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李杨
〔河南万象通信〔760厂〕,河南,乡,453059〕
摘要:焊接是在电子设备的生产中重要的步骤,焊接后必需进展清洗才能保证电子设备的牢靠性、电气指标和工作寿命。本文介绍了电路板焊接后的几种清洗技术与它们的特点和适用性。
关键词:PCB、CFC、ODS、清洗工艺
CleanTechniqueafterTheSolderingofPCBLiYang
〔,Henan,Xinxiang,453059〕
Abstract:Thesolderisanimportantstepintheproductionofelectronicequipments,cleanaftersoldercanoffertheguaranteeofthedependability,functionandworklife.
ThisarticleintroducedthecleantechniqueandtheircharacteristicsandapplicabilityofthePCB.
Keywords:PCB、CFC、ODS、cleantechnique
电子产品焊接后的清洗效果,直接影响到该产品的牢靠性、电气指标和工作寿命。因此印制电路板的清洗方法,日益受到电子设备生产企业的重视,成为电子装联中保证牢靠性的一道重要工序。清洗实际上是一种去污染的工艺,为了正确选择清洗材料以及确定清洗工艺和清洗设备,必需对影响清洗的各种因素、污染物类型和有关清洗理论有全面的了解。
PCB焊接过程中引入的污染按性质和清洗对策可分为以下三类:
1、极性污染物,主要为卤素活化剂、手汗中的盐分、酸等,这些物质可导致导体之间绝缘电阻降低,在湿热状态下还会腐蚀线路。这类污染应承受极性溶剂溶解清洗。
2、非极性污染物,主要为焊接后焊剂中残留的非极性污染物,包括松香、树脂、手汗中的油脂等,这些物质会影响测摸索头的良好接触,并使保护涂层的附着力气降低。这类污染应承受非极性溶剂溶解清洗。
3、物理颗粒污染物,主要有灰尘、反响产物〔不溶物〕、焊料小球等杂质。这类污染一般承受机械方法,如加压冲洗、超声波等方式清洗。〔由于电子产品的特别性,超声波的使用,要依据电子元器件的具体状况来定。〕
由于PCB板上的污染物是三类物质都有,因此清洗时要实行一种可将它们都除去的方法或流程。常用的有:
CFC-113中参与醇类,组成共沸物〔组成中含有极性溶剂和非极性溶剂〕,进展超声或喷淋的方法。
先用溶剂清洗,后用纯水漂洗的半水清洗法。
在纯水中参与可溶解非极性污染物的皂化剂、外表活性剂等,进展超声或喷淋的水基清洗方法。
随着环保要求的提高,又开发出水溶性焊料、焊剂和免洗焊料、焊剂,相应又消灭全使用纯水的水清洗法和不进展清洗的免清洗处理方式。可见,清洗主要依据焊料、焊剂的选用而相应的分为溶剂型、半水型、水型、免洗四大类。
现阶段是各种清洗方法并存的时期,电子行业的工艺技术人员,应当了解清洗技术的特点和进展方向,依据自己产品的具体要求和企业特点选择不同的清洗方法,以保证产品的牢靠性。
溶剂清洗
这类溶剂指的是非水型溶剂。
ODS类物质溶剂清洗
这类物质包括CFC-113、1,1,1-三***乙烷等ODS〔消耗大气臭氧层物质溶剂〕,常用的是CFC-113。由于它们性能稳定,适合范围广,清洗效果好,可操作性好,易于回收,曾被我国很多单位广泛使用或现在仍有使用,是多年来电子产品电路板清洗的主要溶剂。但由于其破坏大气臭氧层,国际上已打算全面制止此类溶剂的使用。作为“蒙特利尔议定书”的缔约国,我国已规定将在2023年全面制止此类溶剂的使用,因此这种清洗方法将很快被淘汰。
