• 3448阅读
  • 4回复

[转载]PH中性与碱性清洗剂的比较研究2 [复制链接]

上一主题 下一主题
离线samuel
 

发帖
310
只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2011-09-08
— 本帖被 涂覆专家 执行加亮操作(2011-09-13) —
Harald Wack, Ph.D. Umut Tosun, M.S. — ZESTRON America

(接上期)
使用碱性清洗剂B所清洗部件上出现的变色现象值得关注。然而,由于碱性清洗剂A所导致的漂洗环节后的基材表 面恶化现象更值得忧虑。研究者推测,该恶化现象可能是由于清洗剂中所使用的防腐蚀添加剂没有被彻底漂洗干净 所导致。正如文章开头提到的,在清洗剂当中所使用的添加剂类型和数量会影响漂洗效果。此外,环境因素对添加 剂残留物的影响同样也可能随着时间的延长影响到基板表 面状况。
对于用户来说,尽管基板貌似清洗干净,能够与清洗 剂兼容,但是长时间曝露实验结果(清洗后在自然环境下 曝露3周)显示,基板材料变化或许需要更长时间,这对产 品的长期可靠性会构成威胁。
第二部分 —— 清洗能力
基本清洗实验
实验方法:清洗实验在完成材料兼容性测试24小时后 进行。在对材料兼容性结果进行详细评估后,研究人员仅保留了符合材料兼容性要求的pH中性清洗剂和碱性清洗剂 A继续进行测试。在第一阶段清洗实验中,研究人员使用业内常见的锡铅和无铅焊膏将0603、0805、1206和SOT23 元器件(空间小于1mil,均属细小离地间隙器件)焊接在ZESTRON测试基板上,之后使用浓度为10%、温度为65℃ 的pH中性清洗剂和碱性清洗剂以0.6ft./min走带速度清洗基板,表7详细列举了工艺参数。清洗后,研究人员使用检测方法对基板表面和元器件底部洁净度进行了确认。
实验结果显示两款清洗剂清洗效果一样,均达到完美 的清洗效果,见表8。
但是,针对细小离地间隙器件底部的洁净程度并不一 致。使用pH中性清洗剂时,在细小离地间隙器件底部均发现1、3、4、6和8号焊锡膏残留物。四款细小离地间隙器件当 中的一款,发现了少量2、5、7、9和10号焊锡膏残留物。总体来说,pH中性清洗剂能去除大部分的助焊剂残留物,在四 款细小离地间隙器件基板当中,仅一款(1206)底部发现残留物,且该结果在所有测试的1206器件中仅占50%。
相比较,碱性清洗剂A出现的问题较多。该产品不能有效去除几款细小离地间隙器件底部的1、2、3、5、6、7、9 和10号焊锡膏残留物,仅4和8号焊锡膏污染物能被彻底去除。总体来说,该清洗剂不能有效清洗四款细小离地间隙 部件当中的多款(1206、0805、SOT23),且问题器件占 所有清洗器件的80%。
表9对实验结果进行了总结。
小结
结果表明,基于基板表面和细小离地间隙器件底部洁 净度存在的差异,pH中性清洗剂的清洗能力与碱性清洗剂A相比较略胜一筹。碱性清洗剂A虽能清洗基板表面,但无法 有效去除细小离地间隙器件底部的污染物。研究人员对导致这一现象的潜在因素分析如下:1、清洗能力的不足可能与 清洗剂的应用浓度有关;例如,10%的应用浓度用来有效清洗这类器件或许偏低。在使用碱性清洗剂时,这一问题尤为 突出;2、洁净程度也可能与清洗剂所含的防腐蚀添加剂系统(种类和数量)有关;3、清洗剂产品的配方和作用机理也十分重要;4、所发现的残留物可能是防腐蚀添加剂与待去除污染物结合,从而不能被清洗剂完全溶解而导致。
为了进一步对这些发现进行分析,研究人员在进行了 若干次测试之后,使用SIR(表面阻抗测试)和离子色谱对 基板进行了分析。
SIR和离子色谱分析
  方法:为了进一步确认基板底部洁净度,研究人员将 使用SIR和离子色谱对清洗能力进行分析。以往的研究显 示,仅依靠视觉检测并不能对洁净度做出最终确认[7]。
SIR分析
方法: 使用SIR 分 析的目的在于进一步对 pH中性清洗剂和碱性清 洗剂的清洗表现进行比 较。SIR测试通过评估元 器件中金属导电介质间因短路或者漏电流而产 生的器件失效可能性。 这是一种量测电流随时 间变化的测试方法,一 般在高温高湿条件下进 行[8]。
