CN112739045B

CN112739045B - 一种球栅阵列（bga）器件焊点清洗工艺的调节方法及清洗工艺

Info

Publication number: CN112739045B
Application number: CN202110352869.2A
Authority: CN
Inventors: 王琳涛; 王文慧; 谭朋朋
Original assignee: Telecom Technology Instrument Institute Co ltd
Current assignee: Telecom Technology Instrument Institute Co ltd
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2041-04-01
Also published as: CN112739045A

Abstract

本申请涉及PCBA清洗的技术领域，具体公开了一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法及清洗工艺。调节方法包括S1、球栅阵列（BGA）器件的模型构建：以透明片替代实际器件本体，并模拟实际待清洗球栅阵列（BGA）器件的封装，得到球栅阵列（BGA）器件模型；S2、清洁工艺的调节：以球栅阵列（BGA）器件模型的清洗工艺模拟实际球栅阵列（BGA）器件的清洗工艺，得到使得球栅阵列（BGA）器件焊点清洁度达标的清洗工艺。本申请的调节方法具有可视化判断球栅阵列（BGA）器件清洁度是否达标的优点，高效、简便地得到适当的清洗工艺。

Description

一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法及清洗工艺

技术领域

本申请涉及PCB清洗的技术领域，更具体地说，它涉及一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法及清洗工艺。

背景技术

近年来随着成本原因以及环境保护和清洁生产的要求，越来越多的电子厂商在电路板组装生产制程中采用免清洗或简单清洗工艺，其中之一即是在焊接过程中采用免清洗助焊剂，该方法适用于非高可靠性的电子产品。然而，众多电子厂商发现，采用免清洗或者简单清洗工序后，如果不能保证板面的污染物残留的达标，一些PCBA（Printed CircuitBoard Assembly，即：PCB（Printed circuit board，即印制电路板或印刷电路板，是重要的电子部件，是电子元件的支撑体，是电子元器件线路连接的提供者）裸板经过SMT上件，或经过DIP插件的整个制程，简称PCBA）经过储存或客户端使用一段时间后更易产生板面腐蚀，甚至是电路开路失效。

印制板组件污染物的来源之一在于助焊剂的污染，助焊剂污染的原因在于：在印制电路板上组装焊接各种元件、集成电路、芯片、各种连接器、开关等组件时，往往需要加助焊剂来辅助焊接，不清洗或清洗不彻底时便会造成助焊剂污染。助焊剂组成材料包括：松香（RO）、树脂（RE）、有机（OR）和无机（IN）。常用的松香助焊剂由松香树脂组成，而松香树脂的主要成分是松香酸，其能够与空气当中的水分和二氧化碳发生反应，易被氧化后形成碳酸盐。该反应产物将导致改变或终止电路的正常信号的功能，出现电路中断、电阻增加、局部发热氧化、甚至电路短路；当在较高温度和湿度作用下，还会产生漏电流、介电常数及损耗系数的改变等不良现象，最终导致产品失效。

若在焊点表面残留某些含有如卤素离子（如含卤素的活性松香助焊剂、空气中存在含有氯的盐雾成分及汗渍等）的物质，那么在卤素离子的作用下焊料中的金属铅会发生系列化学反应，生成腐蚀产物，最终产生多孔性腐蚀沉淀（主要物质为PbCO₃）；在该过程中会逐渐消耗金属铅，从而使电子装备彻底损坏。因此得到能够将焊后PCBA表面清洗至清洁度达标的清洗工艺对于某些高可靠性产品是非常重要的。

常规判断某一清洁工艺是否适用的方法是：在焊点周围采样，通过理化检测后的相关指标满足《IPC-A-610G》和《GJB 5807-2006》的评判标准和具体要求即可。但是采用该判断方法确定清洗工艺（其采用该清洗工艺清洗焊后PCBA时清洁度达标）时，需要对每一个批次或者每一个产品都进行测量和评定，检测成本高。其次，对于球栅阵列（BGA）器件，该检测方法的实施不易，其原因在于：球栅阵列（BGA）器件是一个表面没有引线的安装设备（SMD）组件，该SMD封装采用焊球实现，这些焊球固定在器件本体上，将器件本体和PCBA固定，但是由于焊点隐藏在BGA元件下方，无法直接看到，因此采用传统的方法检测BGA焊点清洁度时，很可能需要拆焊后再进行相关检测，这将会损伤器件。

