CN102233339A - 离心清洗高密度器件的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种离心清洗高密度器件的工艺方法，旨在提供一种既不损伤元器件，又能高效干净清洗BGA、CSP的离心清洗工艺方法。本发明通过下述技术方案予以实现：首先将待洗高密度器件印制板组装件(PCBA)浸泡于离心清洗设备中的清洗溶液中，浸泡3-5分钟，然后将待洗PCBA用旋转臂夹持后，伸入密封腔体内，浸入清洗溶液内，实施正、反循环旋转进行离心清洗，正转/反转数次后，随后，在同一离心清洗设备中，分阶段对上述PCBA上的元器件进行喷淋清洗和漂洗工序。本发明解决了低架空高度、高密度封装的BGA、CSP底部难以清洗干净的难题，避免了超声波清洗对器件损害的缺陷。可专用于BGA、CSP器件的离心清洗。

Description

离心清洗高密度器件的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种用于含有球型栅格阵列(Ball Grid Array，简称BGA)、芯片尺寸封装(Chip Size Package，简称CSP)等高密度器件的印制电路板组件(Printed Circuit Board Assembly，简称PCBA)的离心清洗工艺方法。特别是专用于BGA、CSP高密度器件的离心清洗工艺方法。
背景技术
BGA、CSP高密度器件是在基板底面以阵列方式制出球形触点作为引脚，具有引脚短、引线电感和电容小；焊点中心距大、组装成品率高；引脚牢固、共面状况好等优点。目前已经广泛应用于超高密度和超小型化电子产品领域。但是，BGA、CSP也存在一些缺陷，较为明显的缺陷是组装后焊点不外露，清洗较为困难，传统清洗方法难以满足其清洗质量要求。
目前，清洗PCBA通常采用喷淋清洗工艺方法，该方法是将含有BGA或CSP的PCBA置于固定速度移动的传送带上，穿过清洗溶液的喷洒区，或在溶液中浸泡一段时间。清洗溶液通过喷嘴，以一定的压力和角度，喷洒到PCBA顶部，分阶段进行。为获得满意的效果，通常是以增加喷嘴数目、喷洒压力、提高清洗液温度和增加在溶液中的停留时间来实现。由于这种清洗系统施加力的方向是垂直的，而残渣附着的空间方向是水平的，因而能够有效去除暴露在外表的污物。但这种清洗方式对BGA、CSP高密度安装器件下面的污物作用不大。虽然其毛细管作用有助于喷洒液渗透到元件底层，但不足以去除焊剂，因而无法进行彻底的清洗。
其次是超声清洗工艺方法。超声清洗能很好的清洗产品，不论工件形状多么复杂，将其放入清洗液内，只要是能接触到液体的地方，超声波的清洗作用都能达到。尤其是对于形状和结构复杂、人工及其它清洗方式不能完全有效地进行清洗的工件，具有显著的清洗效果。但是，因为超声清洗对PCBA上元器件有损伤隐患，所以，在军事电子产品中作为禁用工艺，严禁在军用PCBA上使用超声波清洗工艺方法。
综合以上，为了达到既清洗干净又不损伤元器件的目的，需要发明一种新的清洗方法应用到PCBA的清洗中，特别是针对PCBA上的BGA、CSP高密度器件的清洗，以保证产品长期可靠性。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提出一种无损，既不损伤元器件，又能高效干净清洗高密度器件的离心清洗工艺方法，
为了实现本发明的上述目的，本发明提供的一种离心清洗高密度器件的工艺方法，包括如下步骤，首先将待洗高密度器件印制板组装件(PCBA)浸泡于离心清洗设备中的清洗溶液中，浸泡3-5分钟，然后将待洗PCBA用旋转臂夹持后，伸入密封腔体内，浸入清洗溶液内，实施正、反循环旋转进行离心清洗，正转/反转数次后，随后，在同一离心清洗设备中，分阶段对上述PCBA上的元器件进行喷淋清洗和漂洗工序。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明创造性地提出将离心清洗工艺方法应用于BGA、CSP清洗中，利用离心清洗的原理对高密度的BGA、CSP实施有效清洗，保证元器件清洁和不损伤元器件。以离心清洗工艺为主，以浸泡、喷淋工艺为辅助手段进行综合整体式清洗，利用离心清洗作用力作用于元器件和电路板之间的任何空间，清洗作用力均匀，洗清洗洁净度高，清洗效果好，有效去除BGA、CSP等器件低部的残留物。利用对提高其长期可靠性寿命有较大帮助的离心清洗，保证了元器件清洁且不损伤元器件，克服了喷淋清洗对器件清洗不干净的影响。利用离心清洗和喷淋清对元器件无损伤的特点，解决了低架空高度、高密度封装的BGA、CSP底部难以清洗干净的难题。避免了超声波清洗对器件损害的影响。且满足高精度高可靠性的PCBA清洗要求。
附图说明
下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
图1显示的是本发明离心清洗的原理示意图。
图2显示的是喷淋清洗方法的示意图。
具体实施方式
参阅图1～图2。下面通过结合附图和实施例一步说明本发明。
