電(diàn)路(lù)闆(pǎn)組裝(zhuāng)中的清洗問題(tí)解(jiě)析
上傳時間(jiān)：2016-6-6 11:12:53 作者：昊瑞(ruì)電子
清洗的(de)理由
自(zì)實施(shī)蒙利特爾(ěr)議定(dìng)書後，免洗助(zhù)焊(hàn)劑被大多(duō)數電子制造廠(chǎng)使用(yòng)，電路闆組(zǔ)裝的(de)清(qīng)洗幾乎隻在(zài)軍工、航天(tiān)、醫療等高(gāo)可靠性電路闆(pǎn)上實施。但是(shì)随着電(diàn)子産(chǎn)品(pǐn)的小型化和(hé)功(gōng)能的多(duō)樣(yàng)化(huà)，i/o數量不斷(duàn)提高，元(yuán)器件(jiàn)間距變的(de)越(yuè)來越(yuè)微小，産(chǎn)品(pǐn)的應(yīng)用領域和(hé)使用(yòng)的自然(rán)環境不斷引深(shēn)拓展，免(miǎn)清洗助焊劑的相對可(kě)靠性受(shòu)到前(qián)所未(wèi)有的挑戰。原因是：本(běn)來在許多(duō)産品的免清洗(xǐ)制程(chéng)中，難免有(yǒu)部分(fèn)助焊(hàn)劑是沒有(yǒu)經過(guò)制程(chéng)回流(liú)焊接(jiē)時的回流(liú)高溫和波峰焊(hàn)接的錫波的高溫，也(yě)就(jiù)是(shì)，助焊(hàn)劑(jì)沒(méi)有經過使(shǐ)其能産生聚合(hé)反應的(de)高溫而(ér)還表現爲合成(chéng)樹脂(zhī)的特性，在(zài)潮(cháo)濕的(de)環境呈(chéng)現酸(suān)性的本質(zhì)，而對(duì)元(yuán)器件和(hé)pcb的焊(hàn)點産生腐(fǔ)蝕作用，這就是我們爲什麽總(zǒng)會看到一些免(miǎn)清洗産品在放(fàng)置一段(duàn)時間後其連接器pin針或(huò)者(zhě)pcb金手指(zhǐ)或定(dìng)位螺絲孔上常(cháng)常看(kàn)到銅綠的(de)原因。這些(xiē)免清(qīng)洗助焊(hàn)劑(jì)往往是在波峰焊接(jiē)時毛細現(xiàn)象或(huò)液體(tǐ)本身(shēn)的潤(rùn)濕力所(suǒ)作用，跑(pǎo)到焊錫沒能觸(chù)及的(de)地方，還有(yǒu)就是烙鐵焊錫(xī)時使用助(zhù)焊劑(jì)也難(nán)免擴散到(dào)焊點以外的區(qū)域。另外，免(miǎn)清洗(xǐ)助焊劑的(de)殘(cán)留(liú)物在(zài)潮濕的情(qíng)況下，表面離子殘留(liú)物會形成(chéng)樹枝狀(zhuàng)結晶體(tǐ)，而樹(shù)枝狀結晶(jīng)體往往會(huì)引起(qǐ)電氣遷(qiān)移造成(chéng)短路，再者在免(miǎn)清(qīng)洗(xǐ)助焊劑中(zhōng)常常包裹(guǒ)着從錫膏中(zhōng)遊離出(chū)來的(de)錫球，這些錫球(qiú)一(yī)般不經(jīng)過清洗是很難(nán)清除(chú)的，這對于越來越小(xiǎo)的電氣間距(jù)是個麻(má)煩……，上述諸(zhū)多因(yīn)素迫使清洗的(de)回歸是一種必(bì)然的結果(guǒ)。
清洗的目的(de)
将pcba的助焊劑殘留(liú)焊膏(gāo)、錫球(qiú)、雜質、灰塵、油漬等(děng)有害污(wū)染清除；爲(wèi)消除腐、蝕靜電(diàn)損害(hài)；提高(gāo)産(chǎn)品的使(shǐ)用壽命(mìng)；更(gèng)好地(dì)滿足客(kè)戶不斷提出的(de)高質量(liàng)和高可靠性的要求……。
