清洗後的不良,先在清洗前、後各抽樣,只在清洗後出現才指向清洗站,再用假樣品重現確認。要量化殘留,IPC-TM-650 2.3.25 的 ROSE 法以 μg NaCl 當量/cm² 表示,但 IPC 明寫它只是製程管制工具、不能預測可靠度[1];過去常被引用的 1.56 μg/cm² 允收值,已在 J-STD-001 Rev G Amendment 1(2018 年生效)刪除[2]。
清洗站的工作是把助焊劑和異物洗掉,但它本身也是一道會碰到產品的製程:輸送機構會壓到板子、清洗劑要漂乾淨、烘乾要徹底,洗完之後還有人要拿。不良出現在清洗之後,不代表一定是清洗造成的;也不代表清洗站沒事。下面四種情況,各附一個例子。
一、焊墊剝落:先查輸送機構
滾輪轉不順。 有一次試產,一片板的焊墊剝落。沿著製程往前追,追到水洗機第一區的清洗槽,發現有滾輪轉動不靈活。對策是更換所有疑似轉動異常的滾輪,並在生產中持續追蹤。這個例子只有一片樣品,原因屬於推論,但查法值得參考:焊墊受損時,先看板子經過哪些會「夾、壓、刮」的機構。
網帶夾板輸送。 另一條線的水洗機是用上下網帶夾著板子輸送,焊墊受損長期排在不良的第一名,另外還有洗不乾淨與進出料斷片的風險。改善方向是改流程:先做線上 AOI,再用滾輪式水洗。不過有一個漏洞:AOI 排在水洗之前,水洗造成的損傷就看不到;新流程消化不了時,板子又被移回舊水洗機。改流程時,檢查站要排在可能造成損傷的那一站之後。
問:清洗後焊墊剝落是什麼原因?
答:先查清洗機的輸送機構:滾輪有沒有卡住、網帶或夾持壓力是否過大、進出料有沒有碰撞。再確認檢查站排在清洗之後,否則清洗造成的損傷會漏掉。
二、水痕:清洗劑沒漂乾淨
一個引線框產品,貼片與清洗後,打線的第二焊點不良約三成,打線前檢查看到水痕狀的污染。進料與貼片前都沒有,所以判斷來自清洗站。這個產品結構脆弱,不能用一般的高壓水加風刀,改用超音波加皂化劑再加純水;推測水裡有皂化劑殘留,烘乾後留下水痕。
驗證了兩個方案:
純水清洗改為三次。
改用免清洗錫膏,不經清洗站。
兩個方案各用顯微鏡全檢,都沒有看到污染。限制是只驗證到表面,打線結果和污染成分都還沒確認;水痕對後段的影響,要用後段的良率來確認。
漂洗用的純水可先對照標準:ASTM D1193 的 Type I 試劑水要求 25°C 下電阻率至少 18 MΩ·cm,Type II 至少 1 MΩ·cm[3];IPC 的 ROSE 測試液也要求先去離子到至少 16 MΩ·cm[1]。清洗機出口的純水電阻率最好每班記錄,掉下來時先換樹脂或濾芯,再談改製程。
問:清洗後板面有水痕怎麼辦?
答:先確認水痕只在清洗後出現(進料與清洗前檢查沒有)。常見原因是清洗劑漂洗不足、純水品質不穩或烘乾不完全;可以增加純水漂洗次數、檢查純水電阻率與烘乾條件,改完用顯微鏡全檢,再看後段良率。
三、變色:溶劑殘留,烘烤後才出現
一個成品表面變色的例子,用無塵布加異丙醇大多擦得掉,推測是溶劑殘留。清洗流程是溶劑洗、純水洗、烘烤。用假樣品重現:先溶劑洗、刻意不做純水洗,當下沒有變色,進烘烤後才變色。結論是純水洗不穩定,溶劑沒有完全帶走。
這個不良會漏掉,是因為外觀只抽檢、電測又篩不出來。對策是:
純水洗增加一次。
用折射儀量測溶劑濃度並記下數值。
外觀檢查暫時改為全檢,直到確認改善有效。
問:清洗後表面變色怎麼查?
