干冰噴射壓力對表面質量的影響

本實驗樣品所采用的分離方式為激光切割,激光在切割封裝體時,激光產生瞬間的高溫將環氧樹脂和PCB 材料氣化形成切割溝槽,PCB 中主要的金屬元素 Cu 在切割過程中氣化為 Cu 蒸氣并噴濺到樣品側壁面上,經過濺渡屏蔽層工藝受到高溫作用后又極易脫落,并且 Cu 雜質顆粒鑲嵌到塑封料的表面結構空隙中,降低了切割側壁的粗糙度。

切割分離后的封裝體側壁上,塑封料和 PCB 區域的粗糙度 Ra 分別為 7.92 ?m 和 8.93 ?m。經 EDX 檢測,塑封料區域和 PCB 區域的初始Cu 雜質含量(質量分數)分別為 1.22%和 30%。

干冰處理技術原理為:通過壓縮空氣的流動,加速干冰顆粒以高速撞擊材料表面雜質,雜質因為突然降溫而脆化,同時溫度極低的干冰氣體進入出現裂縫的雜質層內部,干冰因升華使體積迅速膨脹,并將破碎的污染物從物體表面帶走。

噴射壓力是通過影響干冰爆破力和材料受到的瞬間沖擊力對材料表面處理效果產生重要影響,噴射壓力越大,材料表面單位面積受到的瞬間沖擊越大, 對表面粘附雜質的去除效力越強,但是 PCB 受到的沖擊過大時,切割過程造成的微裂紋將沿著噴射方向瞬間擴展甚至脫落,嚴重時將暴露 PCB 內部電路結構,造成產品報廢。

333.jpg

圖 3a 為實驗得出的不同噴射壓力對塑封區域和 PCB 區域雜質去除量的影響規律, 可以看出隨著噴射壓力的增大,Cu 雜質含量逐漸減少,但是隨著壓力的繼續增加,當壓力大于 0.2 MPa 時,塑封料區域的雜質含量下降不明顯,PCB 區域的雜質含量在壓力大于 0.3 MPa 后才基本維持穩定。從Cu 雜質含量的下降程度分析可得,干冰處理主要對PCB 區域的雜質去除效果明顯,在壓力為 0.4 MPa 時, PCB 區域的 Cu 雜質含量由最初的 30%降至 2.06%, PCB 表面的雜質基本去除。

圖 3b 為阻焊層受噴射壓力的影響結果,結果表明在壓力小于 0.4 MPa 時,干冰作用對組焊層的影響幾乎可以不考慮,但是當干冰壓力超過 0.3 MPa 時,阻焊層破損不良比例隨著壓力的增加會迅速上升。由此可以得出,噴射壓力在0.2~0.4 MPa 之間,可以獲得阻焊層破損和去除雜質之間的平衡。