基于基本实验测试结果,8块IPC-B52测试基板(图6) 采用之前使用的免洗锡铅焊膏(表1和2)进行焊接,并参照 以下参数,分别使用碱性清洗剂A和pH中性清洗剂分别对4 块基板(1块普通基板,另3块基板包含QFP160部件)进行了清洗。
洁净度导电率测试均依据IPC-TM-650和Trace实验室 的2.6.3.7方法进行 [9]。
实验结果显示,所有的基板均通过SIR测试。但是通过 对测试结果(见图7)的详细研究发现,pH中性清洗剂效果更佳。
小结
  尽管两款清洗剂均通过SIR测试,可被用于组装件清 洗,但与碱性清洗剂A相比,pH中性清洗剂清洗效果更好。 也许读者会对这一结果有些惊讶,因为早期pH中性清洗剂 与碱性清洗剂相比较,需要更高的应用浓度和清洗温度才 能达到近似的清洗结果。
离子色谱分析
方法:为了进一步完善视觉检测结果,研究人员根据 IPC-TM-650 method 2.3.28使用离子色谱对pH中性清洗剂和碱性清洗剂A清洗结果进行分析[9]。离子色谱法通过检 测离子洁净度确认组装件和裸板上是否存在污染物;因为这些污染物通常在温度、湿度和施加电压时,会导致电化 学失效 [10]。
基本实验共使用 8块ZESTRON测试基板(图8)。这些基板特 别为测试清洗剂的清洗 能力而设计,其密集地 组装了最具挑战性的细 小离地间隙器件和敏感 基材类型。根据以上所列参数,8块基板中的4 块将使用锡铅免洗焊膏 进行焊接,另外4块则使用无铅免洗焊膏。最后,这些基板会根据以下工艺参数进行清洗,见表11。
所有8 块基板的离子色谱洁净度测试均按照I P C - TM-650, method 2.3.28进行评估。
离子色谱分析结果:使用pH中性清洗剂和碱性清洗剂 A所清洗的基板均通过了离子色谱测试。碱性清洗剂A所清洗的2组基板上含有微量的氟残留物。使用pH中性清洗剂 所清洗的基板中,70%没有发现离子污染物,使用碱性清洗剂A时,这一数据为69%。氟离子分析显示,碱性清洗 剂A的污染值为3μg/in2,大大超过使用pH中性清洗剂的0.2μg/in2。请参考表12和13,使用两款清洗剂清洗1号和2 号焊膏的洁净度测试结果.
小结
   所有的结果显示,两款清洗剂清洗能力相差无几,pH中性清洗剂略胜一筹。
清洗能力表现总结
深入测试和分析后的结果显示,pH中性清洗剂和碱性 清洗剂A都能够出色清洗基板表面,均值得信赖。在细小离地间隙器件底部洁净度视觉检测中,两款清洗剂均出现残 留物,但pH中性清洗剂整体表现更加出色。通过对SIR结果进行评估后,pH中性清洗剂效果更胜一筹,离子色谱数据 结果更印证了这一结论,pH中性清洗剂在去除离子污染物 时,效果更出众。
为了充分理解以上研究发现的内涵,研究人员对两种 不同清洗剂的材料兼容性和清洗能力表现做了最终总结。
结论
  本次深入广泛研究的主要目的是评估pH中性精密清洗 剂与其他2款碱性清洗剂的材料兼容性和清洗能力表现,本 文不应该被用作标杆研究,用来笼统探讨pH中性清洗剂和 碱性清洗剂以及各自清洗技术之间的能力差异和有效性。
碱性清洗剂目前被广泛应用在电子制造业中,碱性清 洗剂已经通过实践验证,取代了先前的溶剂型清洗剂,尤其在低温、低浓度和较短清洗时间应用方面。事实上,碱 性清洗剂仍然具有良好的应用前景,因为其依旧能够满足当今生产所面临的挑战,并且为了更好地符合将来需求, 新产品还在被不断地开发出来。毫无疑问,碱性清洗技术在未来仍然会是精密清洗行业中重要的组成部分。
本次研究证明,pH中性清洗剂可与碱性清洗剂相媲 美。在某些特定的情况下,pH中性清洗剂甚至比碱性清洗 剂更加出色。两款清洗剂均有效去除基板表面污染物,某 些情况下如去除细小离地间隙部件下污染物时,pH中性清 洗剂的清洗效果更为出众。
在材料兼容性方面,两款产品有显著的区别。如本研 究第一部分所提到的,尽管很多基板在清洗之后貌似很干净且与所使用的清洗剂相兼容,但经过长时间曝露之后, 这些基板的可靠性会下降。研究证明,pH中性清洗剂在材料兼容性方面与2款均出现兼容性问题的碱性清洗剂相比, 可靠性更高。
无论选择pH中性清洗剂或是碱性清洗剂,电子制造商都必须在水基清洗剂当中使用防腐蚀添加剂,以防敏感金 属出现腐蚀现象。本研究证实,防腐蚀添加剂种类和数量的使用很关键。因此,确定清洗剂当中所需要使用防腐蚀 添加剂的种类和数量就显得尤为重要。很遗憾的是,由于在不同情况下使用防腐蚀添加剂存在巨大的差异,因此我 们没有办法向您展示一个使用防腐蚀添加剂的标准方法。
