专利名称：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 lockage，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，清洗作用力均勻，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。
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。
具体实施例方式参阅图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. 56yg/cm2(NaCl当量)，表面绝缘电阻> 2 X 10 Ω6. 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。
权利要求
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< 1.56yg/Cm2(NaCl当量)，表面绝缘电阻> 2Χ106Ω. cm。
全文摘要
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。
文档编号B08B3/04GK102233339SQ20101051413
公开日2011年11月9日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者阎德劲 申请人:中国电子科技集团公司第十研究所