水基清洗剂在摄像头模组清洗中的应用1

水基清洗剂在摄像头模组清洗中的应用

工艺制程及案例分析主讲人：IPCTGAsia5-31CN技术组主席王琏摄像头模组的应用领域摄像头模组的构造摄像头模组主要由镜头、传感器Sensor、后端图像处理芯片、软板四个部分组成。模组是影像捕捉至关重要的电子器件，器件的洁净决定了模组使用的效果。在生产装置过程中对元件清洁方面的要求很高。感知与处理的信号更加微弱与灵敏。这就要求更小的背景“噪声”，更为洁净的PCB；工作频率更高，带宽更宽。也就要求电路环境的更高的一致性，更少的引起干扰的异物；更轻、更小的元件，如0201以至更小的chip元件的引入<.li>更高的组装密度，如元件间距小于0.2mm;结构不同、焊点清洗部位隐蔽的新型器件如：microBGAs、Flip-Chips等的引入更高的耐（电）压趋势更恶劣的工作环境的适应性等等摄像头模组发展的结构特点相应清洗工艺需求选择与使用焊剂匹配的清洗剂清洗剂能适应不同情况，不会因生产工艺微小的改变而无法适应要求清洗剂粘度低，流动性好，以适应微细间隙部分的清洗清洗剂提供商有足够的技术储备，能提供强大的技术支持低成本胜任高精、高密、组装有microBGAs、Flip-Chips等高新元器件的高洁净清洗无毒、低毒、防火、防爆溶剂内循环，低排污参数自控，特别是洁净度自控在清洗剂方面的需求在工艺和设备上的需求相应清洗工艺需求溶剂型清洗剂水洗锡膏相对于传统溶剂型清洗剂，水基清洗优势体现在以下几个方面：使用安全，无闪点；无毒，对人体危害小；清洗寿命长，相对成本低；能彻底有效去除各种残留物，满足高精、高密、高洁净清洗要求；残留物如：免洗锡膏残留、助焊剂残留、极性污染物、非极性污染物、离子污染物、灰尘、

手印、油污，以及溶剂型清洗剂无法去除的金属氧化层（见图1）。图1清洗前氧化层氧化层图2清洗后水溶性锡膏

使用工艺缺陷：相对腐蚀性更大；生产厂家少，选择性小；价格贵，成本高。环保型清洗工艺APL总部高效能

环保低成本安全高效、高规格、环保安全的水基清洗工艺是最理想的选择，也是未来清洗业的发展方向和必经之路。水基清洗工艺水基清洗工艺简介PCBA生产制造用到的清洗工艺中，对于不同级别要求的产品，采用的助焊剂以及经过的工序的差别，需采用的清洗工艺和设备也有所不同。

目前水基清洗剂应用在PCBA清洗工艺中，比较常见的清洗工艺有以下几种：

PCBA清洗工艺批量清洗工艺在线式清洗工艺PCBA在线清洗工艺剖面图预洗涤循环洗涤循环冲洗化学隔离最终冲洗#1干燥段#2红外线干燥段在线PCBA清洗过程的典型阶段在线清洗工艺超声波清洗工艺流程

批量清洗工艺干燥槽风切或热风清洗槽清洗剂清洗（一次或多次）漂洗槽去离子水漂洗（一次或多次）下料上料超声波清洗工艺特点

一个或多个腔体内完成水基清洗、水基漂洗、烘干全部工序；可用于清洗托高高度低，底部间隙狭小的组装结构;清洗在超声波的有效性最佳温度附近效果最佳化。

超声波清洗机

PCBA放入清洗篮案例分享案例1：镀金焊盘出现白斑、白点案例2：漏电与白斑案例3：焊点间出现发白案例4：电迁移案例5：焊点腐蚀案例6：油点现象案例7：碳膜和油墨起泡、脱落案例8：镀金焊盘变色案例9：Partical清洗案例1：镀金焊盘出现白斑、白点清洗某款PCBA回流焊后的免洗锡膏残留，清洗工艺为：图1PCBA清洗前图2锡膏残留完全去除