最后,pH中性清洗剂和碱性清洗剂之间所存在的一 些关键区别或会影响用户对清洗剂的选择。pH中性清洗剂 十分环保,因此能够减少企业对工人健康和国家政策法规的顾虑。在废水处理方面,pH中性清洗剂也可节省大笔费 用。此外,pH中性清洗剂较容易被漂洗,更适合精密清洗设备
参考文献:
  [1] “Handbook of Corrosion Inhibitors,” Michael and Irene Ash, Synapse Information Resources, Inc., 2001.
[2] “Cleanliness and Corrosion Mitigation,” ACI Technologies, Inc., Circuits Assembly, April 2010.
[3]“Why Switch from Pure DI-Water to Chemistry?” Dr. Harald Wack, UmutTosun, M.S.Chem.Eng., Dr. Joachim Becht, Dr. Helmut Schweigart, SMTAI2009.
[4] Special thanks to Doug Pauls, Principal Materials &Process Engineer, Rockwell Collins, and IPC member for this boarddesign.
[5] Special thanks to ERSA North America for providing the 10 zone ERSA Hotflow 320 reflow oven.
[6]“Copper Corrosion Inhibitors - A Review,” M. M. Antonijevic and M. B.Petrovic, International Journal of Electrochemical Science, 20 November2007.
[7] “What Lies Beneath - Characterizing the Cleanability of OASolder,” Dr. HaraldWack, UmutTosun, Dr. Joachim Becht, Dr. HelmutSchweigart, Chrys Shea. Circuits Assembly, August 2010.
[8] http://www.empf.org/empfasis/feb04/sirtesting.htm, National Electronics Center of Excellence, 2010.
[9] www.ipc.org- Ion Chromatography according to IPC-TM-650, method2.3.28; SIR testing according to IPC-TM-650, method 2.5.27; Visualinspection according to IPC-A-610 Rev. E-2010 - Acceptability of PrintedBoards.
[10] http://www.residues.com/ion_chromatography.html, Foresite, 2010.
[/td][/tr][/table]
评价一下你浏览此帖子的感受

精彩

感动

搞笑

开心

愤怒

无聊

灌水

专业

发帖
78
只看该作者 沙发  发表于: 2011-09-08
学习了!
我视金钱为粪土,老婆视我为粪池
离线yangrui0205

发帖
445
只看该作者 板凳  发表于: 2016-11-12
学习 了
离线weiheng68

发帖
125
只看该作者 地板  发表于: 2017-02-20
学习了
离线weiheng68

发帖
125
只看该作者 4楼 发表于: 10-29
好文章 后悔刚刚看到
快速回复
限100 字节
如果您提交过一次失败了,可以用”恢复数据”来恢复帖子内容
 
上一个 下一个