水基清洗劑在攝像頭模組清洗中的應(yīng)用1

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主講人：IPCTGAsia5-31CN技術(shù)組主席王璉攝像頭模組的應(yīng)用領(lǐng)域攝像頭模組的構(gòu)造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方面的要求很高。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”，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；更輕、更小的元件，如0201以至更小的chip元件的引入<.li>更高的組裝密度，如元件間距小于0.2mm;結(jié)構(gòu)不同、焊點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)特點相應(yīng)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，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，流動性好，以適應(yīng)微細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)備上的需求相應(yīng)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)在以下幾個方面：使用安全，無閃點；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，選擇性??；價格貴，成本高。環(huán)保型清洗工藝APL總部高效能

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。水基清洗工藝水基清洗工藝簡介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PCBA在線清洗工藝剖面圖預(yù)洗滌循環(huán)洗滌循環(huán)沖洗化學(xué)隔離最終沖洗#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超聲波清洗工藝流程

批量清洗工藝干燥槽風(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

一個或多個腔體內(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

PCBA放入清洗籃案例分享案例1：鍍金焊盤出現(xiàn)白斑、白點案例2：漏電與白斑案例3：焊點間出現(xiàn)發(fā)白案例4：電遷移案例5：焊點腐蝕案例6：油點現(xiàn)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清洗案例1：鍍金焊盤出現(xiàn)白斑、白點清洗某款PCBA回流焊后的免洗錫膏殘留，清洗工藝為：圖1PCBA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）。在清洗過程中，同時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)在電容連接的幾個鍍金焊盤的原因。

在溶液中，Sn2+定向移動到鍍金端，發(fā)生還原反應(yīng)，二價錫還原成金屬錫從而覆蓋在鍍金表面。同時，電容放電也是短暫的。因此清洗時間短可以減少此現(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)象的點存在規(guī)律性，基本為與電容元器件相連的三點或其中，詳見右圖。案例1：鍍金焊盤出現(xiàn)白斑、白點案例2：漏電與白斑在體式顯微鏡下對樣品失效位置進行外觀檢查及電測發(fā)現(xiàn)：客戶反饋的失效點（A，B）之間的絕緣電阻值在45K

Ω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；而良品相同點之間的絕緣電阻值大于1010Ω，板面未發(fā)現(xiàn)存在明顯的白斑異常現(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間之后才逐漸顯現(xiàn)，用溶劑清洗不掉。白斑錫珠圖1PCBA清洗前圖2PCBA清洗后圖3出現(xiàn)白斑區(qū)域原因分析：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，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)品組裝并使用時，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2：漏電與白斑金屬遷移NiCuCOBrAu案例3：焊點間出現(xiàn)發(fā)白問題反饋：PCB過SMT，經(jīng)過水基清洗工藝，免洗錫膏殘留可完全去除，但焊點之間會出現(xiàn)發(fā)白，且清

洗時間越長，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，可達到理想的清洗效果，如圖4。白斑白斑案例4：電遷移枝晶產(chǎn)生的前提是金屬發(fā)生了腐蝕，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表示金屬案例5：焊點腐蝕無鉛化后，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)往往具有較強的腐蝕性，若焊接工藝配合不當(dāng)，殘留在焊點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相關(guān)圖片：

問題反饋：FPC清洗后有水漬現(xiàn)象，實際測量部分水漬的尺寸，最大的為0.3~0.4mm,一般尺寸在0.1~0.2mm左右，不良率達80%以上。案例6：油點現(xiàn)象槽1:

堿性水基清洗劑360W超聲波20min(加熱50℃+汽泡)槽2:

汽泡漂洗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)過一系列的實驗分析，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。案例6：油點現(xiàn)象清洗工藝案例7：碳膜和油墨起泡、脫落圖1：PCB過SMT后未清洗圖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行清洗，采用堿性水基清洗劑，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。免洗錫膏等殘留物能達到理想的清洗效果，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、脫落案例8：鍍金焊盤變色問題反饋：FPC板過SMT及清洗工藝之后，鍍金焊盤出現(xiàn)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)黃案例8：鍍金焊盤變色Equipment:XPS-PHIQuanterall,EDS–Horiba.CheckedRedishpadandNormalpadwithXPSandEDS通過XPS和EDS檢測，變色焊盤上附著物均為C、N、O、Si等有機物。案例8：鍍金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。引起焊盤發(fā)黃的原因有兩個方面。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；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板烘干時間越太長，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案例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，需要對晶片表面殘留的靜電、污垢及金屬離子、灰塵等污染物進行清洗，傳統(tǒng)的溶劑型清洗工藝，所采用的清洗劑價格十分昂貴，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