进而，在确定一个能够将该球栅阵列（BGA）器件清洗达标的清洗工艺时是十分困难和复杂的。

发明内容

为了简化确定适合于某一球栅阵列（BGA）器件清洁工艺的过程，本申请提供一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法及清洗方法。

第一方面，本申请提供的一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法，采用如下的技术方案：

一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法，包括以下步骤：

S1、球栅阵列（BGA）器件的模型构建：

确定实际待清洗球栅阵列（BGA）器件上的焊球间距、焊盘大小以及焊球标称直径；准备含有BGA焊盘的PCB裸板、焊球、锡膏、植珠网和透明片，其中，所述焊球尺寸和所述BGA焊盘的尺寸相适配；

在所述PCB裸板上根据实际待清洗球栅阵列（BGA）器件上的焊球间距、焊盘大小以及焊球标称直径进行植球后得到植球PCB，其中，通过锡膏和植珠网进行植球或者通过焊球和植珠网进行植球；将所述透明片和所述植球PCB进行封装固定，得到球栅阵列（BGA）器件模型；

S2、清洁工艺的调节：根据实际待清洗球栅阵列（BGA）器件的特点选择初始清洗方法清洗所述球栅阵列（BGA）器件模型；

调整清洗方法中的清洗参数，随后可视化判断该调整操作是否有效：若是清洗后通过放大镜观察无助焊剂残留和白色残留，则该调整操作有效，否则无效；

随后继续调整清洗参数，最终获得球栅阵列（BGA）器件焊点清洁度达标的清洗工艺。

由于本申请的方法能够可视化判断焊球清洁度是否达标，因此构建本申请的球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法。在该方法中，首先构建球栅阵列（BGA）器件模型，在该构建过程中，按照实际待清洗球栅阵列（BGA）器件的焊球间距、焊盘大小以及焊球标称直径等，在PCB裸板上植球，仿真模拟实际的封装器件；随后以透明片替代实际器件本体，将透明片和植球PCB固结，以模拟形成将器件焊接在PCB上的过程。

在植球过程中，植球方式可以是：将植珠网至于PCB裸板上，植珠网上的网孔和焊盘大小相同，随后将锡膏涂覆于植珠网上，使得锡膏至于植珠网的网孔内，并通过焊接将植珠网网孔内的锡膏焊接在PCB裸板上，最后取下植珠网，植珠网内的锡膏留在PCB裸板上，得到植球PCB。或者也可以将植珠网固定在PCB裸板上，并将对应大小的焊球至于植珠网的网孔内，随后将焊球焊接在PCB裸板上，取下植珠网后即得到植球PCB。

在构建好球栅阵列（BGA）器件模型后，通过清洗球栅阵列（BGA）器件模型，并在清洗过程中通过肉眼观察可视化判断清洗效果，并逐渐调整清洗工艺中的清洗参数。

通过采用上述技术方案，借助于球栅阵列（BGA）器件模型来实现可视化判断某清洗工艺是否有效，并逐渐优化清洗参数。该方法高效可靠，操作简单，避免清洗一个PCB就进行一次理化检测的操作，使得适合的清洗工艺的确定过程更加高效、简单，有效提高了PCB器件封装及清洗行业的工作效率。

优选的，在所述PCB裸板上植球时，具体步骤为：根据实际待清洗球栅阵列（BGA）器件上的焊球间距选择具有对应焊盘直径范围的焊盘，随后根据所述焊盘的焊盘直径范围确定所述焊球标称直径，然后再进行植球。

