中性水基清洗剂在新能源汽车FPC电路板的应用工艺浅析【原创】

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一、背景

气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统形成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出碳达峰和碳中和目标。我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和。

作为碳减排的重要领域，交通运输行业向新能源转型是大势所趋，减排将主要依靠汽车等交通工具电动化率的提升，随着全社会的清洁能源发展趋势日渐明朗，新能源车和储能行业将迎来广阔的发展空间。

（图片来源于网络）

 

二、新能源汽车FPC主要应用领域

动力电池、电驱、电控三大系统为新能源汽车的核心部件，新能源汽车作为汽车行业未来发展的主线路，车用FPC取代线束成为趋势，在车体诸多方面都会用到FPC。随着传感器技术应用的增加和互联网对汽车的逐步渗透，汽车的电子化趋势越来越明显，汽车电子占整车成本的比重也不断攀升。FPC在整车的用量占比中也会得到明显的提升，预计单车FPC用量将超过100片以上。

（图片来源于网络）

 

三、新能源汽车FPC清洗重要性

确保器件安全可靠性即安全稳定运行，是储能电池核心要求。FPC采集线是新能源汽车BMS 系统所需配备的重要部件，对储能电池运行状态的监控和信息传输同样是非常重要的环节。

在FPC器件生产制程中，为了保证FPC的高可靠性、电器性能稳定性和使用的寿命，提升外观质量及成品率，避免污染物污染及因此产生的电迁移，电化学腐蚀而造成电路失效。对SMT表面焊接残留物等清洗显得尤为重要,需要对FPC焊接工艺后的锡膏残留、助焊剂残留、油污、灰尘、焊盘氧化层、手印、有机污染物及Particle等进行清洗。

 

四、新能源汽车FPC中性水基清洗应用

4.1、水基清洗工艺设计评估：

为实现一个高良率的清洗工艺，许多因素影响着清洗工艺窗口：基板，污染物，可用的清洗技术，清洗设备，和环境因素。从清洗角度，清洗力主要包含清洗剂化学力及机械力，即所用设备工艺方式、参数等组合。

关于清洗剂的选择标准通常包括：清洗设备，制程需求，材料兼容性，环境，成本，溶剂槽寿命，气味以及技术支持。以下几点可供参考：

A. 水基清洗剂去除污染物的效果如何？

B.   在制程中，需要多高的清洗浓度来清除助焊剂残留物？

C.   在制程中，需要多高的清洗温度来清除助焊剂残留物？

D.   清洗剂的浓度水平是多少？（推荐的浓度范围）

E.   可能的助焊剂污染物负载量是多少？

F.   清洗剂起泡吗？

G.   污染物负载量对材料的影响是什么？（清洗剂材料及器件材料）

H.   材料的兼容性如何？如： 金属的的合金- 层压板- 塑料- 合成橡胶- 涂料- 元件- 零件标识，标签以及墨水等

4.2、合明科技W3210中性水基清洗剂在FPC应用：

4.2.1、中性水基清洗剂W3210产品简介

W3210中性水基清洗剂 是合明科技开发具有创新型的 PH 中性配方的焊后残留水基清洗剂。适用于清洗不同类型的电子组装件上的焊剂、锡膏残留，包括 SIP、WLP 等封装形式的半导体器件焊剂残留。由于其 PH 中性，对敏感金属和聚合物材料有绝佳的材料兼容性。本品适用于超声波清洗和喷淋清洗等清洗工艺，产品为浓缩液，清洗时可根据残留物的清洗难易程度，用去离子水稀释后再进行使用，稀释液的浓度控制在 15-25%。

4.2.2、W3210中性水基清洗剂产品优点

PH 值呈中性，对铝、铜、镍、塑料、标签，高铅合金等敏感材料上显示出绝佳的材料兼容性。

用去离子水按一定比例稀释后不易起泡，可适用于批量超声、在线喷淋工艺。

不含卤素，材料环保；气味清淡，使用液无闪点，使用安全，不需要额外的防爆措施。

由于 PH 中性，减轻污水处理难度。

配方中不含卤素，材料满足 RoHS 和 REACH 环保规范。

4.2.3、W3210中性水基清洗剂 在超声波和喷淋清洗工艺的具体应用及相关的注意事项

水基工艺分为三大步：第一步清洗，可以1槽或多槽；第二步漂洗，可以1槽或多槽；第三步：干燥，可以在线或离线干燥。

在清洗过程中，因清洗对象的结构特性，清洗工序中有单槽清洗和多槽清洗两种。多槽清洗分工相对精细，能达到更好的清洗效果。W3210 z佳清洗温度建议控制在 45～60℃。清洗温度越高，清洗剂的清洗力会越强，但温度过高会对清洗工件产生负面影响。应根据清洗件的实际情况选取z佳温度。

对于水基清洗工艺，漂洗工序必不可少，而且多槽漂洗更能保障清洗件的高品质要求。一般采用去离子水漂洗。漂洗温度控制在 45～60℃。

漂洗完成后先对清洗组装件风切干燥，然后采用热风烘干的方式进行彻底干燥，烘干温度应控制在80～120℃，时间建议不少于 20min，干燥时间可根据组装件的结构特性及热风温度进行调整。

清洗完成后对干净度的检测，可通过目测、显微镜、达因笔等进行检测判断。通过以上工艺，W3210清洗后综合良率在同类国内外清洗剂中指数z高。

 

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针对电子制程精密焊后清洗的不同要求，合明科技在水基清洗方面有比较丰富的经验，对于有着低表面张力、低离子残留、配合不同清洗工艺使用的情况，自主开发了较为完整的水基系列产品，精细化对应涵盖从半导体封装到PCBA组件终端，包括有水基清洗剂和半水基清洗剂，碱性水基清洗剂和中性水基清洗剂等。具体表现在，在同等的清洗力的情况下，合明科技的兼容性较佳，兼容的材料更为广泛；在同等的兼容性下，合明科技的清洗剂清洗的锡膏种类更多（测试过的锡膏品种有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌；测试过的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分），清洗速度更快，离子残留低、干净度更好。