塗覆電路板保護三防膠前,幾個步驟檢查PCB板清潔度

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塗覆電路板保護三防膠前,先檢查PCB板清潔度

2024-01-25

日常使用電子產品時,常會暴露在高濕度或潮濕環境中,塗覆電路板保護三防膠很重要。在電路板製程中,常會遇到塗布保護三防膠時,塗布效果不如預期,不仿了解電路板清潔以下幾個原因,可以快速清潔的是PCB板上的離子污染物,提升接著效果。


在表面貼裝PCB印刷電路板元件出現前,元件(例如電阻器、二極體和電容器)是直式的。PCB印刷電路板元件是使用「通孔」方法安裝的,具有較大的導體間距。隨著積體電路的出現,這些也都是通孔,引腳之間有良好的間距。如果印刷電路板元件(PCA)安裝在惡劣環境中或要求高可靠性,則應塗覆一層塗覆材料。儘管導體間距和通孔元件較大,但仍需在塗覆三防膠/三防漆之前清潔印製電路板(PCB),以確保長期可靠性。就軍事用途而言,長期可靠性至關重要(大約20年),至今軍用PCB仍採用這兩步驟清潔PCB印製電路板:先用溶劑清潔,然後用純淨去離子水(DI water)清潔。

 

隨著用於焊接的低固體助焊劑(或稱為“免清潔助焊劑”)的出現,許多情況發生了變化。製程中移除部分裝配線的機會,減少管理的過程,塗覆前免清潔的時代出現。

1980至1990年代間,汽車製造商透過製程驗證來驗證免清潔是有效性。這對當時的PCB板走線寬度/間距和封裝密度而言是可以接受的。

但仍然存在一個重要問題:免清潔是否符合於現代的細線技術和無鉛焊料應用?

 

圖3 現代表面貼裝印製電路板元件

 

清潔PCB印刷電路板,引入無鉛焊料後,常見的3個困難

  1. 更高的製程溫度
  2. 玻璃化焊劑殘留物
  3. 未反應的焊劑殘留物隱藏在玻璃化焊劑下

 

表面貼裝元件、增加的封裝密度和細線技術,帶來了哪些問題呢?

我們先從元件形狀開始。直式元件較大且呈圓形,無銳邊。與通孔設計一樣,焊劑殘留物僅存留在PCB的下側。現在的表面貼裝元件都安裝在PCB的表面上。這些端部元件為金屬材質,可以通過焊接進行連接,焊劑殘留物可保留其中。日益小型化趨勢使元器件變得越來越小,越來越緊密(見圖4)。表面貼裝元件主要為正方形,邊緣尖銳,這也導致塗佈三防膠/三防漆更具挑戰性。

 

圖4 現代PCB大多為微小元件

圖4 現代PCB大多為微小元件

 

 

縮短導體間距,避免清潔殘留物會增加鋰枝晶生長的風險,導致間歇性故障或完全失效。

鋰枝晶生長的三個條件:離子污染、電壓偏置和濕度

 

圖5 為了防止枝晶生長,需要消除電化學失效原因                      圖6 在這些條件下,導體間距愈小,枝晶生長的可能性愈大

圖5 為了防止枝晶生長,需要消除電化學失效原因                    圖6 導體間距愈小,枝晶生長的可能性愈大

 

為什麼需要清潔PCB電路印刷板?

 

日常生活使用到電子產品機會愈來愈多,使用電子產品時常會暴露在高濕度或潮濕環境中,因此塗覆電路板保護三防膠變得格外重要。此外,為了使設備運作,還需進行偏置,唯一可以快速清潔的是PCB板上的離子污染物。

我們常認為助焊劑殘留物是離子污染物的唯一來源。然而,組裝時,手指上殘留的鹽沉積, 也會污染在電路板和PCA元件上。前段的製程也可能在PCB板上留下污染,包括裸板製造。為了使三防膠/三防漆潤濕表面並適當接著,您最小的基材表面需要至少38 dynes/cm 。低於此標準可導致吸附力差、縮膠和毛細作用。


圖7 低表面能引起的縮膠    圖8 低表面能引起元件周圍發生毛細作用

圖7 低表面能引起的縮膠                                 圖8 低表面能引起元件周圍發生毛細作用
 

 

PCB電路印刷板污染物從何而來?

 

以下是兩張圖:一張為從PCB製造商處收到的印製電路板裸板,另一張為用於最終組裝的電路板。

 

裸板組裝板

 

從上圖可以看出,有一些污染物會影響可靠性和塗層應用。有兩類污染物需要清除。

  1. 疏水性:憎水、非極性的油和脂,這些污染物在塗敷保形塗層時會產生問題;
  2. 親水性:親水、極性鹽類可導致鋰枝晶生長,從而導致PCA發生故障。

 

半水(溶劑/水)基的系統是去除疏水和親水污染物的最佳方法。

 

資料來源: https://mp.weixin.qq.com/s/pSUBVeG7I_Np-2T9IjbxXA

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