敏感器件为什么"怕"清洗
MEMS加速度计内部有微米级的机械结构,谐振梁的厚度只有几微米。清洗剂要是渗进封装缝隙,表面张力可能直接把结构拉变形。声表面波(SAW)器件的叉指换能器间距在亚微米量级,任何细微的腐蚀或沉积都会改变器件频率特性。高频连接器靠的是镀层保证接触电阻,清洗剂侵蚀了金镀层或镍底层,插损就会变大。
这些器件越来越精密,容错余量越来越小,清洗环节一不小心就成了隐形杀手。
测试方案怎么设计的
笔者选了三类器件做实测。
MEMS加速度传感器,量程±16g,谐振频率约10kHz。SAW滤波器,中心频率902MHz。SMA型射频连接器,镀金层厚度0.8μm。
清洗剂选了五款:改性醇基(A)、碳氢溶剂(B)、中性水基(C)、碱性水基(D)、卤代烃类(E)。
测试条件分两组:常温浸泡(25°C,30分钟)和超声清洗(40kHz,5分钟,液温40°C)。每组做完先目检外观,接着测电性能,密封性检测放到末尾。
实测结果:有些组合确实危险
MEMS加速度计
E品牌卤代烃在超声条件下导致零偏漂移从0.5mg增大到3.2mg,超出规格。常温浸泡影响小一些,但也有1.1mg的漂移。D品牌碱性水基超声后谐振频率偏移了120Hz,虽然没超规格但趋势不好。A、B、C三款对MEMS基本无影响,零偏变化都在0.3mg以内。
SAW滤波器
情况更微妙。B品牌碳氢溶剂超声后插入损耗从1.8dB增加到2.6dB,频率中心偏移约45kHz。拿电镜看叉指电极表面,发现边缘有轻微腐蚀痕迹。C品牌中性水基表现最稳,各项指标变化均在测量误差范围内。
SMA射频连接器
结果出乎笔者预料。E品牌卤代烃虽然清洗力强,但超声后镀金层出现了针孔,接触电阻从2mΩ升到8mΩ。A品牌改性醇基本无影响。
哪些组合要拉黑
整理下来,有几个高风险组合笔者建议直接排除:
卤代烃类加MEMS器件再加超声——微结构损伤风险极高,别碰。碱性水基加SAW器件——叉指电极腐蚀风险,即使常温浸泡也不建议。碳氢溶剂加SAW器件再加超声——插入损耗劣化明显。任何强溶剂加高频连接器加长时间超声——镀层损伤跑不了。
安全清洗的工艺建议
如果产线上必须清洗敏感器件,笔者的建议是这样的。
优先选中性水基或改性醇类配方。清洗方式上,敏感器件尽量用喷淋而不是超声,喷淋的机械冲击力可控得多。如果非用超声不可,频率选60kHz以上、时间控制在3分钟以内、温度别超过35°C。
清洗后立即用高纯氮气吹干,别让液体在器件表面自然挥发。残留的液痕往往比清洗前的污染还麻烦。
定期抽测电性能做趋势监控,一旦发现参数有偏离趋势,马上排查清洗工艺。
实话说,有些高价值敏感器件最好的"清洗"方式就是不清洗。设计阶段就做好污染控制,比后期补救强多了。
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