干冰處理切割側壁試驗

聚利平台注册試驗使用的干冰產生設備為 Cold jet,噴射速度范圍為 0~160 mm/s,噴射壓力范圍為 0~0.6 MPa,噴射角度范圍為 0~90。圖 1 為本實驗樣品的側面示意圖,塑封體樣品通過真空吸附固定不動,由于封裝體的切割分離過程只對其側壁表面噴附雜質,上表面基本不受影響,所以設定封裝體側壁表面為干冰作用面,干冰噴嘴與封裝體呈一定角度按照給定速度和路徑噴射干冰。實驗用封裝體塑封料的主要添加劑為二氧化硅, 質量分數為 80%,二氧化硅顆粒大小約為 25 ?m。整個封裝體中,環氧樹脂的厚度為 825 m。

聚利平台注册樣品印制電路板 PCB 中包含 8 層 Cu 布線,PCB 整體厚度為 0.32 mm,每層銅厚度為 0.02 mm。本實驗所用的系統級封裝體均采用相同的切割條件進行分離,保證干冰處理前封裝體表面原始狀態相同。

使用Keyence VR 2000 進行封裝體表面粗糙度測量,同時使用 Horiba EMAX 進行 EDX 成分分析以探究雜質去除情況。

塑封環氧樹脂、印刷電路板(PCB)銅層之間的填充材料都不含 Cu,但是在切割分離過程中會產生含 Cu 雜質粘附到切割側壁表面,所以實驗以 Cu 含量代表粘附到切割側壁的雜質含量。封裝體在切割時,PCB 的阻焊層會存在微小裂紋,阻焊層受到外力沖擊后有沿微裂紋方向裂開破損的風險,因此本實驗在研究干冰對封裝體側壁表面雜質去除能力的同時, 也要考慮對阻焊層的影響。阻焊層的破損程度與單位時間到達表面的干冰數量有關,影響干冰處理綜合效果的關鍵參數有噴射角度、清潔速度和噴射壓力。

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為了探究干冰處理對雜質去除量和阻焊層破損影響的規律,并獲得最優的處理效果,實驗采用單一變量法驗證:每組試驗樣本量為 5 件,分別對噴射壓力、噴射角度和清洗速度進行分析。噴射壓力主要影響作用到側壁上的干冰的速度和數量,保證其余參數不變的情況下,改變噴射壓力為 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 MPa,對相同初始狀態的側壁表面進行處理;干冰作用速度代表了干冰噴嘴單位時間移動的距離,主要影響單位時間內作用在切割側壁干冰數量,將移動速度(10~100 mm/s)分 10 組;噴射角度會影響干冰作用側壁沖擊力的方向與大小,將噴射角度(10~ 90)分 9 組進行試驗。對每組實驗樣品干冰處理后的表面雜質含量和粗糙度進行測量,并統計阻焊層破損的數量,通過 SEM 形貌分析各參數對表面處理的作用機理。