含超细间距及隐藏焊点的 PCBA半水清洗技术

含超细间距及隐藏焊点的 PCBA半水清洗技术

张红虹

（中航航空电子有限公司，北京， 100098）

【摘要】使用基于MPC微相技术和应用FAST快速表面活性剂的半水基清洗剂，开展半水清洗技术研究，通过光学检查和离子浓度检测检查清洗质量，确定了对细密缝隙渗透力强的清洗剂，掌握了清洗工艺方法，解决了超细间距及隐藏焊点周围助焊剂残留。

关键词：半水清洗；隐藏焊点

Research on Semi-aqueous Cleaning Technology of PCBA with ultra-fine pin pitch and hidden solder joints

Zhang Honghong

（AVIC Aviation Electronics Co. Ltd，Beijing，100098）

[Abstract] Based on MPC micro phase and FAST surfactant technology, the semi-aqueous cleaning process of the residues was studied. Cleaning quality was checked by optic inspection and ion concentration inspection, the optimum cleaning agent was determined. The flux residuals around ultra-fine pin pitch and hidden solder joints were cleaned.

Key words: semi-aqueous cleaning; hidden solder joint

随着电子产品微小、轻重、精密化的发展，电子组装的可靠性更关注元器件的微型化、更细间距和导线间的电磁引力。和污染有关工艺过程增加了元器件失效的潜在可能，电子清洗在制造业中越来越重要。在实际生产中发现，超细间距及隐藏焊点周围的助焊剂残留不易清洗、免清洗助焊剂残留不易清除、无水乙醇手工清洗存在安全隐患等一系列清洗问题。这无法满足《GJB 5807-2006军用印制板组装件焊后清洗要求》三级军品要求^【1】，因此需对清洗工艺进行深入研究，实现焊后清洗质量的控制要求。

1 清洗方案设计

根据电子产品的可靠性与清洁度等级、所用焊膏、助焊剂类型、焊接状况、产品的组装密度、元器件与清洗工艺的相容性，以及环境保护要求等因素，确定组装板焊后清洗要求；根据污染物的成分、污染物的物理特性、污染程度等情况，选择清洗液材料和清洗工艺；选择清洗设备，确定测试方法；确定质量控制和监测方式，然后经过对初始设计进行优化确定清洗方法，设置清洗工艺参数、清洗质量控制，使清洗工艺达到最佳条件。

2 实施过程

2.1 工艺试验板设计

统计产品中高密度印制板组装密度、以及常见问题器件的类型，设计能模拟实际产品的工艺试验件，单板共设置元件1116 只，其中考核面共设置元件732只，元器件种类共计15种，封装类型15种，涉及封装类型包括常用的BGA、LGA、QFP、0402、3216钽电容，高密度印制板使用的0201、01005阻容，PoP封装、底部带散热盘的无引线双列 DualRowMLF封装元件。单板平均组装密度为58点/cm²，局部高组装密度为257点/cm²。试验板具体情况见表1。

表1 元件规格及组装密度

2.2焊接材料的选择

选用与目前实际生产相符的焊料等原材料，即Indium焊膏RMA-SMQ51A。

2.3清洗方法的选择

目前国内外，印制板组件的清洗工艺大多采用水清洗。水清洗原理都大致相同，即清洗剂溶于去离子水中，通过清洗-漂洗-烘干的流程完成电路板组件的清洗工作。水清洗技术在国内电子、军工各集团公司的单位广泛应用，但由于采用的焊料成分不同，清洗对象不同，采用的清洗剂也不尽相同。清洗剂的选择是水清洗技术的关键^【2】，随着器件的小型化、组装密度提高，清洗剂的技术也在快速发展，由于结合溶剂和表面活性剂技术的优点，使得基于MPC微相技术和应用FAST快效表面活性剂的半水基清洗技术得到快速发展和推广，推动了水清洗技术的发展。

为了解决引脚间距0.5mmPOP、0.4mmBGA、0.5mmMLF等超细间距及隐藏焊点周围助焊剂残留，避免微细间隙中的电迁移或腐蚀，影响产品可靠性，选择基于MPC微相技术和应用FAST快速表面活性剂的半水基清洗剂，分别用中性清洗剂ZESTRON VIGON N600(MPC微相技术）、碱性清洗剂VIGON A201 (FAST快速表面活性剂技术）、碱性清洗剂AQUANOX A4625 (FAST快速表面活性剂技术）进行水清洗试验。清洗设备选用Miele IR6002水清洗机。

2.4试验方法

溶剂浓度、清洗时间、清洗温度、漂洗温度、漂洗次数是水清洗的关键工艺参数^【3】，为了选择合适的清洗剂并摸索其最佳工艺参数，课题组分别调配N600、A201、A4625清洗液浓度，调整清洗时间、清洗温度、漂洗温度、漂洗次数，按照图1清洗流程进行清洗试验，然后对清洗后试件进行显微镜检查，依据具体结果进行参数调整，对比不同清洗剂的清洗效果，三种典型超细间距及隐藏焊点清洗后的外观结果见表2所示，清洗后的离子浓度检测结果见表3。

图1水清洗流程图

表2三种典型超细间距及隐藏焊点清洗后的外观图表

表3 离子浓度检测分析结果

从上述检测结果可知，A4625B水清洗后引脚间距0. 4mm的CVBGA432和引脚间距0.5mm 的DualRowMLF156均有助焊剂残留，不能满足GJB5807-2006三级军用产品清洗外观要求，而采用MPC微相技术的N600、FAST快速表面活性剂技术的A201清洗剂，三种典型焊点周围均无助焊剂残留，清洗后外观均能满足GJB5807-2006三级军用产品清洗外观质量的要求，离子残留物检测也均能满足GJB5807-2006 6. 3. 2要求。

3 结 论

根据半水清洗试验和清洗后的检查结果可知，回流焊接后可以使用A201、N600水清洗工艺，可解决引脚间距0.5mmPOP、0.4mmBGA、0.5mmMLF等超细间距及隐藏焊点周围助焊剂残留。

参考文献：

[1] GJB5807-2006 军用印制板组装件焊后清洗要求[S].总装备部军标出版发行部，2006.

[2] 于海生，郭立志，李威等. 军用印制板水清洗工艺探讨[J].第七届中国航空学会青年科技论坛文集，229

[3] 吴民，孙海林，陈兴桥. 印制板半水清洗技术研究[J].电子工艺技术，2010，31（4）：209.