水基清洗劑在攝像頭模組清洗中的應用

工藝制程及案例分析主講人：IPCTGAsia5-31CN技術組主席王璉攝像頭模組的應用領域攝像頭模組的構造攝像頭模組主要由鏡頭、傳感器Sensor、后端圖像處理芯片、軟板四個部分組成。模組是影像捕捉至關重要的電子器件，器件的潔凈決定了模組使用的效果。在生產裝置過程中對元件清潔方面的要求很高。感知與處理的信號更加微弱與靈敏。這就要求更小的背景“噪聲”，更為潔凈的PCB；工作頻率更高，帶寬更寬。也就要求電路環境的更高的一致性，更少的引起干擾的異物；更輕、更小的元件，如0201以至更小的chip元件的引入<.li>更高的組裝密度，如元件間距小于0.2mm;結構不同、焊點清洗部位隱蔽的新型器件如：microBGAs、Flip-Chips等的引入更高的耐（電）壓趨勢更惡劣的工作環境的適應性等等攝像頭模組發展的結構特點相應清洗工藝需求選擇與使用焊劑匹配的清洗劑清洗劑能適應不同情況，不會因生產工藝微小的改變而無法適應要求清洗劑粘度低，流動性好，以適應微細間隙部分的清洗清洗劑提供商有足夠的技術儲備，能提供強大的技術支持低成本勝任高精、高密、組裝有microBGAs、Flip-Chips等高新元器件的高潔凈清洗無毒、低毒、防火、防爆溶劑內循環，低排污參數自控，特別是潔凈度自控在清洗劑方面的需求在工藝和設備上的需求相應清洗工藝需求溶劑型清洗劑水洗錫膏相對于傳統溶劑型清洗劑，水基清洗優勢體現在以下幾個方面：使用安全，無閃點；無毒，對人體危害小；清洗壽命長，相對成本低；能徹底有效去除各種殘留物，滿足高精、高密、高潔凈清洗要求；殘留物如：免洗錫膏殘留、助焊劑殘留、極性污染物、非極性污染物、離子污染物、灰塵、

手印、油污，以及溶劑型清洗劑無法去除的金屬氧化層（見圖1）。圖1清洗前氧化層氧化層圖2清洗后水溶性錫膏

使用工藝缺陷：相對腐蝕性更大；生產廠家少，選擇性小；價格貴，成本高。環保型清洗工藝APL總部高效能

環保低成本安全高效、高規格、環保安全的水基清洗工藝是最理想的選擇，也是未來清洗業的發展方向和必經之路。水基清洗工藝水基清洗工藝簡介PCBA生產制造用到的清洗工藝中，對于不同級別要求的產品，采用的助焊劑以及經過的工序的差別，需采用的清洗工藝和設備也有所不同。

目前水基清洗劑應用在PCBA清洗工藝中，比較常見的清洗工藝有以下幾種：

PCBA清洗工藝批量清洗工藝在線式清洗工藝PCBA在線清洗工藝剖面圖預洗滌循環洗滌循環沖洗化學隔離最終沖洗#1干燥段#2紅外線干燥段在線PCBA清洗過程的典型階段在線清洗工藝超聲波清洗工藝流程

批量清洗工藝干燥槽風切或熱風清洗槽清洗劑清洗（一次或多次）漂洗槽去離子水漂洗（一次或多次）下料上料超聲波清洗工藝特點

一個或多個腔體內完成水基清洗、水基漂洗、烘干全部工序；可用于清洗托高高度低，底部間隙狹小的組裝結構;清洗在超聲波的有效性最佳溫度附近效果最佳化。

超聲波清洗機

PCBA放入清洗籃案例分享案例1：鍍金焊盤出現白斑、白點案例2：漏電與白斑案例3：焊點間出現發白案例4：電遷移案例5：焊點腐蝕案例6：油點現象案例7：碳膜和油墨起泡、脫落案例8：鍍金焊盤變色案例9：Partical清洗案例1：鍍金焊盤出現白斑、白點清洗某款PCBA回流焊后的免洗錫膏殘留，清洗工藝為：圖1PCBA清洗前圖2錫膏殘留完全去除