需进一步说明的是，以上所述的焊球间距、焊盘直径范围以及焊球标称直径之间的相互关系应参考符合行业标准，具体如：

所述焊球间距为0.30 mm时，焊盘的对应焊盘直径范围为0.12~0.15 mm，则对应的焊球标称直径为0.20 mm；

所述焊球间距为0.4 mm时，焊盘的对应焊盘直径范围为0.17~0.20 mm，则对应的焊球标称直径为0.25 mm；

所述焊球间距为0.50、0.65、0.75或0.8 mm时，焊盘的对应焊盘直径范围为0.20~0.25 mm，则对应的焊球标称直径为0.30 mm；

所述焊球间距为0.65、0.75或0.8 mm时，焊盘的对应焊盘直径范围为0.25~0.35mm，则对应的焊球标称直径为0.40 mm；

所述焊球间距为0.75、0.8或1.0 mm时，焊盘的对应焊盘直径范围为0.30~0.40mm，则对应的焊球标称直径为0.45 mm；

所述焊球间距为0.8或1.0 mm时，焊盘的对应焊盘直径范围为0.35~0.45 mm，则对应的焊球标称直径为0.5 mm；

所述焊球间距为1.0 mm时，焊盘的对应焊盘直径范围为0.40~0.50 mm，则对应的焊球标称直径为0.60 mm；

所述焊球间距为1.27或者1.5 mm时，焊盘的对应焊盘直径范围为0.50~0.60 mm，则对应的焊球标称直径为0.75 mm。

通过采用上述技术方案，选择适当的焊球和焊盘，以及适当的焊球间距进行植球。

优选的，通过≥20倍放大镜观察是否无助焊剂残留和白色残留。

当清洗过程中，若是仅仅通过肉眼观察球栅阵列（BGA）器件焊点是否清洗干净时，会存在判断失效的情况。由于BGA器件焊接完成后，助焊剂会均匀的覆盖在焊点周围，并且PCB中BGA焊盘设计多采用NSMD设计（金属焊盘与阻焊油有微小的缝隙），在微小缝隙中的助焊剂难清洗彻底，使用放大镜就是检验缝隙中助焊剂有无清洗干净。此外，本申请中的判断方法不仅仅适用于普通常见型号的球栅阵列（BGA）器件的清洁度判断，也适用于其他未列举的其它类型的球栅阵列（BGA）器件清洁度判断。因此，通过采用上述技术方案，能够保证针对球栅阵列（BGA）器件清洗的清洁度判断均有效。

第二方面，本申请提供一种采用上述调节方法得到的球栅阵列（BGA）器件焊点的清洗工艺，采用如下的技术方案：

一种清洗工艺，针对不同球栅阵列（BGA）器件，所述清洗工艺为：当清洗焊球间距≥1.0 pitch且封装尺寸≤15×15 mm的球栅阵列（BGA）器件时，所述清洗工艺为：清洗8-12min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，最后漂洗1.5-5 min；

当清洗焊球间距≥0.65 pitch且封装尺寸≤30×30 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.5 pitch且封装尺寸≤10×10 mm的球栅阵列（BGA）器件时，所述清洗工艺为：清洗12-16 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5 min，最后漂洗1-3.5min；

当清洗焊球间距≥0.65 pitch且封装尺寸≤50×50 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.5 pitch且封装尺寸≤15×15 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.4pitch的球栅阵列（BGA）器件时，所述清洗工艺为：清洗16-20 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5 min，最后漂洗1.5-5 min。

通过采用上述技术方案，在对上述类别的球栅阵列（BGA）器件进行清洗时，通过本申请的清洗工艺进行清洗，即可得到清洁度达标（即，PCBA清洁度符合《GJB 5807-2006军用印制电路板焊后清洗要求》三级检验标准）的球栅阵列（BGA）器件。传统工艺中，在对球栅阵列（BGA）器件进行清洗后还要通过理化检测确定最终清洗达标，但是在本申请中，通过采用构建球栅阵列（BGA）器件模型，以透明片替代器件本体，实现以可视化清洗过程来调整清洗工艺参数的目的，能够以更加高效的方式得到有效清洗（即清洁度达标地清洗）球栅阵列（BGA）器件的工艺方法，从而提高了PCB器件封装及清洗行业的工作效率。

优选的，在清洗球栅阵列（BGA）器件时，所选择的清洗剂为适合喷淋设备的水基清洗剂中的一种。

本申请的工艺方法适用于采用多种不同清洗剂进行球栅阵列（BGA）器件的清洗，清洗剂的类型并不限制本申请的清洗方法。

进一步优选的，当所述清洗剂为ZESTRON VIGON A201型水基清洗剂时，所述清洗温度为60℃；针对不同球栅阵列（BGA）器件，所述清洗工艺为：

当清洗焊球间距≥1.0 pitch且封装尺寸≤15×15 mm的球栅阵列（BGA）器件时，所述清洗工艺为：清洗10 min后漂洗1 min，随后漂洗3 min，最后漂洗3 min；

当清洗焊球间距≥0.65 pitch且封装尺寸≤30×30 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.5 pitch且封装尺寸≤10×10 mm的球栅阵列（BGA）器件时，所述清洗工艺为：清洗14 min后漂洗1 min，随后漂洗3 min，漂洗3 min，最后漂洗2 min；