傳統(tǒng)清洗(xǐ)不再适應
先來了解一下傳統(tǒng)的清洗方法在清洗(xǐ)時的(de)局限(xiàn)性吧，或(huò)許有人(rén)會問，既然免清(qīng)洗助焊劑(jì)不可靠了，那是否還是回歸(guī)早先的水溶(róng)性助(zhù)焊劑或是溶劑(jì)型助(zhù)焊劑(jì)的使(shǐ)用？回(huí)答是否定(dìng)的，先(xiān)不說(shuō)清(qīng)洗(xǐ)成本(běn)的問(wèn)題，更要考慮的是可靠性(xìng)和環境保護的(de)問題。還是先來(lái)說說環境(jìng)的問題吧(ba)，傳統(tǒng)的水溶性助焊劑的(de)清洗後(hòu)的的大(dà)量廢(fèi)水排(pái)放是(shì)個令人(rén)頭(tóu)痛的(de)問題(tí)，必須經過(guò)廢水處理才能(néng)排放，中(zhōng)國(guó)的(de)環境政(zhèng)策想必大(dà)家都已經感覺到了(le)，而(ér)傳統的(de)溶(róng)劑清洗(xǐ)其對(duì)環境(jìng)的影(yǐng)響更(gèng)是有過之(zhī)而無不及，早(zǎo)已經被(bèi)環境法規否定(dìng)……。再說(shuō)清洗效果(guǒ)的問(wèn)題：随着元(yuán)器件(jiàn)的尺寸微(wēi)型化，微(wēi)型bga，csp,qfn等元(yuán)器件(jiàn)的普遍使(shǐ)用，微小的元件(jiàn)間距(jù)和元(yuán)器件(jiàn)與pcb的間(jiān)隙(xì)不斷(duàn)下降(jiàng)爲清洗的(de)效果帶來(lái)困難(nán)和麻(má)煩，已經不(bú)是傳統的清洗(xǐ)所能(néng)達到(dào)的，而傳統清洗型助焊劑(jì)的殘留存(cún)在是任何産品(pǐn)都不能接受的，因此(cǐ)一(yī)種(zhǒng)高效(xiào)安全的(de)解決方(fāng)案變得尤爲重(zhòng)要和(hé)迫切。
清洗(xǐ)的挑(tiāo)戰
随着(zhe)電路闆的元(yuán)器件(jiàn)密度的(de)不斷提高和(hé)元器(qì)件的(de)微型化，免(miǎn)清洗技術顯得(dé)有(yǒu)些(xiē)乏力。高密度使得元(yuán)器件的間(jiān)距和(hé)空間(jiān)有限，同時産生了更(gèng)大的(de)電(diàn)子場。清(qīng)洗成(chéng)爲(wèi)一(yī)種滿(mǎn)足最先(xiān)進技術(shù)的唯(wéi)一(yī)可行方(fāng)案(àn)，但(dàn)對于倒裝(zhuāng)芯片(piàn)﹑qfn﹑micro bga 和小型(xíng)片(piàn)式阻容(róng)元(yuán)器件，其下面的助焊劑殘留(liú)去除起(qǐ)來(lái)相(xiàng)當的困難(nán)；無鉛化的制程使得(dé)助焊(hàn)劑要(yào)求有更高的樹脂或(huò)松香的含(hán)量，這(zhè)樣會使得助焊(hàn)劑(jì)在(zài)小空間堆積更爲嚴(yán)重，使(shǐ)得清洗劑滲透(tòu)困難重重(zhòng);再者就是更高(gāo)的無鉛溫(wēn)度和(hé)多次回流(liú)過程(chéng)使得(dé)助焊劑殘(cán)留清(qīng)洗起來更(gèng)加困難。綜(zōng)合上(shàng)述因(yīn)素，電子(zǐ)組(zǔ)裝産品的清洗(xǐ)越來越(yuè)不容易(yì)，這就(jiù)要求(qiú)有更(gèng)好的(de)清潔(jié)效果(guǒ)的清洗材(cái)料來解決(jué)這些清洗(xǐ)困難﹑耐(nài)清洗産品的清洗(xǐ)難題(tí)，對于(yú)清(qīng)洗材料(liào)和清洗工藝條(tiáo)件無疑是(shì)個挑戰，這就要求清(qīng)洗劑(jì)要進(jìn)行化(huà)學方(fāng)面的創新(xīn)，清洗設備(bèi)和清洗工藝方(fāng)面也要不斷改進。