圖3洗后金手指發白圖4洗后金手指發白超聲波清洗50℃/10min（2槽）超聲波漂洗50℃/10min（2槽）110℃下烘20min。清洗后，免洗錫膏殘留物已完全清洗干凈（見圖1、圖2），但鍍金焊盤出現發白現象（見圖3、圖4）。在清洗過程中，同時具備原電池和電解池發生的條件。PCBA中焊接的元器件剛好為電容。原電池產生的低電壓為電容的放電形成條件。電容放電，為電解池的發生提供了外加電源。這也解釋了發白現象只出現在電容連接的幾個鍍金焊盤的原因。

在溶液中，Sn2+定向移動到鍍金端，發生還原反應，二價錫還原成金屬錫從而覆蓋在鍍金表面。同時，電容放電也是短暫的。因此清洗時間短可以減少此現象發生。正極錫鍍金Sn2+電解質負極e-原因分析：經檢測發白的焊盤上主要成分為錫。且出現白色不良現象的點存在規律性，基本為與電容元器件相連的三點或其中，詳見右圖。案例1：鍍金焊盤出現白斑、白點案例2：漏電與白斑在體式顯微鏡下對樣品失效位置進行外觀檢查及電測發現：客戶反饋的失效點（A，B）之間的絕緣電阻值在45K

Ω左右，失效區域的相鄰導線之間的板面上存在多處明顯白斑；而良品相同點之間的絕緣電阻值大于1010Ω，板面未發現存在明顯的白斑異常現象。經過正常清洗之后，PCBA板面焊盤周圍無可見Flux殘留物，白斑區域是在產品組裝并使用一段時間之后才逐漸顯現，用溶劑清洗不掉。白斑錫珠圖1PCBA清洗前圖2PCBA清洗后圖3出現白斑區域原因分析：導線之間的金屬遷移是導致失效品微漏電的主要原因。當PCB板在阻焊膜印制前的處理工序中由于清洗不凈而造成局部區域處理液殘留時，會造成該處基材與阻焊膜之間結合不良而生成板面外觀上的白斑。產品組裝并使用時，相鄰導線在偏壓影響下，白斑區域的板面上會逐漸發生金屬離子性物質的遷移，并在板面上出現樹枝狀鹽類沉積物并不斷蔓延伸展，導致相鄰導線之間的絕緣電阻值降低甚至短路。案例2：漏電與白斑金屬遷移NiCuCOBrAu案例3：焊點間出現發白問題反饋：PCB過SMT，經過水基清洗工藝，免洗錫膏殘留可完全去除，但焊點之間會出現發白，且清

洗時間越長，發白現象越嚴重。（發白現象如圖）圖1：清洗前圖2：清洗20min后圖3：清洗40min后圖4：調整清洗液清洗15min后原因分析：焊盤周圍的阻焊膜與所選清洗液出現不兼容，調整清洗液后采用相同的清洗工藝，可達到理想的清洗效果，如圖4。白斑白斑案例4：電遷移枝晶產生的前提是金屬發生了腐蝕，并存在電場的影響。而Ag、Pb、Zn等金屬易于腐蝕，且在空氣中氧化腐蝕反應的電極電位差小，可逆反應的吉布斯自由能較小導致電遷移非常容易發生，因而銀的電遷移與枝晶的生長最容易發生。電遷移失效的PCBA在進行必要的情洗后功能常常恢復正常。圖1銀遷移的光學照片圖2銀遷移的電子顯微鏡照片圖3典型的鉛枝晶照片圖4典型的銀枝晶照片【H2O/H+/Cl-】M-ne===Mn+陰極（或低電位）Mn+M（O,OH)電遷移發生示意圖M表示金屬案例5：焊點腐蝕無鉛化后，增加助焊劑活性物質含量以提升助焊性能成了業內首選，而這些活性物質往往具有較強的腐蝕性，若焊接工藝配合不當，殘留在焊點周圍或線路板上的殘留物，常常會導致腐蝕和電遷移等問題。典型的腐蝕失效往往發生在產品交付使用半年后，腐蝕的速率與周圍的環境有很密切的關系。外觀檢查CCuAgSnCo相關圖片：

