梁潔 陳愷

摘 要：某些混裝產(chǎn)品的鍵合面在制造過程中不可避免會(huì)帶來焊接殘余物、氧化等問題，如果鍵合面的清潔處理不徹底，就會(huì)在金絲鍵合時(shí)帶來鍵合不上、鍵合脫焊等問題，直接影響鍵合質(zhì)量和效率。為提高鍵合質(zhì)量和效率，本文研究了鍵合面高清潔處理方法。

關(guān)鍵詞：金絲鍵合；焊接殘余物；清潔

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.049

1 前言

在產(chǎn)品制造過程中，某些混裝電路板根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)需進(jìn)行回流焊接，焊接清洗涂覆后再進(jìn)行金絲鍵合，生產(chǎn)環(huán)節(jié)越多，越容易引入顆粒污染、有機(jī)物、氧化物等。在清潔不徹底的情況下，多余物、有機(jī)物等，不但容易造成電路短路和電路板的腐蝕，在電子組件內(nèi)到處碰撞還極易造成電路誤動(dòng)，給產(chǎn)品的長(zhǎng)期工作帶來不良后果。為提高鍵合質(zhì)量和效率，對(duì)鍵合不上、脫鍵的問題，需進(jìn)行鍵合點(diǎn)的高清潔處理方法研究。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

電路板回流焊接完，進(jìn)行過有機(jī)溶劑清洗后，經(jīng)顯微鏡觀察，鍵合面存在一層白色污染物，影響鍵合，另外一種造成鍵合不良的情況是鍵盤表面氧化發(fā)烏。

對(duì)此白色污染物進(jìn)行了顯微紅外光譜分析，顯示白色物質(zhì)含有C-C長(zhǎng)鏈、酯羥基或酮羥基及其他無(wú)機(jī)基團(tuán)，判斷白色物質(zhì)為有機(jī)酸鹽。這是由于電路板焊接使用的焊膏為免清洗焊膏，焊接后，會(huì)形成一個(gè)高分子的保護(hù)層，并在焊接中漫延到焊盤臨近的鍵合面上，一般的水清洗不能有效去除這層保護(hù)膜，如果不做處理，將造成鍵合結(jié)合率差，影響一次鍵合成功率。

鍵合面發(fā)烏是由于鍍金表面氧化造成的。將表面發(fā)烏的形貌狀態(tài)與印制板生產(chǎn)廠家、零件鍍金廠家及業(yè)內(nèi)相關(guān)單位進(jìn)行了技術(shù)交流，認(rèn)為鍍金表面發(fā)烏是鍍金表面氧化的原因，與表面光潔程度、鍍金方法有一定的關(guān)系，但目前國(guó)內(nèi)鍍金工藝不能保證不同槽批之間達(dá)到非常一致的狀態(tài)，尤其鍍金質(zhì)量較差的焊盤經(jīng)歷回流焊接、水清洗、涂覆等工序后，易在焊盤表面形成氧化層。

為減少不良影響，根據(jù)鍵合面情況，選取了兩種鍵合前清洗方案：

（1）等離子清洗。

（2）人工擦洗及刮拭。

2.1 等離子清洗

等離子清洗常用40KHz超聲等離子體、13.5MHz射頻等離子體、2.45GHz微波等離子體。超聲等離子清洗的作用主要為物理撞擊反應(yīng)，其撞擊力度大，對(duì)被清洗表面影響最大；射頻等離子清洗主要為物理加化學(xué)反應(yīng)（需要采用氧氣、氫氣、氬氣等氣體，如采用單獨(dú)氬氣則為單獨(dú)物理反應(yīng)），其撞擊力度適中，可以去除零件表面殘留的灰塵、一般氧化層等雜志；微波等離子清洗主要為化學(xué)反應(yīng)。

超聲等離子清洗離子撞擊力度最大，微波等離子清洗應(yīng)用于表面化學(xué)改性，對(duì)于去除膠層及氧化層作用較弱。在鍵合前增加等離子清洗工序時(shí)，需兼顧考慮已裝機(jī)的零部件是否受到影響。根據(jù)以上分析，選取射頻等離子清洗進(jìn)行試驗(yàn)。若工藝氣體采用氧氣、氫氣等氧化還原性氣體，會(huì)引入化學(xué)反應(yīng)，造成二次污染，故采用氬氣作為工藝氣體，使用單純物理轟擊的方式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行清洗。