新(xīn)型的(de)清洗劑
科(kē)技的(de)發展給我(wǒ)們帶(dài)來(lái)了(le)更(gèng)好(hǎo)的解決辦(bàn)法，一(yī)
類新(xīn)型(xíng)的水基(jī)型清(qīng)洗劑采用剝離的原理，使(shǐ)用微相技術把污染物(wù)從(cóng)清洗(xǐ)件表面剔(tī)除下來，再(zài)将污染物(wù)轉移至周圍的(de)水相(xiàng)中。這種(zhǒng)清(qīng)洗劑的機(jī)理是：經過(guò)加(jiā)熱或擾(rǎo)動（如(rú)噴淋等）形(xíng)成微相，微相剝(bāo)離污染物，被剝離的污(wū)染物又(yòu)可輕易地被過(guò)濾出(chū)來，這就使得(dé)清洗(xǐ)液有很長的壽命(mìng)周期(qī)，而且(qiě)這類清洗(xǐ)劑無表面活性(xìng)劑和(hé)無固(gù)态物(wù)的(de)配方，使(shǐ)得清(qīng)洗件幹燥(zào)後(hòu)不(bú)會有殘留物。與(yǔ)傳統的清潔劑(jì)（表面(miàn)活性劑清(qīng)洗劑）相比有：使用壽命(mìng)長——不(bú)會(huì)因靠表(biǎo)面活性劑和(hé)污(wū)染物的(de)永久結合(hé)導緻(zhì)溶液(yè)中的(de)有效(xiào)成分逐漸減少(shǎo)而壽(shòu)命縮短，隻(zhī)要經過簡單的(de)沉澱和(hé)過濾便(biàn)可重新利用；清(qīng)洗後(hòu)安全可靠——不會因(yīn)表(biǎo)面活(huó)性劑在(zài)清(qīng)洗件(jiàn)表面(miàn)的殘留而(ér)引起(qǐ)可靠(kào)性的(de)擔憂，成本低——清洗劑耐用(yòng)且不(bú)需要廢液(yè)處理(lǐ)的費(fèi)用……
清洗的(de)工藝(yì)問題
有了(le)新型的清洗劑(jì)爲基礎，清洗工程因此變(biàn)得簡單多(duō)了(le)，可較爲(wèi)輕松的去實現(xiàn)，爲使(shǐ)清(qīng)洗(xǐ)工程(chéng)更清(qīng)晰(xī)化，接下(xià)來就清洗(xǐ)的工(gōng)藝問題加以解(jiě)釋。先來(lái)了解 清(qīng)洗的工藝決(jué)定(dìng)要素：a）清洗劑的性質；b) 清洗設備(bèi)的清潔能(néng)力；c)助(zhù)焊劑的(de)選配；d)基(jī)闆材(cái)料與清洗(xǐ)劑的(de)兼容性等(děng)。下面(miàn)就這幾大工藝要素(sù)分别(bié)加以闡述，以便(biàn)對清(qīng)洗工藝有(yǒu)個較爲全(quán)面的(de)了解(jiě)。