本发明清洗方法包含离心清洗关键工序外，还包含浸泡、喷淋工序，综合应用三种工艺方法。首先确定总体流程，在清洗工艺总体流程确定后，工艺参数对清洗效果有很大的影响，主要影响因素有旋转速度、旋转时间、正/反转次数、喷淋压力。为了获得有效的清洗工艺参数，采用正交试验法对工艺参数进行优化，获得合理有效的工艺参数。所述正交试验包括：取旋转速度、旋转时间、正/反转次数、喷淋压力四种因子，每种因子取五个水平，选用L25(56)正交试验表安排试验，考察洁净度指标：离子残留物含量＜1.56μg/cm2(NaCl当量)，表面绝缘电阻＞2×10Ω6.cm。
图1是本发明中第一步工序，图中，序号1是BGA、CSP等高密度器件，序号2是PCB，序号3是片式分离元件，组装完成后就是PCBA。大箭头表示旋转方向，小箭头表示清洗受力示意。首先将待洗PCBA浸泡入离心清洗设备中的清洗溶液中，浸泡时间3-5分钟，然后将待洗PCBA用旋转臂夹持后，伸入密封腔体内，浸入清洗溶液内，实施正、反循环旋转进行离心清洗。在液面下实施顺时针和逆时针交替旋转离心清洗，，使清洗力平行施加于BGA、CSP器件底部及PCB顶部，从而清除掉器件隐蔽处的残留物。离心清洗设备的顺时针方向旋转速度为100-300转/分种，时间：1-2分钟；随后，离心清洗设备逆时针方向旋转，，旋转速度为80-200转/分种，时间：2-3分钟，顺时/逆时旋转的循环次数可以是3-5次。当浸泡在清洗溶液中的电路板组装件旋转时，元件的下层空间的施力的方向在同一平面上。大量的清洗混合物和旋转产生的离心力、复合向心力使溶液进入BGA、CSP底部高密度细小空间。利用旋转方向不断变换，使清洗液体朝BGA、CSP内空间多维方向上流动，复合力共同作用在焊剂及残留物上，使其迅速溶解并被冲刷。当旋转印制板组装件不再浸泡在溶液中时，推进液体进入元件空间的作用力将元件上的液体脱干，然后在热空气中旋转，以清除使留物质。
当旋转印制板组装件不再浸泡在溶液中时，推进液体进入元件空间的作用力还会将元件上的液体脱干，然后在热空气中旋转产品，使残留物质得以清除。
正转/反转数次后，按照图2喷淋清洗工艺流程，在同一离心清洗设备中分阶段对上述PCBA上的元器件进行喷淋清洗和漂洗。在喷淋清洗工序中，增加喷嘴数目，加大喷洒压力，利用喷淋压力垂直喷淋到PCBA上。提高清洗液温度和延长PCBA在溶液中的停留时间来满足清洁度指标要求。在进行纯水漂洗时，漂洗转速是50-150转/分种，漂洗时间40-50秒；循环次数2-3次，进行甩干，甩干速度100-150转/分种，甩干时间50-60秒，循环2-3次。
以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以根据清洗对象不同作出若干变形和改进，比如，本发明可以针对不同助焊剂类型的焊膏均可使用本发明，只需要根据助焊剂类型选择对应的清洗溶剂即可满足要求，又如，本产品可针对具有BGA类似封装的所有PCBA。这些变更和改变应视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种离心清洗高密度器件的工艺方法，包括如下步骤，首先将待洗高密度器件印制板组装件(PCBA)浸泡于离心清洗设备中的清洗溶液中，浸泡3-5分钟，然后将待洗PCBA用旋转臂夹持后，伸入密封腔体内，浸入清洗溶液内，实施正、反循环旋转进行离心清洗，正转/反转数次后，随后，在同一离心清洗设备中，分阶段对上述PCBA上的元器件进行喷淋清洗和漂洗工序。
2.如权利要求1所述的离心清洗高密度器件的工艺方法，其特征在于，在离心清洗工序中，离心清洗设备的顺时针方向旋转速度为100-300转/分种，时间：1-2分钟，逆时针方向旋转速度为80-200转/分种，时间：2-3分钟。
3.如权利要求1或2所述的离心清洗高密度器件的工艺方法，其特征在于，在离心清洗工序中，离心清洗设备的顺时/逆时旋转的循环次数为3-5次。
4.如权利要求1所述的离心清洗高密度器件的工艺方法，其特征在于，当浸泡在清洗溶液中的电路板组装件旋转时，元件的下层空间的施力的方向在同一平面上。
5.如权利要求1所述的离心清洗高密度器件的工艺方法，其特征在于，在液面下实施顺时针和逆时针交替旋转离心清洗，清洗力平行施加于BGA、CSP器件底部及PCB顶部，以清除掉器件隐蔽处的残留物。
6.如权利要求1所述的离心清洗高密度器件的工艺方法，其特征在于，在喷淋清洗工序中，增加喷嘴数目，加大喷洒压力，利用喷淋压力垂直喷淋到PCBA上。
7.利要求1所述的离心清洗高密度器件的工艺方法，其特征在于，当旋转印制板组装件不再浸泡在溶液中时，推进液体进入元件空间的作用力将元件上的液体脱干，然后在热空气中旋转，以清除残留物质。
8.如权利要求1所述的离心清洗高密度器件的工艺方法，其特征在于，交试验法对工艺参数进行优化，获取合理有效的工艺参数。
9.权利要求8述的离心清洗高密度器件的工艺方法，其特征在于，所述正交试验包括：取旋转速度、旋转时间、正/反转次数、喷淋压力四种因子，每种因子取五个水平，选用L25(56)正交试验表安排试验，考察洁净度指标：离子残留物含量＜1.56μg/cm2(NaCl当量)，表面绝缘电阻＞2×106Ω.cm。
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