參數(shù)自控，特別是潔凈度自控在清洗劑方面的需求在工藝和設(shè)備上的需求共二十九頁相應(yīng)(xingyng)清洗工藝需求溶劑型清洗劑水洗錫膏相對于傳統(tǒng)溶劑型清洗劑，水基清洗優(yōu)勢體現(xiàn)(txin)在以下幾個(gè)方面：使用安全，無閃點(diǎn)；無毒，對人體危害??；清洗壽命長，相對成本低；能徹底有效去除各種殘留物，滿足高精、高密、高潔凈清洗要求； 殘留物如：免洗錫膏殘留、助焊劑殘留、極性污染物、非極性污染物、離子污染物、灰塵、 手印、油污，以及溶劑型清洗劑無法去除的金屬氧化層（見圖1）。圖1 清洗前氧化層氧化層圖2 清洗后水溶性錫膏 使用工藝缺陷：相對腐蝕性更大；生產(chǎn)廠家少，選

4、擇性??；價(jià)格貴，成本高。共二十九頁環(huán)保型清洗(qngx)工藝APL總部(zn b) 高 效 能 環(huán) 保 低 成 本 安 全高效、高規(guī)格、環(huán)保安全的水基清洗工藝是最理想的選擇，也是未來清洗業(yè)的發(fā)展方向和必經(jīng)之路。水基清洗工藝共二十九頁水基清洗(qngx)工藝簡介 PCBA生產(chǎn)制造用到的清洗工藝中，對于不同級別要求的產(chǎn)品，采用的助焊劑以及(yj)經(jīng)過的工序的差別，需采用的清洗工藝和設(shè)備也有所不同。 目前水基清洗劑應(yīng)用在PCBA清洗工藝中，比較常見的清洗工藝有以下幾種： PCBA清洗工藝 批量清洗工藝 在線式清洗工藝共二十九頁P(yáng)CBA在線清洗(qngx)工藝剖面圖預(yù)洗滌(xd)循環(huán)洗滌循環(huán)沖洗化學(xué)隔

5、離最終沖洗#1干燥段#2紅外線干燥段 在線PCBA清洗過程的典型階段在線清洗工藝共二十九頁超聲波清洗(qngx)工藝流程 批量清洗(qngx)工藝 干燥槽 風(fēng)切或熱風(fēng) 清洗槽 清洗劑清洗（一次或多次）漂洗槽 去離子水漂洗（一次或多次）下 料 上 料超聲波清洗工藝特點(diǎn) 一個(gè)或多個(gè)腔體內(nèi)完成水基清洗、水基漂洗、烘干全部工序；可用于清洗托高高度低，底部間隙狹小的組裝結(jié)構(gòu);清洗在超聲波的有效性最佳溫度附近效果最佳化。 超聲波清洗機(jī) PCBA放入清洗籃共二十九頁案例(n l)分享案例1：鍍金(d jn)焊盤出現(xiàn)白斑、白點(diǎn)案例2：漏電與白斑案例3：焊點(diǎn)間出現(xiàn)發(fā)白案例4：電遷移案例5：焊點(diǎn)腐蝕案例6：油點(diǎn)現(xiàn)

6、象案例7：碳膜和油墨起泡、脫落案例8：鍍金焊盤變色案例9：Partical清洗共二十九頁案例1：鍍金(d jn)焊盤出現(xiàn)白斑、白點(diǎn)清洗某款PCBA回流焊后的免洗錫膏殘留(cnli)，清洗工藝為：圖1 PCBA清洗前圖2 錫膏殘留完全去除 圖3 洗后金手指發(fā)白圖4 洗后金手指發(fā)白超聲波清洗50/10min（2槽）超聲波漂洗50/10min（2槽）110 下烘20min。清洗后，免洗錫膏殘留物已完全清洗干凈（見圖1、圖2），但鍍金焊盤出現(xiàn)發(fā)白現(xiàn)象（見圖3、圖4）。共二十九頁 在清洗過程中，同時(shí)具備原電池和電解池發(fā)生的條件。PCBA中焊接的元器件剛好為電容。原電池產(chǎn)生的低電壓為電容的放電形成條件。電