問題反饋：FPC清洗后有水漬現象，實際測量部分水漬的尺寸，最大的為0.3~0.4mm,一般尺寸在0.1~0.2mm左右，不良率達80%以上。案例6：油點現象槽1:

堿性水基清洗劑360W超聲波20min(加熱50℃+汽泡)槽2:

汽泡漂洗15min槽3:

汽泡漂洗超聲波360W/15min熱風吹干6min烘烤120℃/15min槽4:

汽泡漂洗15min清洗條件:經過一系列的實驗分析，最終找出原因所在及相應的解決方案：PCBA清洗之后，溶解的錫膏殘留物懸浮在清洗液中，其活性劑物質接觸到某些特殊材質的油墨，容易產生吸附，從而在PCBA上形成類似水漬的油點。案例6：油點現象清洗工藝案例7：碳膜和油墨起泡、脫落圖1：PCB過SMT后未清洗圖2：

清洗前碳膜×40倍圖3：清洗10min后碳膜起泡圖4：清洗20min后碳膜起泡、脫落FPC過SMT之后，對免洗錫膏殘留物進行清洗，采用堿性水基清洗劑，超聲波頻率為28KHZ，清洗工藝為：槽1:清洗劑360W超聲波+加熱50℃/10min槽2:清洗劑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，碳膜開始出現起泡，清洗時間越長，碳膜起泡脫落越嚴重。另外板面的印字油墨也被清洗掉。免洗錫膏等殘留物能達到理想的清洗效果，如圖5；FPC制作所用碳膜和油墨屬敏感材質，部分碳膜和油墨易脫落（圖3、圖7），部分油墨不易脫落（圖8、9）；所選清洗劑及清洗工藝不十分匹配，清洗劑與FPC所用材質不兼容。圖8：FPC清洗之前圖7：清洗后印字消失圖9：FPC清洗后油墨無變化圖6：FPC過SMT未清洗圖5焊盤清洗效果原因分析:案例7：碳膜和油墨起泡、脫落案例8：鍍金焊盤變色問題反饋：FPC板過SMT及清洗工藝之后，鍍金焊盤出現變色，導致COB金線容易斷，綁定不上。清洗工藝：超聲波清洗50℃15min超聲波漂洗2次常溫15min/次干燥槽風切或熱風100℃烘20min發黃案例8：鍍金焊盤變色Equipment:XPS-PHIQuanterall,EDS–Horiba.CheckedRedishpadandNormalpadwithXPSandEDS通過XPS和EDS檢測，變色焊盤上附著物均為C、N、O、Si等有機物。案例8：鍍金焊盤變色鍍金焊盤變色原因分析：FPC板（裸板、過SMT打件為清洗板、及清洗后已出現發黃的板）鍍金焊盤上均有不同程度的發黃現象，而發黃的焊盤較多的分布在對角區域，較少的分布在其他區域，見圖1、2。引起焊盤發黃的原因有兩個方面。其一可能是由FPC在印制阻焊膜后的清洗工序中，殘留物未完全清洗干凈；其二可能是所用錫膏活性太強；焊盤發黃是由FPC殘留液或錫膏殘留物，與堿性清洗劑產生反應，附著在鍍金焊盤上致使其發黃變色。FPC板烘干時間越太長，鍍金焊盤容易出現發黃。圖1變色區域1圖2變色區域2案例9：Partical清洗COB綁定后，為保障攝像頭模組的高品質拍攝功效，需要對晶片表面殘留的靜電、污垢及金屬離子、灰塵等污染物進行清洗，傳統的溶劑型清洗工藝，所采用的清洗劑價格十分昂貴，清洗工藝復雜。相對于溶劑型清洗工藝，水基清洗工藝不僅大大的簡化了清洗工藝，減低了清洗成本，其對靜電、灰塵、金屬離子等Partical清洗率