当清洗焊球间距≥0.65 pitch且封装尺寸≤50×50 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.5 pitch且封装尺寸≤15×15 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.4pitch的球栅阵列（BGA）器件时，所述清洗工艺为：清洗18 min后漂洗1 min，随后漂洗3min，漂洗4 min，最后漂洗3 min。

采用ZESTRON VIGON A201型水基清洗剂且清洗温度为60℃时清洗不同类型的球栅阵列（BGA）器件，并采用本申请的“球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法”来调节相应的清洗工艺，最终优选得到上述的清洗工艺。在清洗达标的前提下，采用上述的清洗工艺清洗球栅阵列（BGA）器件，清洗效果更佳，离子残留物和助焊剂残留量更少。

优选的，所述清洗工艺还可以清洗IC器件或阻容感类器件。

上述的清洗工艺对于不同类型的器件清洗均是有效的。相对于球栅阵列（BGA）器件的清洗，由于IC器件或阻容感类器件的焊球在器件本体的表面，因此在清洗时本身就能够实现可视化判断清洗是否达标，因此本申请的清洗工艺也适用于该类器件的清洗。

优选的，不同清洗工艺能够清洗不同类型的IC器件，具体为：

所述清洗工艺为：清洗4-8 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，最后漂洗1-4 min时，能够清洗焊球间距≥1.0 pitch的IC器件；

所述清洗工艺为：清洗8-12 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，最后漂洗1.5-5 min时，能够清洗焊球间距≥0.8 pitch的IC器件；

所述清洗工艺为：清洗12-16 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5 min，最后漂洗1-3.5 min时，能够清洗焊球间距≥0.5 pitch的IC器件；

所述清洗工艺为：清洗16-20 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5 min，最后漂洗1.5-5 min时，能够清洗焊球间距≥0.35 pitch的IC器件。

通过采用上述技术方案，在清洗IC器件时，针对不同的IC器件，能够得到理想的清洗效果。

进一步优选的，当所述清洗剂为ZESTRON VIGON A201型水基清洗剂时，所述清洗温度为60℃，不同清洗工艺能够清洗不同类型的IC器件，具体为：

所述清洗工艺为：清洗6 min后漂洗1 min，随后漂洗3 min，最后漂洗2 min时，能够清洗焊球间距≥1.0 pitch的IC器件；

所述清洗工艺为：清洗10 min后漂洗1 min，随后漂洗3 min，最后漂洗3 min时，能够清洗焊球间距≥0.8 pitch的IC器件；

所述清洗工艺为：清洗14 min后漂洗1 min，随后漂洗3 min，漂洗3 min，最后漂洗2 min时，能够清洗焊球间距≥0.5 pitch的IC器件；

所述清洗工艺为：清洗18 min后漂洗1 min，随后漂洗3 min，漂洗3 min，最后漂洗3 min时，能够清洗焊球间距≥0.35 pitch的IC器件。

采用ZESTRON VIGON A201型水基清洗剂且清洗温度为60℃时清洗不同类型的球栅阵列（BGA）器件，并采用本申请的“球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法”来调节相应的清洗工艺，最终优选得到上述的清洗工艺。在清洗达标（满足《GJB 5807-2006军用印制电路板焊后清洗要求》三级检验标准的要求）的前提下，采用上述的清洗工艺清洗IC器件，清洗效果更佳，离子残留物和助焊剂残留量更少。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请在确定并优化球栅阵列（BGA）器件的清洗工艺时，首先构建球栅阵列（BGA）器件模型，以球栅阵列（BGA）器件模型的清洗过程模拟实际球栅阵列（BGA）器件的清洗，从而获得一种使得实际球栅阵列（BGA）器件清洁度达标的清洗工艺；而在判断球栅阵列（BGA）器件模型的清洁度是否达标时，以透明片替代实际的器件（如芯片），以实现焊点周围清洁度的可视化。同时，在对某一球栅阵列（BGA）器件的清洗工艺进行优化确定时，该过程更加简单高效。

2、本申请中优选以可视化的方法直观判断球栅阵列（BGA）器件是否清洗达标：清洗后通过放大镜观察无助焊剂残留和白色残留，即为清洁度达标；否则清洁度不达标。确定球栅阵列（BGA）器件清洁度是否达标的传统方法是将清洗后的样品拿去做理化检测，检测结果满足《GJB 5807-2006军用印制电路板焊后清洗要求》三级检验标准的要求即可。显然，本申请的判断方法和该传统判断方法相比，判断效率更高、成本更低。

