[原创]敷形涂覆—当可靠性降低时

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敷形涂层必须和电子组装件完美结合来保证组装件在极端条件下的最佳工作状态。因此，组装件表面对清洁度的要求格外得高。本文将介绍新型的、经济快速的组装件清洁度检测的分析方法。此外，本文概述了普通清洗系统如何满足表面清洗要求的。

敷形涂覆—当可靠性降低时

关键词：敷形涂覆；清洁度；清洗系统；分析方法

对电子组装件的要求正持续提高，尤其在汽车、军工、航天电子和电信等行业。封装密度的提高，意味着对组装件的清洁度在生产和组装过程中有着更高的要求。

组装件的应用气候条件越苛刻，比如温度和湿度变化大，功能失效的危险就越大。环境影响导致的漏电和电化迁移是首要原因（见图1和图2）。

随着无铅焊锡膏的使用，必须考虑到其含有的更高的固态物质和更强的活化剂成分。正是这些成分导致组装板频繁失效、可靠性降低，以及寿命缩短。

敷形涂覆——可靠的保护方法

为了确保电子产品的可靠性，对电子组装件进行敷形涂层保护既重要又必要。由于敷形涂层在制造工艺中一般为最后一步，这一步出错会对制造成本产生巨大影响，并且导致严重的应用失效。为了保证保护涂层的最佳附着力，并防止将来发生断裂和分层，在涂覆前应保证组装件达到最高的清洁度。

在涂覆保护层前，表面洁净度的最低标准
涂覆工艺的洁净度最低标准主要参考现行的J-STD 001 D，此项标准是行业内普遍应用的组装件洁净度标准。以下洁净度测试方法均为J-STD 001 D所要求：
‧20倍或40倍放大后目检（根据IPC A610D）
‧松脂纯度检测（三级组装件：<40μg/cm2）
‧离子污染物测量（<1.56μg/cm2氯化钠当量）
‧其它有机杂质检测
‧在一定气候条件下储存中或储存后表面电阻的测量。

可在放大镜的帮助下完成目检。必须注意，在观察组装件时不能有可视杂质。

组装件上的松脂量对涂层的附着力起着至关重要的影响。残留的松脂可导致保护涂层附着力不足从而发生脱离。三级组装件对杂质含量的最大允许限度仅为40μg/cm2，这正与一个焊点上所允许的松脂残余量相符。然而，由于新型无铅焊锡膏的组分变化，致使残留松脂大量增加。迄今为止，松脂残留量检测使用昂贵的检测方法，例如HPLC（高压液相色谱）。然而，目前，此项检测可通过对组装件进行快速化学测试（例如：ZESTRONR悚Q脂测试）来完成。这项测试在生产过程中就能测定并直接清除残留的松脂，保证松脂残余量不超过40μg/cm2。

根据J-STD 001D，离子当量在衡量表面洁净度中也是一个重要因素。离子当量高说明存在大量吸湿性杂质。这些杂质会导致敷形涂层在几年后脱离，并导致失效（见图3）。

其它有机杂质，例如残留的助焊剂对敷形涂层质量的影响非常大，还会引发敷形涂层下的应用失效。根据J-STD 001D标准可发现此类有机杂质，现在有了又快又易于使用的变色法（例如ZESTRONR息U焊剂测试）来替代过去人们使用的诸如红外光谱这类昂贵的测试方法。色彩反应会有选择性地使助焊剂中活性剂的酸性有机物显色（见图4）。此外，这项快速测试还可使组装件上杂质的分布情况显现出来。

采用表面电阻测量的方法来检测表面是否绝缘。高度绝缘能保证组装件的电子信号不会变形。残留的助焊剂和导电杂质会引起漏电和失效。在表面电阻测试中，采用环境暴露方法测试装置内的梳状结构，能够测量到每个梳型结构中的表面电阻。这样就能推导出组装件在焊接后的表面电阻。

以上提到的方式对各种杂质的检测都有可靠的保证。尽管如此，结合到生产中的清洗工艺常常要求按照J-STD 001-D的规定，保持各项生产指针。清洗工艺不应仅仅清洗杂质，还应对保形涂层的附着力有积极作用，以降低未来断裂和分层的危险。

选择合适的清洗工艺

在选择清洗工艺时，应首先考虑技术要求。为了保证后续的涂覆工艺，清洗工艺首先要保证表面高度洁净。这样才能保证组装件表面涂层的附着力。在选择合适的清洗工艺时，清洗特性和清洗剂必须高度匹配。机械应用方式，例如喷淋、喷流或超声，应与需要清洗的残留物的要求相适应，比如要考虑几何形状以及材料的敏感性。

清洗工艺可分为有机溶剂型、水基碱性表面活性剂和水基型的无表面活性剂的MPCR 清洗剂（微相清洗）。

有机溶剂的优点是清洗得干净，清洗工艺应用窗口宽大。它们的缺点在于VOC（挥发性有机化合物）含量极高，有些非常易燃，这就意味着有机溶剂的使用必须限制在防爆保护的清洗设备中。有了技术先进、经济、环保又安全的水基系统后，低闪点的有机溶剂正在逐渐失去市场。

传统的表面活性剂类清洗剂有非常多的优点，其无闪点、挥发性低。使用表面活性剂清洗组装件的主要缺点在于表面活性剂其运作原理本身。传统表面活性剂类清洗剂的清洗活性因子与杂质永久结合，所以，活性因子会减少。在清洗效果不佳时，只能通过添加更多的表面活性或彻底更换清洗剂来解决问题。这将导致清洗媒介、人工排放和去除已使用的清洗剂的成本提高。同时，许多表面活性剂会留在基板上，将导致后续工艺例如涂覆时产生问题。

MPCR?—技术结合了水基清洗剂和溶剂型清洗剂的优点，且没有两者的任何缺点（图1）。
微相可去除基板表面残留的助焊剂、残留松脂和其它杂质。活性清洗成分不会像传统表面活性剂（图5）那样与杂质结合。被微相带走的污染粒子稳定的分布于微相边缘，并通过筛检程序与清洗剂分离（图6）。如此，通过简单过滤便可分离这些杂质。MPCR?清洗剂不会像表面活性剂类清洗剂那样损失活性成分。

清洗剂的使用寿命长即可减少使用量。更换清洗剂、废液处理，以及运输清洗剂的成本显著降低（图7）。由于MPCR息玮N不使用表面活性剂和固态物配方，所以基板表面不会有残留物。后续的涂覆工艺可靠性非常高。

结论

结合清洗应用与有效的表面清洁度测试，使涂覆工艺变得经济且符合成本效益，也大幅提高了涂覆组装件的工艺可靠性和使用可靠性。
这份报告已由GfKORR e.V. 组织（腐蚀与防护协会）证实，它最近的工艺指导：“电子组装件保形涂覆的使用和工艺，”是由领先的敷形涂层制造商提出的，以对选择经济、可靠的工艺起帮助作用。

在实施涂覆工艺前，使用适宜的清洗和质检方法，能保证敷形涂层的附着力，使涂覆后的组装件不会发生应用失效。面对这类复杂问题时，制造厂商的工艺师、清洗工艺供货商和设备生产商之间的合作显得日趋重要。