作者：Para Tech Coating 技术经理 Gustavo Arredondo

需要在严苛条件下运行的复杂电子电路组件需要有效的电气、化学、蒸汽和湿气隔离。聚对二甲苯涂层作为一种非常薄且质量轻的封装膜，能够提供这些保护性能。然而，聚对二甲苯的持久保护价值取决于薄膜的附着力，而薄膜的附着力又严格取决于待涂覆表面的清洁度。

清洁相关问题可能不会在待涂覆的组件上立即显现，但污染的长期后果可能会降低其所用系统的使用寿命，并且解决起来成本高昂。关键组件的故障还会严重损害设备供应商的声誉，并对未来业务产生负面影响。

聚对二甲苯涂层

与通过浸涂或喷涂应用的典型液体涂层不同，聚对二甲苯涂层采用气相化学真空沉积工艺。该工艺涉及分子水平的交联聚合，粉末状原料转化为气态，然后直接聚合成透明薄膜，附着在组件表面。无需中间液相。最终形成的薄膜具有绝对的保形性，因为它在平坦区域、边缘和缝隙处均以相同的厚度和固定的速率沉积。

残留在组件上的生产相关有机或无机污染物会破坏聚对二甲苯薄膜与表面的粘合，导致分层并损害涂层保护性能。此外，含有释气成分的基材会在沉积过程中析出残留物，造成表面交叉污染，并阻止其与反应性单体直接结合。

遵循行业标准

仅凭目视检查不足以确认组件是否已准备好进行聚对二甲苯涂层。为了避免代价高昂的清洁问题，对每个生产批次进行持续测量、监控和检查至关重要。CWST 会根据 IPC-J-STD-001 标准，对每批次生产中的 10% 组件进行抽样，以确认客户组件是否已准备好进行聚对二甲苯涂层。

此过程电路组件处理力求达到在最恶劣环境下支持不间断运行的质量和可靠性水平。IPC-J-STD-001 的表面清洁度目标为 10µm NaCl/in² 或更低。令人惊讶的是，这一性能标准对于高要求商业应用中的可靠性与对于军事和航空航天组件的可靠性同样重要。低于此标准会将组件置于风险之中，因此即使在商业应用中也不建议这样做。如果在取样过程中发现污染问题，则会告知客户，并且 CWST 可以协助进行故障分析、测试和确定最佳清洁技术。

IPC-J-STD-001 的表面清洁度目标为 10µgm NaCl/in² 或更低。这种用于电路组件处理的过程内检测旨在确保在最恶劣环境下支持不间断运行的质量和可靠性水平。IPC-J-STD-001 的表面清洁度目标为 10µgm NaCl/in² 或更低。令人惊讶的是，这一性能标准对于高要求商业应用中的可靠性与对于军事和航空航天组件的可靠性同样重要。低于此标准会使组件面临风险，因此即使在商业应用中也不建议这样做。如果在取样过程中发现污染问题，我们会告知客户，CWST 可以协助进行故障分析、测试并确定最佳清洁技术。

使用所谓的“免清洗”助焊剂生产的组件可能看起来没有污染，但通常会残留会影响结果的残留物。“免清洗”一词这个词用词不当，因为它指的是聚对二甲苯 (Parylene) 所需的性能标准。免清洗助焊剂的残留物很难用肉眼检查，但在用于准备聚对二甲苯沉积基板的酒精浴中会变白。溶解的残留物会污染后续的组装，造成返工问题和生产延误。

聚对二甲苯敷形涂层

二聚体原材料

清洁度为何如此重要

印刷电路板污染物主要分为两类：有机残留物和非有机残留物。微量有机残留物可作为天然脱模剂，破坏聚对二甲苯薄膜与底层表面之间的粘合。这种粘合力受损可能不会立即显现，但薄膜最终会因热循环或机械应力而分层，从而抵消涂层的保护作用。无机残留物具有导电性，会在涂层下形成漏电路径，从而干扰电子组件的功能。