3、本申请的清洗方法，能够有效清洗不同类别的器件（球栅阵列（BGA）器件和IC器件等）。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请提供了一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法，其具体步骤包括：

S1、球栅阵列（BGA）器件的模型构建：

确定实际待清洗球栅阵列（BGA）器件上的焊球间距、焊盘大小以及焊球标称直径；准备含有焊盘的PCB裸板和透明片；

一般情况下球栅阵列（BGA）器件的焊球间距、焊盘大小以及焊球标称直径的对应关系可以如表1所示。

表1 球栅阵列（BGA）器件的焊球尺寸

此处需要说明的是，表1中提供的仅仅是部分常用的球栅阵列（BGA）尺寸匹配关系的列举，而本申请的方法不仅适用表1中所列举的球栅阵列（BGA）器件的清洗工艺的调节，同样也适用于别的尺寸类型的球栅阵列（BGA）器件的清洗工艺的调节。

一般情况下球栅阵列（BGA）器件的封装外形尺寸可以如表2所示。

表2 部分球栅阵列（BGA）器件的封装尺寸

此处需要说明的是，表2中提供的仅仅是部分常用的球栅阵列（BGA）尺寸匹配关系的列举，而本申请的方法不仅适用表2中所列举的球栅阵列（BGA）器件，同样也适用于别的封装尺寸的球栅阵列（BGA）器件。

依据待清洗的球栅阵列（BGA）器件的相关尺寸，在具有BGA焊盘的PCB裸板上植球，得到植球PCB；随后将准备好的透明片和植球PCB并通过机械固定的方式固接在一起，即得到球栅阵列（BGA）器件模型。其中，将准备好的透明片和植球PCB固定时，此处的固定方式以将二者固定且不影响球栅阵列（BGA）器件的清洗即可，可以采用的固定方式例如：通过固定胶将二者粘接固定，或者通过螺钉固定的方式将二者固定。

此时，虽然球栅阵列（BGA）器件的焊点在器件本体（即透明片）的下方，但是由于以透明片模拟器件本体，因此可以通过透明片直接肉眼看到焊点周边的白色残留物和助焊剂的具体残留情况，因此能够可视化直观看到球栅阵列（BGA）器件是否清洗达标。

S2、清洁工艺的调节：

由于一种清洗剂对应一定的清洗参数（如清洗温度等），因此根据实际待清洗球栅阵列（BGA）器件的特点选择初始清洗方法。其中选用的清洗剂为水基清洗剂中的一种，可用的水基清洗剂可以是ZESTRON VIGON A201型、ZESTRON VIGON N600型、KYZENAQUANOXA4703型、KYZENA4625B型、精欧科技ETC-178M型、诺贝特NB33201型或者AQUEOUSPCB-WashFlux型水基清洗剂中的一种。

在选定一种水基清洗剂后，根据选定的水基清洗剂的清洗温度及相关清洗要求确定初始清洗工艺即可；随后采用该方法清洗步骤S1中构建好的球栅阵列（BGA）器件模型。

然后调整清洗方法中的清洗参数，并通过透明片可视化判断该调整操作是否有效：清洗后通过20倍的放大镜观察无助焊剂残留和白色残留，该调整操作有效；若是有助焊剂残留和白色残留，则该调整操作无效，并继续调整相关的工艺参数。

以此方法最终得到能够将该球栅阵列（BGA）器件模型上的助焊剂和白色残留清洗干净的工艺方法。该工艺方法即为清洗实际的球栅阵列（BGA）器件的清洗工艺。

最终优化得到的清洗工艺为：

当清洗焊球间距≥1.0 pitch且封装尺寸≤15×15 mm的球栅阵列（BGA）器件时，清洗工艺为：清洗8-12 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，最后漂洗1.5-5 min；

当清洗焊球间距≥0.65 pitch且封装尺寸≤30×30 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.5 pitch且封装尺寸≤10×10 mm的球栅阵列（BGA）器件时，清洗工艺为：清洗12-16 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5 min，最后漂洗1-3.5 min；

