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清洗站造成的不良怎麼查:焊墊剝落、水痕、變色、洗完又髒的 4 種情況 – 嘉鴻來幫忙

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:

  1. 純水清洗改為三次。

  2. 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]。

嘉鴻能幫的

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參考資料

  1. IPC-TM-650 2.3.25D, Detection and Measurement of Ionizable Surface Contaminants by Resistivity of Solvent Extract (ROSE)
  2. IPC Blog〈How Clean Is Clean Enough? Could Your Cleanliness Test Be Missing the Real Reliability Risk?〉
  3. ASTM D1193 試劑水等級整理(Pure Tec Water)
  4. 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

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