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Sn-Ag-Cu表面贴装元件的水清洗技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-07-31  来源:中国清洁网
核心提示:  0序言随着(表面安装技术)SMT发展,元器件体积越来越小,集成化密度越来越高,这对PCB板的焊接和清洗质量也不断提出了新的要求111.由于铅的毒性以及环保的要求,电子行业中SMT技术正逐步向无铅化及免清洗发展过渡,SnAgCu奸料、免清洗助焊剂以及水基清洗剂将逐渐取代Sn-Pb奸料、腐蚀性较强的活性助焊剂以及有机清洗剂。SMD/SMC的清洗是SMT技术中不可缺少的重要环节12,其目的是要去除组

  0序言随着(表面安装技术)SMT发展,元器件体积越来越小,集成化密度越来越高,这对PCB板的焊接和清洗质量也不断提出了新的要求111.由于铅的毒性以及环保的要求,电子行业中SMT技术正逐步向无铅化及免清洗发展过渡,SnAgCu奸料、免清洗助焊剂以及水基清洗剂将逐渐取代Sn-Pb奸料、腐蚀性较强的活性助焊剂以及有机清洗剂。SMD/SMC的清洗是SMT技术中不可缺少的重要环节12,其目的是要去除组装工件上残留的、影响其可靠性的污染物。SMD/SMC组装焊接后清洗的主要作用是防止电气缺陷的产生以及清除残留的腐蚀物。以上这两种作用主要是排除影响SMD/SMC长期可靠性的因素,第三种作用是使SMDMC外观清晰。传统的清洗方法是采用CFC清洗,它脱脂效率高、溶解力强、易挥发、毒性低、不燃不爆、对SMD /SMC和PCB材料无腐蚀、性能稳定,是到目前为止清洗效果*好的清洗工艺方法13.但是由于CFC对臭氧层的破坏作用,从1987年《蒙特利尔协议》的制定到现在为止,全世界都在研究探索CFC的替代品141.根据中国国家环保总局的行业计划,将分阶段淘汰电子行业用于清洗的有害化学物质,即从2000年开始淘汰CFC并将于2006年1月完成淘汰任务151.首先采用不同的方案对模拟电阻进行手工烙铁焊并进行焊后水基清洗剂清洗,试验确定较为合适的方案后,采用SnAgCu免清洗焊膏将片式电阻贴装在PCB板上,然后进行再流焊、焊后水基清洗剂清洗,然后检测清洗后的PCB板上表面残留物浓度是否达到相应标准要求。以探索焊后水基清洗的*佳工艺。

  1试验条件及方法11试验材料器件为长度10mm直径2mm的银铜合金丝作为模拟片式元件;片式电阻。铜片清洗液用5%的盐酸和硫酸混合溶液;丙酮(分析纯)。奸料为SnPb焊丝;SnAgCu焊丝;SnAgCu免清洗焊膏。助焊剂为ZnC 2与NH4CI混和溶液;免清洗助焊剂。焊后清洗剂用SC -01水基清洗剂。

  12试验设备121焊接设备7型红外热风再流焊炉。

  122清洗设备所示。该设备是利用去离子水或水基清洗液喷淋于试样板表面,溶解焊后残余物,并借助冲洗力去掉奸料飞溅形成的小球,从而达到清洗的目的。

  123测量设备示。该设备的工作原理是利用异丙醇和去离子水的溶液作为溶剂,将试样用塑料绳悬挂于溶液中,试样13试验标准-2000研究工作中实际试件均采用此标准。标准中要求清洗后PCB上卤素离子浓度小于5 4试验方法141模拟试样的焊接及焊后清洗按照表1中的方案对模拟片式电阻进行手工烙铁焊,为了与焊后离子浓度作比较,将焊好的试样进行清洗前离子浓度检测,即在试样边缘处开一个直径约纟3mm的小孔,用塑料绳悬挂于离子污染清洁度测试仪的测试溶液中,自动检测表面残留物浓度。