7、容放電，為電解池的發(fā)生提供了外加電源。這也解釋了發(fā)白現(xiàn)象只出現(xiàn)在電容連接的幾個(gè)鍍金焊盤的原因。 在溶液中，Sn2+定向移動(dòng)到鍍金端，發(fā)生還原反應(yīng)，二價(jià)錫還原成金屬錫從而覆蓋在鍍金表面(biomin)。同時(shí)，電容放電也是短暫的。因此清洗時(shí)間短可以減少此現(xiàn)象發(fā)生。正極錫鍍金Sn2+電解質(zhì)負(fù)極e-原因分析：經(jīng)檢測發(fā)白的焊盤上主要成分為錫。且出現(xiàn)白色不良現(xiàn)象的點(diǎn)存在規(guī)律性，基本為與電容(dinrng)元器件相連的三點(diǎn)或其中，詳見右圖。案例1：鍍金焊盤出現(xiàn)白斑、白點(diǎn)共二十九頁案例2：漏電(lu din)與白斑 在體式顯微鏡下對樣品失效(sh xio)位置進(jìn)行外觀檢查及電測發(fā)現(xiàn)：客戶反饋的失效(sh xi

8、o)點(diǎn)（A，B）之間的絕緣電阻值在45K 左右，失效區(qū)域的相鄰導(dǎo)線之間的板面上存在多處明顯白斑；而良品相同點(diǎn)之間的絕緣電阻值大于1010 ，板面未發(fā)現(xiàn)存在明顯的白斑異?，F(xiàn)象。經(jīng)過正常清洗之后，PCBA板面焊盤周圍無可見Flux殘留物，白斑區(qū)域是在產(chǎn)品組裝并使用一段時(shí)間之后才逐漸顯現(xiàn)，用溶劑清洗不掉。白斑錫珠圖1 PCBA清洗前圖2 PCBA清洗后圖3 出現(xiàn)白斑區(qū)域共二十九頁原因分析：導(dǎo)線之間的金屬遷移是導(dǎo)致失效品微漏電的主要原因。當(dāng)PCB板在阻焊膜印制前的處理工序中由于清洗不凈而造成局部區(qū)域處理液殘留時(shí)，會造成該處基材與阻焊膜之間結(jié)合不良而生成板面外觀上的白斑。產(chǎn)品組裝(z zhun)并使用時(shí)

9、，相鄰導(dǎo)線在偏壓影響下，白斑區(qū)域的板面上會逐漸發(fā)生金屬離子性物質(zhì)的遷移，并在板面上出現(xiàn)樹枝狀鹽類沉積物并不斷蔓延伸展，導(dǎo)致相鄰導(dǎo)線之間的絕緣電阻值降低甚至短路。案例(n l)2：漏電與白斑金屬遷移NiCuCOBrAu共二十九頁案例3：焊點(diǎn)間出現(xiàn)(chxin)發(fā)白問題反饋(fnku)：PCB過SMT，經(jīng)過水基清洗工藝，免洗錫膏殘留可完全去除，但焊點(diǎn)之間會出現(xiàn)發(fā)白，且清 洗時(shí)間越長，發(fā)白現(xiàn)象越嚴(yán)重。（發(fā)白現(xiàn)象如圖）圖1：清洗前圖2：清洗20min后圖3：清洗40min后圖4：調(diào)整清洗液清洗15min后原因分析：焊盤周圍的阻焊膜與所選清洗液出現(xiàn)不兼容，調(diào)整清洗液后采用相同的清洗工藝，可達(dá)到理想的清洗

