金絲鍵合面高清潔處理工藝研究

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，就會在金絲鍵合時帶來鍵合不上、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)品特點需進行回流焊接，焊接清洗涂覆后再進行金絲鍵合，生產(chǎn)環(huán)節(jié)越多，越容易引入顆粒污染、有機物、氧化物等。在清潔不徹底的情況下，多余物、有機物等，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，給產(chǎn)品的長期工作帶來不良后果。為提高鍵合質(zhì)量和效率，對鍵合不上、脫鍵的問題，需進行鍵合點的高清潔處理方法研究。

2 試驗設計及驗證

電路板回流焊接完，進行過有機溶劑清洗后，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。

對此白色污染物進行了顯微紅外光譜分析，顯示白色物質(zhì)含有C-C長鏈、酯羥基或酮羥基及其他無機基團，判斷白色物質(zhì)為有機酸鹽。這是由于電路板焊接使用的焊膏為免清洗焊膏，焊接后，會形成一個高分子的保護層，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膜，如果不做處理，將造成鍵合結合率差，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)相關單位進行了技術交流，認為鍍金表面發(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系，但目前國內(nèi)鍍金工藝不能保證不同槽批之間達到非常一致的狀態(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，其撞擊力度大，對被清洗表面影響最大；射頻等離子清洗主要為物理加化學反應（需要采用氧氣、氫氣、氬氣等氣體，如采用單獨氬氣則為單獨物理反應），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反應。

超聲等離子清洗離子撞擊力度最大，微波等離子清洗應用于表面化學改性，對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，需兼顧考慮已裝機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行試驗。若工藝氣體采用氧氣、氫氣等氧化還原性氣體，會引入化學反應，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產(chǎn)品進行清洗。

焊接后的電路板試驗件在經(jīng)過有機溶劑清洗和等離子清洗后，進行顯微鏡觀察，部分鍵合面有白色污染物，但無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)液滴法測試，潤濕良好。同時，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，與未進行等離子清洗的產(chǎn)品之間外觀進行比較，無可分辨的差異。

經(jīng)過此試驗發(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，是否會帶來其他不良影響，還需根據(jù)產(chǎn)品本身特點進行具體分析試驗。

2.2 人工擦洗及刮拭

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

焊接后的電路板試驗件在經(jīng)過有機溶劑清洗后選取CYBERSOLV 141R清洗劑進行擦洗，擦洗后再用酒精進行二次擦洗。由于141R揮發(fā)較快，試驗中需對鍵合面來回擦洗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，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)過培訓的技能較高的操作者在顯微鏡下對發(fā)烏的鍵合面進行輕輕刮拭，去除氧化層。

為驗證此方案的清洗效果，按此方法，對13200多個鍵合面處理后，在鍵合參數(shù)與試驗前不變的情況下，試驗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 結論

經(jīng)過試驗，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)品具體特點來確定；CYBERSOLV 141R清洗劑能夠解決白色保護層問題，不能解決鍵合面氧化發(fā)烏問題，可結合刮刀刮拭的方法進行鍵合面清潔處理，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行的，操作者上崗前需要參加相關培訓。

參考文獻：

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