图3洗后金手指发白图4洗后金手指发白超声波清洗50℃/10min（2槽）超声波漂洗50℃/10min（2槽）110℃下烘20min。清洗后，免洗锡膏残留物已完全清洗干净（见图1、图2），但镀金焊盘出现发白现象（见图3、图4）。在清洗过程中，同时具备原电池和电解池发生的条件。PCBA中焊接的元器件刚好为电容。原电池产生的低电压为电容的放电形成条件。电容放电，为电解池的发生提供了外加电源。这也解释了发白现象只出现在电容连接的几个镀金焊盘的原因。

在溶液中，Sn2+定向移动到镀金端，发生还原反应，二价锡还原成金属锡从而覆盖在镀金表面。同时，电容放电也是短暂的。因此清洗时间短可以减少此现象发生。正极锡镀金Sn2+电解质负极e-原因分析：经检测发白的焊盘上主要成分为锡。且出现白色不良现象的点存在规律性，基本为与电容元器件相连的三点或其中，详见右图。案例1：镀金焊盘出现白斑、白点案例2：漏电与白斑在体式显微镜下对样品失效位置进行外观检查及电测发现：客户反馈的失效点（A，B）之间的绝缘电阻值在45K

Ω左右，失效区域的相邻导线之间的板面上存在多处明显白斑；而良品相同点之间的绝缘电阻值大于1010Ω，板面未发现存在明显的白斑异常现象。经过正常清洗之后，PCBA板面焊盘周围无可见Flux残留物，白斑区域是在产品组装并使用一段时间之后才逐渐显现，用溶剂清洗不掉。白斑锡珠图1PCBA清洗前图2PCBA清洗后图3出现白斑区域原因分析：导线之间的金属迁移是导致失效品微漏电的主要原因。当PCB板在阻焊膜印制前的处理工序中由于清洗不净而造成局部区域处理液残留时，会造成该处基材与阻焊膜之间结合不良而生成板面外观上的白斑。产品组装并使用时，相邻导线在偏压影响下，白斑区域的板面上会逐渐发生金属离子性物质的迁移，并在板面上出现树枝状盐类沉积物并不断蔓延伸展，导致相邻导线之间的绝缘电阻值降低甚至短路。案例2：漏电与白斑金属迁移NiCuCOBrAu案例3：焊点间出现发白问题反馈：PCB过SMT，经过水基清洗工艺，免洗锡膏残留可完全去除，但焊点之间会出现发白，且清

洗时间越长，发白现象越严重。（发白现象如图）图1：清洗前图2：清洗20min后图3：清洗40min后图4：调整清洗液清洗15min后原因分析：焊盘周围的阻焊膜与所选清洗液出现不兼容，调整清洗液后采用相同的清洗工艺，可达到理想的清洗效果，如图4。白斑白斑案例4：电迁移枝晶产生的前提是金属发生了腐蚀，并存在电场的影响。而Ag、Pb、Zn等金属易于腐蚀，且在空气中氧化腐蚀反应的电极电位差小，可逆反应的吉布斯自由能较小导致电迁移非常容易发生，因而银的电迁移与枝晶的生长最容易发生。电迁移失效的PCBA在进行必要的情洗后功能常常恢复正常。图1银迁移的光学照片图2银迁移的电子显微镜照片图3典型的铅枝晶照片图4典型的银枝晶照片【H2O/H+/Cl-】M-ne===Mn+阴极（或低电位）Mn+M（O,OH)电迁移发生示意图M表示金属案例5：焊点腐蚀无铅化后，增加助焊剂活性物质含量以提升助焊性能成了业内首选，而这些活性物质往往具有较强的腐蚀性，若焊接工艺配合不当，残留在焊点周围或线路板上的残留物，常常会导致腐蚀和电迁移等问题。典型的腐蚀失效往往发生在产品交付使用半年后，腐蚀的速率与周围的环境有很密切的关系。外观检查CCuAgSnCo相关图片：