a) 清(qīng)洗劑的(de)性質要求：1.能與(yǔ)助焊(hàn)劑殘留物(wù)種類相匹配，做(zuò)到有效地(dì)清潔(jié)幹淨清洗(xǐ)件表面的(de)助焊(hàn)劑殘留物，而(ér)不(bú)會留(liú)下污(wū)染，滿足電路闆的清洗要(yào)求。2.與清洗基闆(pǎn)和元器件(jiàn)材料(liào)兼(jiān)容能力強，做(zuò)到達到清潔幹(gàn)淨的同時(shí)又不(bú)會和基闆或組(zǔ)件的材(cái)料發生(shēng)反應，留下不良(liáng)或疵點。3.能有效滲透，表面(miàn)張力(lì)低，小(xiǎo)的表面能(néng)夠使得清(qīng)洗劑(jì)能夠(gòu)滲透到任(rèn)何有助焊劑殘(cán)留的地方，qfn等類(lèi)型的元器件的普遍使(shǐ)用(yòng)，給清洗劑的(de)可(kě)滲透(tòu)性提出了更高(gāo)的要求。4.滿足法(fǎ)規的要求 （---voc，---bod/cod/rohs ）5.穩定(dìng)性好(hǎo)，抗氧化，溶(róng)解(jiě)性好，不産生(shēng)大量(liàng)泡沫(mò)。6.清洗(xǐ)時清(qīng)潔劑的溶(róng)度合(hé)理，其實，一個優良的(de)清洗劑還應(yīng)具(jù)備清洗時的溶度越低越好，在(zài)一個(gè)較低(dī)的(de)溶度範(fàn)圍内能達到一個理想的效果(guǒ)，這使清洗劑的工藝窗(chuāng)口(kǒu)更寬(kuān)廣。7.還有就是在(zài)清洗時(shí)溫(wēn)度“适中”，以滿足大多數清(qīng)洗設備的(de)加熱能(néng)力要求(qiú)，合适的(de)溫度能(néng)增強清洗劑的清(qīng)洗能力。8.是清(qīng)洗的速度快，能迅速溶解或剝離助焊劑殘留(liú)物，達到(dào)快速清(qīng)洗的結(jié)果。
b) 清洗設備的(de)要求：1.能提供足以清洗到位的(de)機械能(néng)，清洗到最爲困(kùn)難敏感的區域(yù)，随着現代(dài)電子制造(zào)技術的飛速發展，元件之間的間隙不斷縮(suō)小(xiǎo)，元件和基(jī)闆的(de)間隙不斷(duàn)下降，有的已經(jīng)到了(le)2mil以(yǐ)下了，還(hái)有就是無(wú)鉛制程(chéng)中的高溫和(hé)高聚合度(dù)的(de)助(zhù)焊劑殘留(liú)，沒有(yǒu)足夠的機械能量是(shì)無法(fǎ)清潔(jié)到(dào)或清潔幹淨這些(xiē)頑垢的。定向噴(pēn)射(shè)時足夠(gòu)的噴射壓力是(shì)清洗的一個關(guān)鍵(jiàn)點(diǎn)。噴嘴的設(shè)計和噴嘴的合理結構也成爲(wèi)設備設(shè)計(jì)時不(bú)可忽(hū)略(luè)的考慮(lǜ)。2.能(néng)夠提供(gòng)足以(yǐ)清洗(xǐ)幹(gàn)淨的清(qīng)洗時間，怎(zěn)樣才(cái)能有足夠的時(shí)間去清洗某一(yī)種有清潔(jié)度要(yào)求的産品(pǐn)，同(tóng)時(shí)又不會(huì)有時間(jiān)的浪費(fèi)，除了清洗實(shí)驗測定結果後，嚴(yán)格(gé)制定(dìng)清洗(xǐ)的工(gōng)藝參(cān)數外，在制(zhì)程中(zhōng)的實時檢(jiǎn)測爲(wèi)産品的清潔度(dù)保證和資源又(yòu)不至浪費(fèi)是(shì)一個明(míng)智(zhì)的(de)手段(duàn)。3.清洗液的溫度控制是清洗工(gōng)藝的一個(gè)關鍵(jiàn)點，在清洗(xǐ)時清(qīng)洗劑的溫(wēn)度對(duì)清洗(xǐ)效(xiào)果是直接的，前面(miàn)已經(jīng)提到加(jiā)熱(rè)是清(qīng)洗劑形成(chéng)微(wēi)相(xiàng)的條(tiáo)件(jiàn)，由(yóu)此可(kě)知溫度(dù)對清洗效能(néng)的重要，因(yīn)此控制在一個(gè)合适的溫度範(fàn)圍内的清(qīng)洗是(shì)很有(yǒu)必要(yào)的。