提高EPS电子部件可靠性的清洗和封装工艺.docVIP

提高EPS电子部件可靠性的研究 蒋振江（50090802422） 摘要:阐述了影响电动助力转向（EPS）控制系统的电子部件可靠性的环境因素及作用机理，从使用材料和工艺方面进行了分析比较。选择合适的材料、采用合理的工艺方法是提高电子部件可靠性的有效技术途径。 关健词:环境因素，可靠性工艺方法，EPS 现代汽车控制系统中电子部件的可靠性非常重要。而电子部件都是由很敏感的元器件构成，容易受到各种环境因素的影响而使功能下降甚至失效。表列出了汽车电子装备故障现场统计分析中前种易出现故障的元器件。 随着电子技术和设计原理的进步，改善了复杂电子部件的可靠性。但是，如果在整个生产过程中不能采取正确的工艺和材料，保持好的工艺质量，这种改善仍然不能实现。本文分析了影响电子部件中元器件可靠性的主要环境因素，总结了提高电子元器件可靠性的几种工艺方法及选材原则。 1. 影响电子元器件可靠性的环境因素及作用机理 电子元器件由于自身的一些特性在贮存、工作等阶段会产生物理化学变化，如主体材料的扩散及金属涂层、氧化层、玻璃钝化层、芯片固定材料、连接线和封装外壳的变化等，而这些变化会在各种环境因素的作用下加速失效的过程。电阻、电容、集成电路等常用电子元器件的失效类型见表2。 1.1机械因素 汽车在使用中的加速、冲击、振动容易引起电子装置联线松动和断裂、电子器件管脚的松动和断裂、印制板引线及焊点的松动和断裂，严重的会引起器件的脱落，这些都可能导致电子部件的失效。 1.2温、湿度因素 温度对电子元器件可靠性的影响是一个不可忽视的主要因素。电子装置在使用中不仅要受到高、低温的影响，而且还要受到元器件自身产生热量蓄积的影响。温度的升高会加速材料的物理扩散、化学反应及材料分解，超过一定限度就会引起元器件、电路失效。温度的另一个主要影响是材料的线胀系数不同，在印制板和元器件的焊点、引线、管脚、元器件封装壳体等部位在热应力的作用下容易产生裂纹，在外力循环作用下产生裂潮湿的空气能使元器件中的电解质溶解，加剧金属的腐蚀，并降低元器件的介电强度和绝缘电阻。潮湿是影响电子元器件可靠性的关键因素之一。 1.3盐雾、霉菌 在沿海地区，除温度、湿度外，盐雾也是一种主要的环境因素。当盐雾与潮湿空气结合时，其中所含半径很小的氯离子对金属保护膜有穿透作用。盐和水的结合能使材料导电，因而使绝缘电阻降低，引起金属电蚀、金属化学腐蚀加速，破坏导线及封装壳体。霉菌在温度、湿度一般温度25~30℃，相对湿度在80%以上合适的环境条件下，繁殖产生比较迅速，其大量的分泌物会形成斑点，进而影响电子部件的外观及内在质量。 1.4污染物的影响 如果印制板及元器件缺乏保护而直接接触到各种杂质、污染物及水分，会直接造成印制板和元器件的表面漏电、短路、断路或形成腐蚀导致失效。据有关资料对电子产品现场故障数据统计表明，由温度、湿度和振动引发的故障约占总故障的80%。比较重要的环境影响因素是机械、化学和低热应力，而这三者的联合作用则影响更大。多数的故障机理与潜在的制造缺陷、腐蚀过程和机械裂纹有关，而潮湿是最重要的影响因素，应采取一切可能的方法把湿气从电子装置中排除。 2.提高电子部件可靠性的工艺方法 2.1清洗 电子部件在生产过程中难免会受到诸如焊剂残渣、硅脂、手汗、尘埃及其他杂质的污染。极性物质在湿气和盐雾作用下易形成电解质溶液，引起化学和电化学腐蚀非极性中的硅脂等物质进入接插件会造成接触不良。而清洗的主要目的就是要消除印制板上附带的有害溶剂、杂质、手汗、油脂等各种可能影响元器件性能的物质另外，清洁的表面有利于元器件的粘接固定和印制板的保形涂覆，提高固定和涂覆质量。因此清洗是提高电子装置可靠性的一项重要工艺。清洗工艺分为热清洗、冷清洗和水清洗等方式。 1）飞热清洗 热清洗即蒸气清洗，清洗剂加热形成蒸气层，待清洗工件作为冷却单元，蒸气在其表面凝结，冷凝液冲洗整个表面。冷却单元达到蒸气温度后，蒸气不再凝结，应取出工件。重复此过程达到清洗目的。热清洗的主要优点是由于冷凝蒸气不含杂质，是高纯溶剂，不会形成二次污染，同时能清洗到细小的空隙。工艺流程见图1。 清洗剂的选择应满足下列要求： a.对不同类型的污染物的溶解能力要强 b.对印制板及电子元器件具有化学惰性 c.在清洗过程中性质稳定 d.在清洗工艺条件下要使用安全、不易燃，无毒、无副作用 整个过程不能用裸手触摸，搬动时戴一次性手套。 对清洗结果的判定为目视印制板上应无溶剂、白粉和其他脏物，用清洁度测试仪测试每平方厘米板面氯化物不应超过3.3微克当量。 2）冷清洗 冷清洗是用装有清洗剂的清洗瓶对印制板进行冲洗和刷洗，目视检查不应有尘粒和其他脏物。冷清洗主要是对加热不能超过40℃的部件或有硅油、导热膏的印制板的清洗。 3）印制板