答:先試擦(無塵布加異丙醇),判斷是表面殘留還是材料本身變化。再用假樣品重現:刻意省略某一道漂洗,看變色是在清洗後還是烘烤後出現。確認是哪一道沒洗乾淨,再加強那一道並量測清洗液濃度。
四、洗完又髒:清洗之後還有人碰
一個板面髒污的例子,分成大面積與單點兩類。
大面積:清洗之後還有 AOI 與目檢,人手接觸仍然存在。用臉上油脂沾手套再碰板子,可以重現同樣的污染;而錫膏的助焊劑殘留,過清洗機後就驗不出。另一條線把流程排成回焊、線上 AOI、清洗、目檢,就沒有髒污問題。
單點:懷疑是皂化劑微粒殘留,或烘乾不良留下的水痕。
對策方向是縮短指套更換週期、教育哪些面不能碰、評估其他手套,並重新排流程,讓清洗盡量排在最後幾站。這個例子的原因仍屬「可能原因」,指套更換頻率也還沒訂出數字;要結案,要把數字訂出來並追蹤。
問:洗完板子還是髒是哪裡出問題?
答:先分大面積還是單點。大面積多半是清洗後的人手接觸,可以用手套沾油脂重現;單點多半是清洗劑微粒或水痕。清洗之後的站越少越好,必要的檢查站要規定指套更換頻率與拿取位置。
清洗後不良追查表
| 看到的 | 先查 | 怎麼確認 |
|---|---|---|
| 焊墊剝落、刮傷 | 滾輪、網帶、夾持壓力、進出料 | 檢查站排在清洗之後;逐槽檢查機構 |
| 水痕 | 漂洗次數、純水品質、烘乾 | 增加漂洗後顯微鏡全檢,再看後段良率 |
| 變色 | 溶劑漂洗是否完整 | 假樣品刻意省略一道漂洗重現 |
| 大面積髒污 | 清洗後的人手接觸 | 手套沾油脂重現;調整流程順序 |
| 單點髒污 | 清洗劑微粒、烘乾 | 檢查過濾與烘乾條件 |
殘留要怎麼量:目視和顯微鏡只看得到表面。要量離子殘留,用 IPC-TM-650 2.3.25 的 ROSE 法,結果是 μg NaCl 當量/cm²,這是導電度換算,不代表殘留就是氯化鈉,只適合拿來看製程有沒有變[1]。要看殘留會不會造成漏電,用表面絕緣電阻(SIR):IPC-TM-650 2.6.3.7 的條件是 40°C/90%RH、施加偏壓、至少 72 小時[4]。
問:怎麼確認不良是清洗站造成的?
答:在清洗前後各抽樣檢查,只在清洗後出現才指向清洗站;再用假樣品重現(省略某道漂洗、改變輸送方式),能重現才算確認。
改善後要訂「多乾淨才算乾淨」:J-STD-001 現行版不再給單一數字,IPC 文章整理的三種允收依據是:用 IPC-B-52 測試板做 SIR、拿出沒有因殘留造成客退的歷史紀錄,或在實際通電產品上做溫濕度偏壓(THB)測試[2]。
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參考資料
- IPC-TM-650 2.3.25D, Detection and Measurement of Ionizable Surface Contaminants by Resistivity of Solvent Extract (ROSE)
- IPC Blog〈How Clean Is Clean Enough? Could Your Cleanliness Test Be Missing the Real Reliability Risk?〉
- ASTM D1193 試劑水等級整理(Pure Tec Water)
- IPC-TM-650 2.6.3.7, Surface Insulation Resistance
延伸閱讀(站內):PCBA 清洗站怎麼管、助焊劑殘留要洗嗎、PCBA 清洗死角怎麼解、PCB 腐蝕污染怎麼分辨