替代ODS的溶剂清洗
目前CFC清洗的替代方法已有好几种,其中HCFC、HFC清洗溶剂是人们争论开发出ODP值〔消耗大气臭氧层潜能值〕很低或为0的含***溶剂,其特点是:使用该溶剂的产品呈枯燥性;材料、元件有很好的相溶性;无易燃危急;性能与CFC相像,和现在的CFC-113清洗设备完全兼容,对臭氧层的破坏系数仅为CFC的格外之一至几格外之一或无破坏性,其清洗方法与原CFC-113相近,原有的工艺设备根本上可以兼容,不需变动,被认为是目前过渡阶段推举的替代物,清洗的效果到达CFC-113的清洗水平,清洗后杂质、离子残留物低于CFC水平,对外表绝缘电阻无不良影响。缺点是:HCFC这种清洗溶剂虽然对大气层的破坏性很低,但还是起到了破坏作用,此类清洗溶剂及清洗工艺方法也将渐渐被淘汰,故只能作为一种清洗用的过渡物质。而HFC虽然对臭氧层没有破坏作用,但温室效应系数较高,因此也属于受控物质。
另外,在电子工业中常见的非ODS清洗剂是醇类,优点是清洗松香焊剂效果格外好,与电子元器件所用材料相容性好,但由于它们的较易燃烧和爆炸,限制了它们的广泛使用。
很多大企业也开发了多种非ODS的溶剂清洗剂投入使用,如杜邦公司的Vertrel系列产品等,为一些ODP值为0的溶剂共沸物,其中有适合PCB清洗的种类,可以使用CFC-113的清洗设备。但是,迄今为止,还没有一种替代物在适用范围和清洗效果上,都能和CFC-113相像的。所以,人们正在争论一种对环境无影响,又能完全取代***立昂的清洗剂。
非水溶剂清洗的设备与留意事项
溶剂清洗的设备一般为多槽式清洗机,可以完成浸洗〔或附加超声波〕、手工喷淋、漂洗、气相清洗和冷凝回收等功能。
非水溶剂清洗的留意事项主要有
留意溶剂的污染性、可燃性、毒性等性质,慎重选用。
充分利用材料的可回收性,尽量节约使用。
非水型溶剂清洗工艺路线
对于低沸点溶剂可选用:溶剂浸洗(可附加超声)→溶剂喷淋→汽相漂洗→枯燥
对于较高沸点溶剂可选用:溶剂浸洗(可附加超声)→溶剂漂洗→干净溶剂喷淋→枯燥
半水清洗
半水清洗特点
先由溶剂分解松香、油脂杂质,后用水清洗极性污染和漂洗溶剂,由于这两种清洗工艺在一个设备内完成,故合称为半水清洗。工艺包括两个局部:
溶剂清洗:通过溶剂洗涤、乳化,清洗去除印制板上焊剂的残渣和有机污染物。这种溶剂要具有对非极性污染较好的溶解力,同时与水有较好的相容性,以利于下一步水漂洗。
水漂洗:用去离子水除去离子污染物和溶剂洗涤时留下的清洗剂。
半水清洗格外适合松香类焊剂、焊膏和经过波峰焊和再流焊后的SMA的清洗,过程把握简洁,不需要简洁的把握就可以保持化学平衡。半水清洗溶剂一般属于可燃溶剂,但闪点较高,使用上比较安全。有的溶剂中添加少量水和外表活性剂制成乳化剂,既降低可燃性又可使漂洗更加简洁。溶剂分萜烯类、烃类溶剂等,目前常用的萜烯EC-7就是联合国环保署推举的替代CFC-113清洗的商品之一。
半水清洗工艺设备与留意事项
目前半水清洗设备有在线清洗机和批量清洗机两类,在线清洗主要承受喷射方式,传送电路板组装件的数量大,适合高产量的印制板组件组装单位使用。批量清洗机承受超声、离心和喷射等方式,它的产量小,适合中低产量的印制板组件组装厂使用。
