電路闆(pǎn)組裝中(zhong)的清洗(xǐ)問題解(jie)析
上傳(chuán)時間：2016-6-6 11:12:53 作(zuò)者：昊瑞(ruì)電子
清(qing)洗的理(li)由
自實(shí)施蒙利(lì)特爾議(yì)定書後(hou)，免洗助(zhu)焊劑被(bei)大多數(shu)電子制(zhì)造廠使(shǐ)用，電路(lu)闆組裝(zhuang)的清洗(xi)幾乎隻(zhī)在軍工(gōng)、航天、醫(yi)療等高(gāo)可靠性(xing)電路闆(pǎn)上實施(shī)。但是随(suí)着電子(zǐ)産品的(de)小型化(huà)和功能(néng)的多樣(yang)化，I/O數量(liang)不斷提(tí)高，元器(qi)件間距(jù)變的越(yuè)來越微(wei)小，産品(pin)的應用(yong)領域和(he)使用的(de)自然環(huán)境不斷(duan)引深拓(tuò)展，免清(qing)洗助焊(hàn)劑的相(xiang)對可靠(kao)性受到(dào)前所未(wei)有的挑(tiāo)戰。原因(yīn)是：本來(lái)在許多(duo)産品的(de)免清洗(xi)制程中(zhong)，難免有(yǒu)部分助(zhù)焊劑是(shi)沒有經(jing)過制程(cheng)回流焊(hàn)接時的(de)回流高(gāo)溫和波(bō)峰焊接(jiē)的錫波(bō)的高溫(wēn)，也就是(shì)，助焊劑(ji)沒有經(jīng)過使其(qí)能産生(sheng)聚合反(fan)應的高(gao)溫而還(hai)表現爲(wèi)合成樹(shu)脂的特(te)性，在潮(chao)濕的環(huan)境呈現(xian)酸性的(de)本質，而(ér)對元器(qi)件和PCB的(de)焊點産(chan)生腐蝕(shi)作用，這(zhe)就是我(wǒ)們爲什(shí)麽總會(hui)看到一(yī)些免清(qīng)洗産品(pǐn)在放置(zhì)一段時(shi)間後其(qi)連接器(qi)PIN針或者(zhě)PCB金手指(zhi)或定位(wei)螺絲孔(kǒng)上常常(cháng)看到銅(tong)綠的原(yuán)因。這些(xie)免清洗(xi)助焊劑(ji)往往是(shì)在波峰(fēng)焊接時(shi)毛細現(xiàn)象或液(ye)體本身(shen)的潤濕(shi)力所作(zuò)用，跑到(dào)焊錫沒(mei)能觸及(ji)的地方(fāng)，還有就(jiù)是烙鐵(tiě)焊錫時(shí)使用助(zhu)焊劑也(yě)難免擴(kuo)散到焊(hàn)點以外(wai)的區域(yu)。另外，免(mian)清洗助(zhu)焊劑的(de)殘留物(wù)在潮濕(shi)的情況(kuang)下，表面(miàn)離子殘(can)留物會(huì)形成樹(shu)枝狀結(jie)晶體，而(er)樹枝狀(zhuàng)結晶體(tǐ)往往會(hui)引起電(dian)氣遷移(yi)造成短(duǎn)路，再者(zhě)在免清(qīng)洗助焊(hàn)劑中常(cháng)常包裹(guǒ)着從錫(xī)膏中遊(you)離出來(lái)的錫球(qiú)，這些錫(xī)球一般(ban)不經過(guò)清洗是(shi)很難清(qing)除的，這(zhè)對于越(yue)來越小(xiǎo)的電氣(qi)間距是(shì)個麻煩(fan)……，上述諸(zhū)多因素(su)迫使清(qīng)洗的回(hui)歸是一(yī)種必然(rán)的結果(guǒ)。
清洗的(de)目的
将(jiang)PCBA的助焊(han)劑殘留(liu)焊膏、錫(xī)球、雜質(zhi)、灰塵、油(yóu)漬等有(yǒu)害污染(ran)清除；爲(wei)消除腐(fǔ)、蝕靜電(dian)損害；提(tí)高産品(pin)的使用(yòng)壽命；更(gèng)好地滿(man)足客戶(hu)不斷提(ti)出的高(gāo)質量和(he)高可靠(kao)性的要(yao)求……。