当清洗焊球间距≥0.65 pitch且封装尺寸≤50×50 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.5 pitch且封装尺寸≤15×15 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.4pitch的球栅阵列（BGA）器件时，清洗工艺为：清洗16-20 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5 min，最后漂洗1.5-5 min。

此外，本申请的清洗工艺还可以清洗IC器件或阻容感类器件，不同清洗工艺能够清洗不同类型的IC器件，具体为：

清洗工艺为：清洗4-8 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，最后漂洗1-4min时，能够清洗焊球间距≥1.0 pitch的IC器件；

清洗工艺为：清洗8-12 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，最后漂洗1.5-5 min时，能够清洗焊球间距≥0.8 pitch的IC器件；

清洗工艺为：清洗12-16 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5min，最后漂洗1-3.5 min时，能够清洗焊球间距≥0.5 pitch的IC器件；

清洗工艺为：清洗16-20 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5min，最后漂洗1.5-5 min时，能够清洗焊球间距≥0.35 pitch的IC器件。

实施例1

在本实施例中，选择的待清洗的球栅阵列（BGA）器件为：封装尺寸为7mm×7mm（即透明片的大小），焊球间距pitch为1.27mm，焊球直径为0.75mm。

首先采用该初始清洗方法清洗步骤S1中构建好的球栅阵列（BGA）器件模型。依据待清洗的球栅阵列（BGA）器件的相关尺寸，在具有0.6mm尺寸的焊盘的PCB裸板植球，选择的焊球直径为0.75mm，即得到植球PCB；随后将准备好的透明片和植球PCB通过机械方式固接在一起，即得到球栅阵列（BGA）器件模型。

S2、清洁工艺的调节：根据实际待清洗球栅阵列（BGA）器件的特点，选择的清洗剂为ZESTRON VIGON A201型水基清洗剂，清洗温度为60℃，所选择的初始清洗方法见表3：

表3

调整清洗方法中的清洗参数，随后通过透明片可视化判断该调整操作是否有效：清洗后通过20倍的放大镜观察无助焊剂残留和白色残留，该调整操作有效。最终得到的清洗工艺见表4：

表4

实施例2

在本实施例中，选择的待清洗的球栅阵列（BGA）器件为：30mm×30mm（即透明片的尺寸大小），焊球pitch为1.27mm，焊球直径为0.75mm。

依据待清洗的球栅阵列（BGA）器件的相关尺寸，在具有0.6mm尺寸的焊盘的PCB裸板植球，选择的焊球直径为0.75mm，即得到植球PCB；随后将准备好的透明片和植球PCB通过固定胶粘接在一起，即得到球栅阵列（BGA）器件模型。

S2、清洁工艺的调节：根据实际待清洗球栅阵列（BGA）器件的特点，选择的清洗剂为ZESTRON VIGON A201型水基清洗剂，清洗温度为60℃，所选择的初始清洗方法见表5：

表5

首先采用该初始清洗方法清洗步骤S1中构建好的球栅阵列（BGA）器件模型。

调整清洗方法中的清洗参数，随后通过透明片可视化判断该调整操作是否有效：清洗后通过20倍的放大镜观察无助焊剂残留和白色残留，该调整操作有效；最终得到的清洗工艺见表6。

表6

可视化判断清洁度达标的方法的可靠性验证

对于本申请提出的，通过可视化（即通过“20倍的放大镜观察无助焊剂残留和白色残留，则说明清洁度达标”这一方法结论）来直观判断是否清洗达标的判断方法的可靠性进行验证。

首先，根据《IPC-A-610G 电子组件的可接受性》对助焊剂的评判和分析，目视检验标准判断依据。

运用这些要求时，需要鉴别和考虑助焊剂的分类（见J-STD-004）和组装工艺，即免清洗型助焊剂和清洗型助焊剂等。针对不同类型的助焊剂，其清洁度等级分别为目标等级（1，2，3级）、可接受等级（1，2，3级）以及缺陷等级（1，2，3级）。不同类型助焊剂的不同等级的现象描述为：

目标等级-1，2，3级：对于清洗型助焊剂和免清洗型助焊剂，均要求无可见残留物。可接受等级-1，2，3级：对于清洗型助焊剂，不允许有可见残留物；对于免清洗助焊剂，可允许有助焊剂残留物。缺陷等级-1，2，3级：对于清洗型助焊剂和免清洗型助焊剂，可见的清洗助焊剂残留物，或电气配接面上的活性助焊剂残留物。