10、效果，如圖4 。白斑白斑共二十九頁案例(n l)4：電遷移 枝晶產(chǎn)生的前提是金屬發(fā)生(fshng)了腐蝕，并存在電場的影響。而Ag、Pb、Zn等金屬易于腐蝕，且在空氣中氧化腐蝕反應(yīng)的電極電位差小，可逆反應(yīng)的吉布斯自由能較小導(dǎo)致電遷移非常容易發(fā)生，因而銀的電遷移與枝晶的生長最容易發(fā)生。電遷移失效的PCBA在進(jìn)行必要的情洗后功能常常恢復(fù)正常。圖1 銀遷移的光學(xué)照片圖2 銀遷移的電子顯微鏡照片圖3 典型的鉛枝晶照片圖4 典型的銀枝晶照片 【H2O/H+/Cl-】M-ne =Mn+ 陰極（或低電位）Mn+ M（O,OH)電遷移發(fā)生示意圖 M表示金屬共二十九頁案例5：焊點(diǎn)(hn din)腐蝕 無鉛化后，

11、增加助焊劑活性物質(zhì)含量以提升助焊性能成了業(yè)內(nèi)首選，而這些活性物質(zhì)往往具有較強(qiáng)的腐蝕性，若焊接工藝配合不當(dāng)(b dn)，殘留在焊點(diǎn)周圍或線路板上的殘留物，常常會導(dǎo)致腐蝕和電遷移等問題。典型的腐蝕失效往往發(fā)生在產(chǎn)品交付使用半年后，腐蝕的速率與周圍的環(huán)境有很密切的關(guān)系。外觀檢查CCuAgSnCo共二十九頁相關(guān)(xinggun)圖片： 問題反饋：FPC清洗后有水漬現(xiàn)象，實(shí)際測量部分水漬的尺寸(ch cun)，最大的為0.30.4mm,一般尺寸 在0.10.2mm左右，不良率達(dá)80%以上。案例6：油點(diǎn)現(xiàn)象共二十九頁槽1: 堿性(jin xn)水基清洗劑360W超聲波20min(加熱50+汽泡)槽2: 汽

12、泡漂洗(pio x)15min槽3: 汽泡漂洗超聲波360W/15min熱風(fēng)吹干6min烘烤120/15min槽4: 汽泡漂洗15min清洗條件:經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)分析，最終找出原因所在及相應(yīng)的解決方案：PCBA清洗之后，溶解的錫膏殘留物懸浮在清洗液中，其活性劑物質(zhì)接觸到某些特殊材質(zhì)的油墨，容易產(chǎn)生吸附，從而在PCBA上形成類似水漬的油點(diǎn)。案例6：油點(diǎn)現(xiàn)象清洗工藝共二十九頁案例7：碳膜和油墨(yum)起泡、脫落圖1： PCB過SMT后未清洗(qngx)圖2： 清洗前碳膜40倍圖3 ：清洗10min后碳膜起泡圖4：清洗20min后碳膜起泡、脫落FPC過SMT之后，對免洗錫膏殘留物進(jìn)行清洗，采用堿性

13、水基清洗劑，超聲波頻率為28KHZ，清洗工藝為：槽1:清洗劑360W超聲波+加熱50/10min槽2:清洗劑360W超聲波+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，碳膜開始出現(xiàn)起泡，清洗時(shí)間越長，碳膜起泡脫落越嚴(yán)重。另外板面的印字油墨也被清洗掉。共二十九頁免洗錫膏等殘留物能達(dá)到理想的清洗效果，如圖5；FPC制作所用碳膜和油墨屬敏感材質(zhì)，部分碳膜和油墨易脫落（圖3、圖7），部分油墨不易(b y)脫落（圖8、9）；所選清洗劑及清洗工藝不十分匹配，清洗劑與FPC所用材質(zhì)不兼容。圖8：FPC清洗(

