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PCB印刷电路板清洗技术工艺

发表日期:2015-08-18??? [0人阅读]

目前清洗印制电路板采用的都是非ODS清洗工艺,与传统清洗PCB印制电路板的方法相比,更注重是环保性。传统清洗技术只要是使用三氟三氯乙烷(CFC-113)与少量乙醇或异丙醇组成的混合剂对电路板上的残留物进行清洗,虽然其效果很好,但是CFC-113对大气臭氧层有破坏作用,已经逐渐被禁止使用。常用非ODS清洗方法包括水基清洗、半水基清洗、溶剂清洗,还有不进行清洗的免清洗工艺。选择哪一种清洗方法,可根据自身电子产品和重要性、清洗质量要求和工厂实际情况来决定。

一、水基清洗技术

水基清洗技术是今后清洗技术的发展方向,须设置纯净水源和排放水处理车间。它以水作为清洗介质,并在水中添加表面活性剂、助剂、缓蚀剂、螯合剂等形成一系列以水为基的清洗剂。并可针对印制电路板上不同性质污染的具体情况,在水基清洗剂中添加剂,使其清洗的适用范围更宽。水基清洗剂对水溶性污垢有很好的溶解作用,再配合加热、刷洗、喷淋喷射、超声波清洗等物理清洗手段,能取得更好的清洗效果。

水基清洗工艺流程包括清洗、漂洗、干燥三个工序。首先用浓度为2%-10%的水基清洗剂配合加热、刷洗、喷淋喷射、超声波清洗等物理清洗手段对印刷电路板进行批量清洗然后再用纯水或离子水(DI水)进行2-3次漂洗,最后进行热风干燥。

典型的水基清洗工艺流程

典型的水基清洗工艺流程

其清洗工艺特点是:

1)安全性好,不燃烧、不爆炸,基本无毒;

2)清洗剂的配方组成自由度大,对极性与非极性污染物都容易清洗掉,清洗范围广;

3)多重的清洗机理。水是极性很强的极性溶剂,除了溶解作用外,还有皂化、乳化、置换、分散等共同作用,使用超声比在有机溶剂中有效得多;

4)作为一种天然溶剂,其价格比较低廉,来源广泛。

水清洗的缺点是:

1)在水资源紧缺的地区,由于该清洗方法需要消耗大量的水资源,从而受到当地自然条件的限制;

2)部分元件不能用水清洗,金属零件容易生锈;

3)表面张力大,清洗细小缝隙有困难,对残留的表面活性剂很难去除彻底;

4)干燥难,能耗较大;

5)设备成本高,需要废水处理装置,设备占地面积较大。

二、半水清洗技术

半水清洗主要采用有机溶剂和去离子水,再加上一定量的活性剂、添加剂所组成的清洗剂。在大多数半水基清洗剂的配方中还含有水,但由于水的含量水多(仅占5%-20%),所以从外观看半水基溶剂与溶剂清洗剂一样都是透明、均匀的溶液。该类清洗介于溶剂清洗和水清洗之间。与一般溶剂清洗剂不同的是半水基清洗剂使用的有机溶剂的沸点比较高,所以挥发性低不必像溶剂清洗剂那样在封闭环境下进行清洗,而且在清洗过程中不须经常更换清洗剂只须适当补充清洗剂量即可。这些清洗剂都属于有机溶剂,属于可燃性溶剂,闪点比较高,毒性比较低,使用上比较安全,但是须用水进行漂洗,然后进行烘干。有些清洗剂中添加5%~20%的水和少量表面活性剂,既降低了可燃性,又可使漂洗更为容易。

半水基清洗工艺流程包括清洗、漂洗、干燥三个工序,清洗工序往往配合使用超声波清洗以提高清洗效果减少清洗时间,由于使用超声波会提高清洗剂温度,所以需要注意严格控制好清洗温度,不得超过清洗液的闪点(一般清洗温度控制在70℃以下)

典型的半水基清洗工艺流程式

典型的半水基清洗工艺流程式

半水基清洗工艺特点是:

1、对各种焊接工艺有适应性强,所以使用半水清洗工艺不必改变原有的焊接工艺;

2、清洗能力比较强,能同时除去极性污染物和非极性污染物,洗净能力持久性较强;

3、与大多数金属和塑料材料相容性好,与溶剂清洗剂相比不易挥发使用过程中蒸发损失小

4、清洗和漂洗使用两种不同性质的介质,漂洗一般采用纯水;

5、漂洗后要进行干燥。

该技术不足之处在于废液和废水处理是一个较为复杂和尚待彻底解决的问题。

三、免清洗技术

免清洗工艺是指通过对印制电路板和电子元器件等原材料的质量控制、工艺控制,替代工艺具有改造成本代、生产运行成本低、对环境友好等特点。对于自动程度较高、生产规模较大、焊后产品可靠性能指标要求不太高的企业最适合改用免清洗工艺。而且改用免清洗工艺节省了清洗设备、清洗剂等费用,可使运行费用大大降低。 