傳統(tong)清洗不(bú)再适應(yīng)
先來了(le)解一下(xià)傳統的(de)清洗方(fang)法在清(qing)洗時的(de)局限性(xìng)吧，或許(xǔ)有人會(hui)問，既然(rán)免清洗(xi)助焊劑(ji)不可靠(kao)了，那是(shi)否還是(shì)回歸早(zǎo)先的水(shuǐ)溶性助(zhù)焊劑或(huò)是溶劑(ji)型助焊(han)劑的使(shi)用？回答(da)是否定(ding)的，先不(bu)說清洗(xi)成本的(de)問題，更(geng)要考慮(lü)的是可(ke)靠性和(hé)環境保(bǎo)護的問(wèn)題。還是(shì)先來說(shuō)說環境(jìng)的問題(ti)吧，傳統(tong)的水溶(róng)性助焊(hàn)劑的清(qing)洗後的(de)的大量(liàng)廢水排(pai)放是個(ge)令人頭(tou)痛的問(wen)題，必須(xu)經過廢(fèi)水處理(lǐ)才能排(pái)放，中國(guo)的環境(jìng)政策想(xiang)必大家(jia)都已經(jing)感覺到(dào)了，而傳(chuan)統的溶(rong)劑清洗(xǐ)其對環(huan)境的影(ying)響更是(shi)有過之(zhi)而無不(bu)及，早已(yi)經被環(huan)境法規(gui)否定……。再(zài)說清洗(xi)效果的(de)問題：随(sui)着元器(qi)件的尺(chi)寸微型(xíng)化，微型(xing)BGA，CSP,QFN等元器(qì)件的普(pǔ)遍使用(yòng)，微小的(de)元件間(jian)距和元(yuán)器件與(yu)PCB的間隙(xì)不斷下(xia)降爲清(qing)洗的效(xiào)果帶來(lai)困難和(hé)麻煩，已(yi)經不是(shì)傳統的(de)清洗所(suǒ)能達到(dao)的，而傳(chuan)統清洗(xi)型助焊(han)劑的殘(can)留存在(zai)是任何(he)産品都(dou)不能接(jie)受的，因(yin)此一種(zhong)高效安(an)全的解(jie)決方案(an)變得尤(you)爲重要(yao)和迫切(qiē)。
清洗的(de)挑戰
随(sui)着電路(lù)闆的元(yuan)器件密(mì)度的不(bu)斷提高(gāo)和元器(qì)件的微(wēi)型化，免(miǎn)清洗技(ji)術顯得(de)有些乏(fá)力。高密(mì)度使得(de)元器件(jiàn)的間距(jù)和空間(jiān)有限，同(tong)時産生(shēng)了更大(dà)的電子(zi)場。清洗(xǐ)成爲一(yī)種滿足(zu)最先進(jin)技術的(de)唯一可(ke)行方案(an)，但對于(yu)倒裝芯(xīn)片﹑QFN﹑Micro BGA 和小(xiao)型片式(shì)阻容元(yuán)器件，其(qi)下面的(de)助焊劑(jì)殘留去(qù)除起來(lái)相當的(de)困難；無(wú)鉛化的(de)制程使(shǐ)得助焊(hàn)劑要求(qiú)有更高(gāo)的樹脂(zhī)或松香(xiāng)的含量(liàng)，這樣會(huì)使得助(zhù)焊劑在(zài)小空間(jian)堆積更(geng)爲嚴重(zhòng)，使得清(qing)洗劑滲(shen)透困難(nán)重重;再(zài)者就是(shi)更高的(de)無鉛溫(wēn)度和多(duo)次回流(liu)過程使(shi)得助焊(hàn)劑殘留(liú)清洗起(qǐ)來更加(jiā)困難。綜(zong)合上述(shu)因素，電(diàn)子組裝(zhuāng)産品的(de)清洗越(yuè)來越不(bú)容易，這(zhe)就要求(qiu)有更好(hao)的清潔(jié)效果的(de)清洗材(cai)料來解(jiě)決這些(xiē)清洗困(kun)難﹑耐清(qing)洗産品(pǐn)的清洗(xǐ)難題，對(dui)于清洗(xǐ)材料和(he)清洗工(gōng)藝條件(jian)無疑是(shi)個挑戰(zhàn)，這就要(yao)求清洗(xǐ)劑要進(jìn)行化學(xue)方面的(de)創新，清(qing)洗設備(bei)和清洗(xǐ)工藝方(fāng)面也要(yao)不斷改(gai)進。