聚对二甲苯薄膜在电路组件上的附着力最常见的挑战是助焊剂残留物。其他不太常见但严重的污染物包括各种化学残留物、卤化物、浸出塑料、蜡、轻质烃和硅油、粘合剂残留物、灰尘和指纹。CWST 会定期对所有待涂覆聚对二甲苯的组件进行基本的酒精和去离子水清洗，以去除少量油污和指纹。然而，检测和识别其他污染物则需要复杂的化学分析。

污染评估

离子交换色谱法是一种有效的分析技术，可用于鉴定氯化物、氟化物、钾和钠等无机污染残留物。该技术根据电荷分离离子和极性分子，识别特定的污染物，从而选择合适的溶剂和清洁系统组合。

硅油和脱模剂等有机污染物需要单独的技术进行检测和鉴定。傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 是一种复杂的分析仪器，可以区分有机污染物和无机污染物，并识别特定的有机化合物。FTIR 测试基于将光谱结果与已知材料数据库进行比较。

气相色谱法也用于检测和识别有机污染物。该过程能够将未知液体混合物分离成各个组分，并确定每个组分。该过程涉及在载气流中挥发测试样品。气相色谱法的一种变体将这种方案与质谱法相结合，提供了表征未知的复杂有机化学混合物的额外能力。

清洁选项 - 方法和材料

一旦准确识别出污染物，即可使用多种清洁剂。根据清洁挑战的性质，可以选择合适的溶剂进行喷淋、溶剂浸泡、超声波、蒸汽脱脂、介质喷砂、翻滚，甚至手工擦拭清洁。

简单的清洁剂清洁通常足以去除可溶性污染物，而溶解性较差的物质则需要更复杂的溶剂。目标是使用无害、无毒且不含挥发性有机化合物 (VOC) 的清洁材料。清洁技术可以是溶剂型、半水基型、水基型或溶剂/水基型。

过去，溶剂选择仅限于对环境有害的液体，例如氯氟烃或氯化烃液体。幸运的是，近年来已经开发出许多先进的清洁剂和回收方法，可以安全有效地应对电子制造中的污染挑战。溶剂替代品包括非螯合、非磷酸盐、可生物降解的清洁剂、非氯化溶剂清洁剂、非乙二醇基溶剂清洁剂、碳氢化合物基配方、甲基乙基、异丙基、水基碱性清洁剂和去离子水。

电路清洗是一个多步骤的过程，可能需要在模板印刷和回流焊之前、回流焊之后以及任何回流焊后活动（包括任何计划外返工）之后进行。在每个步骤中，必须确认溶剂与电子组件中的所有器件和元件的兼容性，以避免使用导电或腐蚀性的溶剂。

为成功而设计

传统的SMT电路组件比在SMT回流焊和清洗步骤后添加焊接组件的更复杂器件面临的清洗挑战更少，尽管即使是基本的表面贴装元件也有可能残留残留物。保护笼或散热器等部件可能包含细小的缝隙、裂缝或其他物理特征，这些特征会残留助焊剂残留物。

在组件设计阶段注意隐藏残留物残留的可能性，将有助于最大限度地减少生产中的污染问题。精心的设计可以节省下游成本并减少潜在的保修问题。一些制造商发现，在组件全面投入生产之前，在原型层面进行详细的清洁和污染审查非常有用。

对于每个组件，尤其是复杂的设备，仔细的生产后清洁都至关重要。制造商需要通过经验和测量来确定组件在清洁室内的最佳放置方向，以及喷嘴的位置和方向，以便可靠地去除污染残留物。

参考文献：桑迪亚国家实验室（M.C. Oborny、E.P. Lopez、D. E. Peebles 和 N. R. Sorensen）开展了一项名为“电子组件清洁的溶剂替代”的研究，分析了一系列电路组件污染物的替代溶剂。