14、qngx)之前圖7：清洗后印字消失圖9：FPC清洗后油墨無變化圖6：FPC過SMT未清洗圖5 焊盤清洗效果原因分析:案例7：碳膜和油墨起泡、脫落共二十九頁案例8：鍍金(d jn)焊盤變色問題反饋：FPC板過SMT及清洗工藝之后，鍍金焊盤出現(xiàn)(chxin)變色，導(dǎo)致COB金線容易斷，綁定不上。清洗工藝：超聲波清洗50 15min超聲波漂洗2次常溫 15min/次干燥槽 風(fēng)切或熱風(fēng)100 烘20min發(fā)黃共二十九頁案例(n l)8：鍍金焊盤變色Equipment : XPS - PHI Quantera ll , EDS Horiba. Checked Redish pad and Normal

15、pad with XPS and EDS 通過(tnggu)XPS和EDS檢測，變色焊盤上附著物均為C、N、O、Si等有機(jī)物。共二十九頁案例8：鍍金(d jn)焊盤變色鍍金焊盤變色原因分析：FPC板（裸板、過SMT打件為清洗板、及清洗后已出現(xiàn)發(fā)黃的板）鍍金焊盤上均有不同程度的發(fā)黃現(xiàn)象，而發(fā)黃的焊盤較多的分布在對角區(qū)域，較少的分布在其他區(qū)域，見圖1、2。引起(ynq)焊盤發(fā)黃的原因有兩個(gè)方面。其一可能是由FPC在印制阻焊膜后的清洗工序中，殘留物未完全清洗干凈；其二可能是所用錫膏活性太強(qiáng)；焊盤發(fā)黃是由FPC殘留液或錫膏殘留物，與堿性清洗劑產(chǎn)生反應(yīng)，附著在鍍金焊盤上致使其發(fā)黃變色。FPC板烘干時(shí)間越

16、太長，鍍金焊盤容易出現(xiàn)發(fā)黃。圖1變色區(qū)域1圖2 變色區(qū)域2共二十九頁案例(n l)9：Partical清洗 COB綁定后，為保障攝像頭模組的高品質(zhì)拍攝功效(gngxio)，需要對晶片表面殘留的靜電、污垢及金屬離子、灰塵等污染物進(jìn)行清洗，傳統(tǒng)的溶劑型清洗工藝，所采用的清洗劑價(jià)格十分昂貴，清洗工藝復(fù)雜。相對于溶劑型清洗工藝，水基清洗工藝不僅大大的簡化了清洗工藝，減低了清洗成本，其對靜電、灰塵、金屬離子等Partical清洗率可高達(dá)95%以上 ，清洗效果圖如下。圖2 鏡片清洗前圖3 鏡片清洗前圖4 水基清洗工藝后圖1 攝像頭模組共二十九頁深圳市合明科技有限公司，集設(shè)備和材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的高

17、新技術(shù)企業(yè)。 國家高新技術(shù)企業(yè) IPC清洗標(biāo)準(zhǔn)中文組編審(binshn)委主席單位 獲科技部創(chuàng)新基金企業(yè) 廣東省電子學(xué)會SMT專委會會員 中國焊料協(xié)會焊錫料分會會員 無鉛錫膏行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編審委 無鉛錫膏發(fā)明專利 水基清洗劑發(fā)明專利 超聲波鋼網(wǎng)清洗機(jī)實(shí)用新型專利 獲ISO9001認(rèn)證 合明(h mn)成果及相關(guān)資質(zhì)共二十九頁謝謝(xi xie)觀賞 非常感謝您的關(guān)注，如您有任何意見或見解需進(jìn)一步溝通，請聯(lián)系： 深圳市合明科技有限公司 聯(lián)系人： 王 璉（博士） 電 話傳 真郵 箱：pengjing 網(wǎng) 址：共二十九頁內(nèi)容摘要水基清洗劑在攝像頭模組清洗中的應(yīng)用工藝制程及案例分析。感知與處理的信號更加微弱與靈敏。清