  然后将模拟试样放置于清洗机的清洗篮中,设定清洗参数后,开始自动清洗。*后将试样从清洗篮中取出,室温下干燥,再放入离子浓度测试仪中进行表面离子浓度检测。

  表1模拟试样用钎焊材料编号钎料助焊剂SnPb焊丝ZnClNH4CI混合溶液SnPb焊丝免清洗助焊剂ZnClNH4CI混合溶液免清洗助焊剂142片式电阻的焊接及焊后清洗将SnAgCu免清洗焊膏丝网印刷在FR4印刷电路板的焊盘上,贴好片式电阻后在再流焊炉中进行焊接,然后进行清洗前离子浓度检测、清洗以及清洗后离子浓度检测。表2为模拟试样及实际贴装有片式电阻的PCB板的清洗以及测试的参数设定。

  清洗温度T|清洗时间tmin测试温度T2模拟试样实际PCB板2试验结果及分析21模拟试样清洗前后结果分析ZeroIon离子污染清洁度测试仪一一r一、洗后为19Mg/cm2,达到了美国军用标准的要求,拟件对比试验,得出*佳工艺参数(条件)后,焊接得到的4号试样清洗前后外观形貌。

  表3模拟试样清洗前后残留物离子浓度((匀/cm2)编号清洗前离子浓度清洗后离子浓度由表3中试验数据可得出,模拟试样在清洗后离子浓度都得到大幅度降低,*终1、2、4试样清洗后表面离子浓度均达到美国军用标准的要求(即小),而3试样则没有达标,并且2试样在清洗前即可达标。分析其原因发现,ZnCl与NH4C 1混合溶液的活性较强,同时腐蚀性也较大,表面残留物浓度较高,这与试验数据完全吻合。2试样选用SnPb焊丝和免清洗助焊剂进行焊接,不用进行清洗即可达到标准要求,因为SnPb奸料润湿性较好,使用免清洗助焊剂即可得到良好的焊接接头,从而达到了真正意义上的免清洗。3试样选用SnAgCu焊丝和ZnCi与NH4CI混合溶液进行焊接,之所以清洗后也没有达标,是因为在手工烙铁焊过程中助焊剂使用过多,有较多的残渣存在,而水基清洗剂还无法完全清洗干净,这也是水基清洗剂还需不断发展、完善的原因。

  由可看出,清洗后试样板都变得很干净,焊点周围无残渣。但焊点周围都存在着一些白色渍迹,这是离子杂质在烙铁加热熔融、结晶后,再经水清洗,结晶残留物经清洗液浸泡后形成了白色物质。

  由于水在SMD /SMC致密缝隙下毛细作用及渗透率大,表面张力也较高,使得水不易从缝隙中排出,水基清洗的清洗剂中水的含量在50%以上,所以白色物质残留在了模拟试样电阻缝隙下,在实际电阻元器件的清洗中一般采用延长清洗时间的方法来解决这个问题。

  22实际PCB板清洗前后结果分析为贴装片式电阻的PCB板清洗后的外观,清洗前其单位面积残留物含量为635Mg/cm2,清4号试样清洗前后外观且外观清晰。为某个片式电阻的局部放大照片。由看出PCB上残渣已被清洗干净,清洗时间为12min时在焊点周围没有白色渍迹,外观清晰,这种清洗结果将完全消除或避免因焊后残留物的存在而导致短路等现象的发生。

  电阻的局部放大照片3结论片式电阻,利用水基清洗剂清洗后,PCB上表面残留物离子浓度为19MgAm2,可达到有关标准小于5 7MgAm2的要求。

  (2)水清洗工艺参数的设定对清洗质量有较大影响,在清洗温度为50*C、清洗时间12min时效果*佳,清洗后的表面残留物浓度均满足有关标准要求。

 
 
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