焊接后的電路板試驗(yàn)件在經(jīng)過有機(jī)溶劑清洗和等離子清洗后，進(jìn)行顯微鏡觀察，部分鍵合面有白色污染物，但無(wú)白色污染物的鍵合面，之前氧化發(fā)烏的鍵合面變得光亮，經(jīng)液滴法測(cè)試，潤(rùn)濕良好。同時(shí)，在20倍顯微鏡下檢查了等離子清洗后的電路板三防漆涂覆層，涂覆表面未出現(xiàn)裂紋、起皮等現(xiàn)象，與未進(jìn)行等離子清洗的產(chǎn)品之間外觀進(jìn)行比較，無(wú)可分辨的差異。

經(jīng)過此試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，等離子清洗可有效解決鍵合面氧化發(fā)烏的問題，但不能完全解決焊接帶來的白色保護(hù)層的問題。

另外，由于等離子清洗屬于離子撞擊，是否適用于產(chǎn)品，是否會(huì)帶來其他不良影響，還需根據(jù)產(chǎn)品本身特點(diǎn)進(jìn)行具體分析試驗(yàn)。

2.2 人工擦洗及刮拭

由于焊接后的白色保護(hù)層不容易被一般清洗劑（如ENASOLV 141B、酒精等）清洗干凈，且產(chǎn)品鍵合時(shí)電路板已經(jīng)裝配了元器件，并進(jìn)行了涂覆處理，為減少對(duì)其他部位的影響，經(jīng)過向清洗劑廠家咨詢，選擇了CYBERSOLV 141R清洗劑進(jìn)行清潔試驗(yàn)。該型清洗劑是一種適用于手工清洗的清洗劑，沸點(diǎn)69?C，無(wú)閃點(diǎn)，無(wú)毒無(wú)腐蝕，適用于局部清洗，相較于酒精可達(dá)到更明顯的清洗效果，去脂作用顯著。

焊接后的電路板試驗(yàn)件在經(jīng)過有機(jī)溶劑清洗后選取CYBERSOLV 141R清洗劑進(jìn)行擦洗，擦洗后再用酒精進(jìn)行二次擦洗。由于141R揮發(fā)較快，試驗(yàn)中需對(duì)鍵合面來回擦洗2-4次。擦洗后，用顯微鏡觀察鍵合表面的白色保護(hù)層已清洗干凈，但部分表面氧化發(fā)烏的鍵合面，擦洗的方法不能有效改善。這時(shí)，就需要采用刮刀刮拭的方法。為防止損傷鍵合面的鍍層，由經(jīng)過培訓(xùn)的技能較高的操作者在顯微鏡下對(duì)發(fā)烏的鍵合面進(jìn)行輕輕刮拭，去除氧化層。

為驗(yàn)證此方案的清洗效果，按此方法，對(duì)13200多個(gè)鍵合面處理后，在鍵合參數(shù)與試驗(yàn)前不變的情況下，試驗(yàn)件的一次鍵合成功率由80%提升到99.7%以上，破壞性拉力檢測(cè)值均在5gf以上，拉力值均滿足GJB548B中25ìm金絲破壞性拉力值承受3gf的要求。

3 結(jié)論

經(jīng)過試驗(yàn)，可以得出等離子清洗能夠解決鍵合面氧化發(fā)烏的情況，不能解決焊接白色保護(hù)層問題，但等離子清洗是否用于產(chǎn)品還需根據(jù)產(chǎn)品具體特點(diǎn)來確定；CYBERSOLV 141R清洗劑能夠解決白色保護(hù)層問題，不能解決鍵合面氧化發(fā)烏問題，可結(jié)合刮刀刮拭的方法進(jìn)行鍵合面清潔處理，能有效提高鍵合成功率，不過擦洗和刮刀刮拭都是人工操作進(jìn)行的，操作者上崗前需要參加相關(guān)培訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)：

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