PCBA电路板等离子清洗工艺:提升性能和可靠性的关键步骤


等离子体不仅能有效地清除高分子聚合物表面的有机物污垢,同时还可用于PCBA及PCB、陶瓷面板、玻璃面板,金属面板等材质表面有机物的精细化清洁,它对于这些材料的表面污染物的去除、提高表面能、表面改性,从而改善后工序之键合或粘合工艺。下面,我们一起来认识下等离子清洗机在PCB制作工艺中的相关应用案例。

等离子清洗机清洁在PCB制作工艺中,相比湿法清洗更显优势。对于高密度多层板(HDI) 微孔,多层FPC除胶渣、Rigid-FlexPC除胶渣、FR-4高厚径(纵横)比微孔除胶渣(Desmear)等,效果更明显更彻底。等离子清洗机清洁相比化学药水除胶渣更稳定,更彻底,良率可提高20%以上。等离子清洗机清洁PCBA金手指表面污垢和PCB的PTH电镀前的效果,可见图1和图2。

清洗目的:彻底清除胶渣(smear),准确控制蚀刻效果,提高孔壁与镀铜层结合力和连接可靠性,并提高孔镀的信赖性和良率,防止PTH孔镀层不匀、厚度不合格而造成的开路等问题。多层柔性板除胶渣:环氧树脂胶(EPOXY),亚克力胶(Acrylic)等各种胶系。

印刷电路板的主要污染物为:焊垫阻焊漆、残胶、SMT残留物、松香及有机酸胺;癸烷:(SMT清洗液残留物)主要成分:Pdystyrene(聚苯乙烯)Mylar(聚酯薄膜)等有机物;金属表面氧化物;已经硬化的光敏元素:如:焊锡等无机物;空气中的各种有机无机颗粒及基板表面的残留液体,等离子在清洁时却有其局限性,却是不能有效地清除。而等离子清洗机对于精细五金件去除干膜及残余,以及高频板的处理效果明显,见图3和图4。

其原理如下:

Ar+e---->Ar++2e---->Ar++CxHy

清洗后的基板.可用打线后测推拉力来Monitor其清洗效果。用于W/B之后.Moding之前主要作用:活化基板,增加接触面积,提高表面分子的物理活化性,以利于Moldingcompound与基板的结合.其原理如下:

Ar+e--->Ar++2e---->Ar++CxHy

可用于微电子工业(Microelectroniclndustry),光电子工业(Optoelectroniclndustry),印刷电路工业(PrintedCircuitlndustry),不良的芯片粘结(PoorDieAttach),不良的导线连接强度
(PoorWireBondStrength),覆晶填料(FlipChipUnder-fill)等。

高纵横比FR-4硬板微孔除胶渣、高TG硬板除胶渣:由于化学药水涨力因素导致用药水除胶渣时,药水无法渗透到微孔内部,使除胶渣不彻底,等离子可不受孔径大小限制,越小孔径优势逾突出。Rigid-FlexPC通孔除胶渣:除胶渣彻底,可避免高锰酸钾药水对软板PI的攻击,孔壁凹蚀均匀,提高孔镀的可靠性和良率。激光 (Laser) 加工后清除碳化物:HDI板激光(Laser)之通孔、盲/埋孔去除激光(Laser)灼烧之碳化物。

不受孔径大小之要求,孔径小于50微米之微孔(Micro-viahole)效果更显着。等离子清洗机对六层刚挠结合板进行处理采用优化的工艺参数后,清洗孔壁有较好的孔金属化效果。等离子清洗后进行二次黑孔化工艺,结果证明黑孔化工艺能够应用于六层刚挠结合板制作。

表面粗化、活化,改变附着力结合力:软硬结合板、多层高频板、多层混压板等,叠层压合前PI、PTFE等基材表面粗化:由于内层板面光滑,层压困难,表面油污或者指纹很容易导致层压后结合力不足,容易分层,等离子处理可把表面异物、氧化膜、指纹、油污等清除干净,而且可将表面凹蚀变粗糙,使结合力得到显着提高,一般可增大10倍以上。FPC补强前处理:贴合钢片、铝片、FR-4补强料等,等离子可使PI表面粗化:拉力值可增大10倍以上,杜绝出现补强材料脱落等现象。

化学沉金/电镀金前金手指、焊盘表面清洁:去除阻焊油墨等异物,提高密着性和信赖性,一些较大型柔性板厂已经采用等离子清洗取代传统磨板机。化学沉金/电镀金后,SMT前焊盘表面、金手指表面清洁(Cleaning):可焊性改良,杜绝虚焊、上锡不良,提高强度和信赖性。

PTFE(聚四氟乙烯)俗称(铁氟龙),这种材质有很好的电性能,通常用作高频电路基板。高频微波板沉铜前的孔壁表面改性活化(Modification):提高孔壁与镀铜层结合力,杜绝出现沉铜后黑孔;消除孔铜和内层铜高温断裂爆孔等现象,提高可靠性。涂覆阻焊前与丝印字符前板面活化:有效防止阻焊字符脱落。

在精密机械电子制造中,传统的湿法清洗工艺在许多地方日渐受到局限,干法清洗的机理及应用研究日趋紧迫,等离子体清洁技术在干法清洗中优势明显。等离子干法清洗因为对工件没有潜在的危害,当前它被广泛应用于 PCB线路板制程之中。

 

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