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整机单位的PCBA清洗情况介绍及注意事项

嘉峪检测网        2024-10-06 10:14

清洗方式

 

目前,在整机单位对PCBA采用两种清洗方式:一种是使用无水乙醇手工刷洗,采用浸泡或局部刷洗。手工刷洗主要针对PCBA上有较多不适宜水洗或全部浸泡清洗的元器件,且较难采取局部防护措施,如:光纤连接器等;另一种是使用清洗剂皂化剂去离子水的自动清洗,对目前小型化、高密度的机载PCBA有较好地清洗效果。

 

清洗环节

 

PCBA从电装完成到其最终交付需经过两次清洗过程:一次在电装完成后的清洗,是为及时清除焊接过程中焊膏焊剂的残留;一次在三防喷涂前的清洗,一般情况下,完成焊接后的模块先进行调试,确保无故障后,再经三防处理后进行相关环境试验。由于在单板调试、整机装配等过程中会引入沾污,因此在三防前还会再次清洗。

 

清洗流程(水清洗)

 

去离子水的制备:电导率不大于0.5us/cm,存放时间不超过24小时;

 

被清洗组件的摆放:尽量横放,当需要竖放时,被清洗组件的垂直投影不应和其他组件重合;

 

清洗参数设置

工序名称

时间(min)

温度(℃)

清洗介质

备注

清洗

15

70

120ml清洗液、10ml皂化剂

水温超过35℃时加入皂化剂

第一次漂洗

4

55

去离子水

 

第二次漂洗

2

50

去离子水

 

第三次漂洗

2

45

去离子水

 

第四次漂洗

2

40

去离子水

 

第五次漂洗

2

40

去离子水

 

第六次漂洗

2

40

去离子水

 

第七次漂洗

2

40

去离子水

 

第八次漂洗

2

40

去离子水

 

第九次漂洗

2

35

去离子水

漂洗水的电导率控制值≤100us/cm

烘干

15

60

——

 

 

4.真空烘干:在60℃、真空度为-101.3kPa~-95kPa的真空烘箱内保持90分钟;

 

5.     清洗效果检查:在10倍放大镜下目检,不应有助焊剂和其他固体残留物。每批首件进行NaCl离子残留测试,应小于1.56ug/cm2。

 

注意事项

 

对水清洗敏感的元器件,应在清洗前使用无水乙醇擦洗干净,晾干后,使用可剥落胶涂于需要防护部位。如手工刷洗的PCBA上含有BGA封装的元器件,应在BGA四周打上可剥落胶,以防多余物进入BGA底部造成短路或其他可靠性问题。

 

案例介绍

 

元器件的封装形式多样,如何判断其是否适宜水清洗,以及水清洗过程对元器件后续使用可靠性的影响,是整机单位提高其产品使用可靠性的一项重要工作。本案例通过一起现场使用失效,引发对水清洗敏感元器件防护的思考。

 

某器件(见图1)在现场使用中出现短路失效,经取下其顶部散热板后发现,BGA基板上的去耦瓷介电容器有腐蚀现象(见图2),拆除电容器后,短路现象消除。经分析,该器件是PBGA,相比其他类似封装的BGA,其散热板与基板之间粘合面积较大,仅留有肉眼不可见的缝隙。同时排查到,该器件所在PCBA采用了水清洗,并进行了浸泡,且未对该器件采取防护措施。对此,我们按照实际条件进行了模拟实验,从实验数据可以看出(数据见表1、表2),清洗浸泡时的浸入深度以及器件“开口”方向会影响浸入液体的数量;由于器件“开口”较小,且清洗后未采用真空烘箱,影响了高温烘烤的除湿效果。因此,未加防护措施的浸泡清洗会对此类电路产生液体残留。

图1 去除散热板后全貌

 

图2 部分MLCC腐蚀

 

初始重量(g)

浸渍后重量(g)

烘烤后(g)@80℃,10min

样品1

15.870

15.934

15.870

样品2

16.220

16.298

16.220

样品3

15.886

15.923

15.887

样品4

14.768

14.767

14.768

表1浸入时间20min 深度35mm

 

初始重量(g)

烘烤后(g)
 @80℃,10min

烘烤后(g)
 @80℃,1.5hr

烘烤后(g)
 @80℃,3hr

最终增量Δ(mg)

样品1(水平置)

15.870

15.901

15.894

15.885

15.0

样品2(漏点侧放,竖置)

16.220

16.271

16.263

16.252

32.0

样品3(漏点向上,竖置)

15.886

15.911

15.900

15.891

5.0

表2 浸入时间20min 深度200mm

 

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来源:黄铜骆驼服务号