半水清洗由于使用清洗剂各不一样,导致这种工艺的多样性,所以对不同的半水清洗工艺要使用相应的设备。不管哪种工艺设备均要求有某种机械鼓舞,目的是加强半水清洗溶剂与印制板的相互接触、碰撞,使清洗更加有效。用来加强清洗的四种措施为:喷淋、溶剂槽内流淌、在浸液下加压喷射和超声波。
半水清洗工艺有以下几点需要留意:
1、对于可燃溶剂,在以喷射方式使用时,必需有相应的保护措施〔如氮气环境保护〕。
2、废水处理要考虑,枯燥步骤要牢靠。
3、对于有些溶剂有有害气味或属于挥发物质,应加强通风等措施。
4、漂洗水的电阻率必需到达产品的要求,一般从100K到1兆,特别产品要求更高。
半水清洗工艺流程
半水清洗工艺流程为:溶剂或乳化剂清洗〔附加喷射、超声〕→水漂洗〔两道〕→热风枯燥附属设备包括纯水制备、废水处理等。
水清洗
水清洗特点
水清洗方法又可分为以下两大类:
在纯水中参与皂化剂、外表活性剂的水基清洗方式,可以对松香焊剂、油污、离子污染等进展清洗。
使用纯水对水溶性焊料、焊剂进展清洗的纯水清洗。其清洗特点有以下几点:
安全性好
配方组成自由度大,清洗范围广,对极性和非极性污染物都有良好的清洗效果
价格低,原料易得
允许使用超声波的状况下,洗涤效果更好。
水清洗工艺设备与留意事项
水清洗工艺设备主要由制纯水、清洗、废水处理三类设备组成。
水清洗设备分为以下三类:批次式水清洗设备,在一个清洗室内完成清洗、漂洗、枯燥等步骤,适合中小批量和多品种、小批量生产使用;多槽式清洗设备,一般有四个槽,分别完成清洗、漂洗、吹干的步骤,一般有附加枯燥箱完成最终枯燥任务,可以手工操作或机械传送;在线式多槽清洗机,PCB由可调速大网隙传送带输送,整个机器内部一般有四个洗涤区域,两道风刀和热风枯燥区域组成,并具有水加热功能,分别完成预洗、漂洗、切风、枯燥的过程。在线式多槽清洗机可以与前面的波峰焊、再流焊组成线上清洗,也可作为独立单元对经过手工补焊的印制板进展清洗。
由于电子设备对离子污染格外敏感,所以对清洗用水的要求格外高。具体要求是:
预洗和清洗可用软化水,或使用软化水配制成清洗液;
漂洗应用去离子水;
去离子水的等级应依据产品的要求来选择;一般状况下可用电阻率为50K~100K的纯水,对质量性能要求较高和外表涂敷的产品应选用1兆~18兆的纯水。
制纯水设备以自来水为原料制水,一般包括粗滤、细滤、去离子装置,去离子装置又分为电渗析、离子交换树脂、反渗透三种方法,具体使用要依据进水水质和用户所要求出水电阻率水平来设计方案。
清洗废水假设达不到国家的排放标准,必需经过污水处理达标后才能进展排放。假设能作到污水处理后,废水再生循环利用,对环境就不造成污染。污水处理设备应依据污水的污染物组成进展设计,一般都包含以下功能:过滤或沉淀颗粒物、去除油性污染、化学法沉淀金属离子、中和等。
由于使用水为清洗主要材料,所以在使用中必需留意以下几点:
水质要保证达标,不能在清洗过程中因水质问题而引入的污染。
枯燥要充分,否则对以后的保存、防护涂覆都有影响。
针对焊剂、焊料不同,可选用皂化水洗、纯水洗。
由于水洗不如溶剂清洗的宽容度高,因此,对工艺把握相应要求较严格,如水温、压力、走带速度、皂化剂含量等应综合考虑。同时,清洗效果与印制板的装联密度也有确定的相关性。
水清洗工艺流程
水清洗工艺流程为:纯水或水基皂化液→水洗→切风→纯水漂洗→纯水漂洗→切风
-热风枯燥
附属设备包括纯水制备、废水处理等。
免清洗工艺
免清洗特点
免清洗技术是指在焊接后,不用任何溶剂进展清洗,直接进入下道工序的技术。是实现完全淘汰
ODS的最正确途径。