4.清(qīng)洗液(yè)的濃(nóng)度控制也(yě)是影響産(chǎn)品清洗效(xiào)果的重中之重，一個(gè)精确控制的濃(nóng)度爲(wèi)清洗工藝(yì)的穩定提(tí)供保證，也是穩定清(qīng)洗成本的(de)關鍵(jiàn)所在。5.幹(gàn)燥過程的自(zì)動化的實(shí)現使得清洗工(gōng)作變得簡便。6.滿足各(gè)類清洗劑(jì)的要求(qiú)是(shì)設備(bèi)的适(shì)應性的特(tè)點，耐腐蝕(shí)性成(chéng)爲設備使用(yòng)壽命和适(shì)應範圍(wéi)的一個(gè)重要考(kǎo)慮。7.安(ān)全是必須的。8.強(qiáng)勁、操作簡(jiǎn)便成爲設(shè)備生(shēng)産者爲大(dà)批量(liàng)清潔工(gōng)作而不(bú)可缺少的(de)設計。9.清洗劑(jì)的循環使用，使得産品(pǐn)的清洗成(chéng)本變得可以接受，怎樣才(cái)能使清洗(xǐ)液(yè)充分回(huí)收，最(zuì)大限度的(de)控制(zhì)成本(běn)，直接(jiē)影響到設備的(de)性價(jià)比。
c) 助焊劑(jì)的選擇：或(huò)許有人說(shuō)我們要選的是(shì)清潔掉助(zhù)焊劑的清(qīng)潔劑，爲何(hé)反過來要我們(men)重新去評(píng)估适(shì)合清(qīng)洗的助焊(hàn)劑？這(zhè)不是(shì)問題(tí)複雜化？其(qí)實，清洗工(gōng)程本來就不簡單(dān)，有(yǒu)時少(shǎo)數的助焊劑(jì)型(xíng)号難以(yǐ)選(xuǎn)配到有效(xiào)清潔的清(qīng)潔劑(jì)，在完全滿(mǎn)足焊接的前提(tí)下，選擇助焊劑(jì)以匹(pǐ)配清洗劑有時不失爲一(yī)個最(zuì)爲簡單和(hé)明智的做(zuò)法。有時候針對特定(dìng)的産品，可(kě)選擇(zé)的清潔劑(jì)不多(duō)，因要達到(dào)理想的清洗效果而(ér)進行(háng)助焊劑的(de)選擇的情況也(yě)就難免(miǎn)會出現(xiàn)，等等(děng)。在選擇助焊劑(jì)時我(wǒ)們要(yào)考慮的主(zhǔ)要方(fāng)面：焊(hàn)接(jiē)是否理(lǐ)想，清(qīng)潔(jié)是否徹(chè)底，清洗效率是否夠(gòu)高，綜合成(chéng)本是否最低?
d)基闆材料與(yǔ)清洗(xǐ)劑的(de)兼容性，因(yīn)爲清(qīng)潔劑的選擇(zé)不(bú)隻是(shì)考慮(lǜ)是否(fǒu)能夠較好(hǎo)地清潔助(zhù)焊劑，同時(shí)還要考慮與基材的兼容性(xìng)問題，一個強(qiáng)勁的清潔劑是(shì)否對清潔(jié)件上(shàng)的金屬、塑料、黑(hēi)色鍍(dù)膜、标(biāo)記、塗(tú)料、标簽、膠(jiāo)黏劑等是否有腐蝕(shí)，産生産品(pǐn)疵點(diǎn)？這是一個工藝(yì)工程(chéng)師要認真(zhēn)評估和慎重考(kǎo)慮的。
總之，一個好的(de)清洗必須(xū)滿足(zú)的條件是：合适的清洗劑，優良(liáng)的(de)清洗設(shè)備，合理的工藝(yì)參數，經濟(jì)的清(qīng)洗成本，達(dá)到完(wán)美的清(qīng)潔(jié)效果(guǒ)……清(qīng)洗(xǐ)輕松實現(xiàn)！