在焊接过程中采用免清洗助焊剂或免清洗焊膏,焊接后直接进入下道工序不再清洗,免清洗技术是目前使用最多的一种替代技术,尤其是移动通信产品基本上都是采用免洗方法来替代ODS。目前国内外已经开发出很多种免洗焊剂,国内如北京晶英公司的免清洗焊剂。免清洗焊剂大致可分为三类:

1)松香型焊剂:再流焊接使用惰性松脂焊锡(RMA),可免洗。

2)水溶型焊剂:焊后用水清洗。

3)低固态含量助焊剂:免清洗。

免清洗技术具有简化工艺流程、节省制造成本和污染少的优点。近十年来,免清洗焊接技术、免清洗焊剂和免清洗焊膏的普遍使用,是20世纪末电子产业的一大特点。取代CFCs的最终途径是实现免清洗。

四、溶剂清洗技术

溶剂清洗主要是利用了溶剂的溶解力除去污染物。采用溶剂清洗,由于其挥发快,溶解能力强,故对设备要求简单。根据选用的清洗剂,可分为可燃性清洗剂和不可燃性清洗剂,前者主要包括有机烃类和醇类(如有机烃类、醇类、二醇酯类等),后者主要包括氯代烃和氟代烃类(如HCFC和HFC类)等。

典型的溶剂清洗工艺流程

典型的溶剂清洗工艺流程

HCFC类清洗剂及其清洗工艺特点:

这是一种含氢的氟氯烃,其蒸发潜热小、挥发性好,在大气中容易分解,破坏臭氧层的作用比较小,属于一种过渡性产品,规定在2040年以前淘汰,所以,我们不推荐使用该类清洗剂。

其存在的问题主要有两个:一是过渡性。因为对臭氧层还有破坏作用,只允许使用到2040年;二是价格比较高,清洗能力较弱,增加了清洗成本。

氯代烃类的清洗工艺特点:

氯代烃类如二氯甲烷、三氯乙烷等也属于非ODS清洗剂。其清洗工艺特点是:

1)清洗油脂类污物的能力特别强;

2)象ODS清洗剂一样,也可以用蒸气洗和气相干燥;

3)清洗剂不燃烧、不爆炸,使用安全;

4)清洗剂可以蒸馏回收,反复使用,比较经济;

5)清洗工艺流程也与ODS清洗剂相同。

但是,其缺点一是氯代烃类的毒性比较大,工作场所的安全问题需特别注意;二是氯代烃类与一般塑料、橡胶的相容性差;三是氯代烃类在稳定性上比较差,使用时一定要加稳定剂。

烃类清洗工艺特点:

烃类即碳氢化合物,过去把通过蒸馏原油而得的汽油、煤油作为清洗剂使用。烃类随碳数的增加而闪点提高,增加了安全性,但是干燥性不好;干燥性好的,使用上又不太安全,故两者十分矛盾。当然,作为清洗剂应尽量选用防火安全性好的、闪点比较高的清洗剂。其清洗工艺特点是:

1)对油脂类污物清洗能力很强,洗净能力持久性强,且表面张力低,对细缝、细孔部分清洗效果好;

2)对金属不腐蚀;

3)可蒸馏回收,反复使用,比较经济;

4)毒性较低,对环境污染少;

5)清洗与漂洗可用同一种介质,使用方便。

烃类清洗工艺的缺点,最主要的是安全性问题,要有严格的安全方法措施。

醇类清洗工艺特点:

醇类中乙醇和异丙醇是工业中常用得有机极性溶剂,甲醇毒性较大,一般仅做添加剂。醇类清洗工艺特点是:

1)对离子类污染物有很好的溶解能力,清洗松香焊剂效果非常好,对油脂类溶解能力较弱;

2)与金属材料和塑料等相容性好,不产生腐蚀和容胀;

3)干燥快,容易晾干或送风干燥,可不必使用热风;

4)脱水性好,常用做脱水剂。

醇类清洗剂的主要问题是挥发性大,闪点较低,容易燃烧,必须对清洗设备和辅助设备采取防爆措施。

参考:肋焊剂与清洗方法对应关系

助焊剂类型 可选择的清洗方法
水溶性助焊剂(WS) 水清洗、皂化剂清洗
松香基助焊剂(R RMA RA RSA) 皂化剂量清洗、半水基清洗、溶剂清洗
合成活性类助烛剂(SA) 乳化剂水清洗、半水基清洗、溶剂清洗
免清洗助焊剂 不需要清洗

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