问题反馈：FPC清洗后有水渍现象，实际测量部分水渍的尺寸，最大的为0.3~0.4mm,一般尺寸在0.1~0.2mm左右，不良率达80%以上。案例6：油点现象槽1:

碱性水基清洗剂360W超声波20min(加热50℃+汽泡)槽2:

汽泡漂洗15min槽3:

汽泡漂洗超声波360W/15min热风吹干6min烘烤120℃/15min槽4:

汽泡漂洗15min清洗條件:经过一系列的实验分析，最终找出原因所在及相应的解决方案：PCBA清洗之后，溶解的锡膏残留物悬浮在清洗液中，其活性剂物质接触到某些特殊材质的油墨，容易产生吸附，从而在PCBA上形成类似水渍的油点。案例6：油点现象清洗工艺案例7：碳膜和油墨起泡、脱落图1：PCB过SMT后未清洗图2：

清洗前碳膜×40倍图3：清洗10min后碳膜起泡图4：清洗20min后碳膜起泡、脱落FPC过SMT之后，对免洗锡膏残留物进行清洗，采用碱性水基清洗剂，超声波频率为28KHZ，清洗工艺为：槽1:清洗剂360W超聲波+加熱50℃/10min槽2:清洗剂360W超聲波+加熱50℃/10min槽3:清水360W超聲波+加熱50℃漂洗15min槽4:清水360W超聲波15min110℃下烘20min。清洗10min后，碳膜开始出现起泡，清洗时间越长，碳膜起泡脱落越严重。另外板面的印字油墨也被清洗掉。免洗锡膏等残留物能达到理想的清洗效果，如图5；FPC制作所用碳膜和油墨属敏感材质，部分碳膜和油墨易脱落（图3、图7），部分油墨不易脱落（图8、9）；所选清洗剂及清洗工艺不十分匹配，清洗剂与FPC所用材质不兼容。图8：FPC清洗之前图7：清洗后印字消失图9：FPC清洗后油墨无变化图6：FPC过SMT未清洗图5焊盘清洗效果原因分析:案例7：碳膜和油墨起泡、脱落案例8：镀金焊盘变色问题反馈：FPC板过SMT及清洗工艺之后，镀金焊盘出现变色，导致COB金线容易断，绑定不上。清洗工艺：超聲波清洗50℃15min超声波漂洗2次常温15min/次干燥槽风切或热风100℃烘20min发黄案例8：镀金焊盘变色Equipment:XPS-PHIQuanterall,EDS–Horiba.CheckedRedishpadandNormalpadwithXPSandEDS通过XPS和EDS检测，变色焊盘上附着物均为C、N、O、Si等有机物。案例8：镀金焊盘变色镀金焊盘变色原因分析：FPC板（裸板、过SMT打件为清洗板、及清洗后已出现发黄的板）镀金焊盘上均有不同程度的发黄现象，而发黄的焊盘较多的分布在对角区域，较少的分布在其他区域，见图1、2。引起焊盘发黄的原因有两个方面。其一可能是由FPC在印制阻焊膜后的清洗工序中，残留物未完全清洗干净；其二可能是所用锡膏活性太强；焊盘发黄是由FPC残留液或锡膏残留物，与碱性清洗剂产生反应，附着在镀金焊盘上致使其发黄变色。FPC板烘干时间越太长，镀金焊盘容易出现发黄。图1变色区域1图2变色区域2案例9：Partical清洗COB绑定后，为保障摄像头模组的高品质拍摄功效，需要对晶片表面残留的静电、污垢及金属离子、灰尘等污染物进行清洗，传统的溶剂型清洗工艺，所采用的清洗剂价格十分昂贵，清洗工艺复杂。相对于溶剂型清洗工艺，水基清洗工艺不仅大大的简化了清洗工艺，减低了清洗成本，其对静电、灰尘、金属离子等Partical清洗率