从目视检验标准判断，焊点周围无助焊剂残留即满足清洁度要求。其次，通过化学检测进行验证无助焊剂残留或无白色残留物即满足清洁度要求。

具体过程为：对实施例1清洗后的PCBA进行表面离子残留物测试，准备3个样本，分别编号为1号、2号和3号，1号的尺寸为：150 mm×105 mm；2号的尺寸为：155 mm×105 mm；3号的尺寸为106 mm×80 mm；这三个样本分别取自一块PCBA上的不同区域。随后依据GB/T4677-2002《印制板测试方法》进行表面离子污染的检测，检测结果见表7。

表7

根据以上检测结果推出结论：PCBA焊点周围无助焊剂残留，且无白色残留物，即可证明PCBA符合《GJB 5807-2006》三级检验标准（见表8）。

PCBA可视焊点可以通过20X放大镜观察焊点间有无助焊剂残留且无白色残留物，即证明PCBA的清洁度达标。

表8 《GJB 5807-2006军用印制电路板焊后清洗要求》对清洁度评估要求

随后，选择不同类别的器件，清洗后使其满足“通过20X放大镜观察焊点间有无助焊剂残留且无白色残留物”，并均去做如上所述的理化检测，结果表明，30个检测样本中100%的样本的表面离子残留物以及止汗剂残留物等指标均满足《GJB 5807-2006军用印制电路板焊后清洗要求》的相关的规定。该结果表明该判断方法可靠。

最后，通过本试验方法从2016年1月至2020年12月份对1240批次产品，747074块PCBA进行跟踪调查，进行可靠性试验，未发生因离子污染造成的PCBA功能故障和腐蚀。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、球栅阵列（BGA）器件的模型构建：

确定实际待清洗球栅阵列（BGA）器件上的焊球间距、焊盘大小以及焊球标称直径；准备含有球栅阵列（BGA）器件焊盘的PCB裸板、焊球、锡膏、植珠网和透明片，其中，所述焊球标称直径和所述焊盘大小相适配；

在所述PCB裸板上根据实际待清洗球栅阵列（BGA）器件上的焊球间距、焊盘大小以及焊球标称直径进行植球后得到植球PCB，其中，通过锡膏和植珠网进行植球、或者通过焊球和植珠网进行植球；将所述透明片和所述植球PCB进行封装固定，得到球栅阵列（BGA）器件模型；

S2、清洁工艺的调节：根据实际待清洗球栅阵列（BGA）器件的焊球间距、焊盘大小以及焊球标称直径选择初始清洗方法清洗所述球栅阵列（BGA）器件模型；

2.根据权利要求1所述的一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法，其特征在于，在所述PCB裸板上植球时，具体步骤为：根据实际待清洗球栅阵列（BGA）器件上的焊球间距选择具有对应焊盘大小的焊盘，随后根据焊盘大小确定所述焊球标称直径，然后再进行植球。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种球栅阵列（BGA）器件焊点清洗工艺的调节方法，其特征在于，通过≥20倍放大镜观察是否无助焊剂残留和白色残留。

4.采用权利要求1-3任一所述调节方法得到的球栅阵列（BGA）器件焊点的清洗工艺，其特征在于，针对不同球栅阵列（BGA）器件，所述清洗工艺为：

当清洗焊球间距≥1.0 pitch且封装尺寸≤15×15 mm的球栅阵列（BGA）器件时，所述清洗工艺为：清洗8-12 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，最后漂洗1.5-5 min；

当清洗焊球间距≥0.65 pitch且封装尺寸≤30×30 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.5 pitch且封装尺寸≤10×10 mm的球栅阵列（BGA）器件时，所述清洗工艺为：清洗12-16 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5 min，最后漂洗1-3.5 min；

当清洗焊球间距≥0.65 pitch且封装尺寸≤50×50 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.5 pitch且封装尺寸≤15×15 mm的球栅阵列（BGA）器件、或焊球间距≥0.4 pitch的球栅阵列（BGA）器件时，所述清洗工艺为：清洗16-20 min后漂洗0.5-3 min，随后漂洗1.5-5 min，漂洗1.5-5 min，最后漂洗1.5-5 min。

5.根据权利要求4所述的清洗工艺，其特征在于，在清洗球栅阵列（BGA）器件时，所选择的清洗剂为适合喷淋设备的水基清洗剂中的一种。