新型(xing)的清洗(xi)劑
科技(jì)的發展(zhan)給我們(men)帶來了(le)更好的(de)解決辦(ban)法，一
類(lei)新型的(de)水基型(xing)清洗劑(jì)采用剝(bao)離的原(yuán)理，使用(yòng)微相技(ji)術把污(wu)染物從(cong)清洗件(jiàn)表面剔(ti)除下來(lái)，再将污(wu)染物轉(zhuan)移至周(zhou)圍的水(shuǐ)相中。這(zhe)種清洗(xi)劑的機(jī)理是：經(jīng)過加熱(rè)或擾動(dong)（如噴淋(lin)等）形成(chéng)微相，微(wēi)相剝離(li)污染物(wu)，被剝離(li)的污染(ran)物又可(ke)輕易地(di)被過濾(lǜ)出來，這(zhe)就使得(de)清洗液(yè)有很長(zhang)的壽命(ming)周期，而(er)且這類(lei)清洗劑(ji)無表面(miàn)活性劑(ji)和無固(gù)态物的(de)配方，使(shi)得清洗(xǐ)件幹燥(zào)後不會(huì)有殘留(liú)物。與傳(chuan)統的清(qīng)潔劑（表(biao)面活性(xing)劑清洗(xi)劑）相比(bǐ)有：使用(yòng)壽命長(zhang)——不會因(yīn)靠表面(mian)活性劑(ji)和污染(rǎn)物的永(yǒng)久結合(he)導緻溶(róng)液中的(de)有效成(chéng)分逐漸(jiàn)減少而(er)壽命縮(suo)短，隻要(yào)經過簡(jian)單的沉(chen)澱和過(guò)濾便可(kě)重新利(li)用；清洗(xǐ)後安全(quan)可靠——不(bú)會因表(biao)面活性(xing)劑在清(qīng)洗件表(biao)面的殘(can)留而引(yin)起可靠(kao)性的擔(dan)憂，成本(běn)低——清洗(xi)劑耐用(yòng)且不需(xu)要廢液(ye)處理的(de)費用……
清(qing)洗的工(gong)藝問題(ti)
有了新(xin)型的清(qing)洗劑爲(wei)基礎，清(qing)洗工程(cheng)因此變(biàn)得簡單(dān)多了，可(kě)較爲輕(qīng)松的去(qu)實現，爲(wei)使清洗(xi)工程更(gèng)清晰化(huà)，接下來(lái)就清洗(xǐ)的工藝(yì)問題加(jia)以解釋(shì)。先來了(le)解 清洗(xǐ)的工藝(yì)決定要(yao)素：a）清洗(xi)劑的性(xing)質；b) 清洗(xǐ)設備的(de)清潔能(néng)力；c)助焊(hàn)劑的選(xuan)配；d)基闆(pan)材料與(yǔ)清洗劑(jì)的兼容(rong)性等。下(xià)面就這(zhe)幾大工(gōng)藝要素(sù)分别加(jia)以闡述(shu)，以便對(dui)清洗工(gong)藝有個(gè)較爲全(quan)面的了(le)解。
a) 清洗(xi)劑的性(xìng)質要求(qiu)：1.能與助(zhu)焊劑殘(can)留物種(zhong)類相匹(pǐ)配，做到(dào)有效地(di)清潔幹(gan)淨清洗(xi)件表面(miàn)的助焊(hàn)劑殘留(liu)物，而不(bú)會留下(xià)污染，滿(man)足電路(lu)闆的清(qīng)洗要求(qiu)。2.與清洗(xi)基闆和(he)元器件(jian)材料兼(jian)容能力(li)強，做到(dao)達到清(qing)潔幹淨(jing)的同時(shí)又不會(hui)和基闆(pǎn)或組件(jiàn)的材料(liao)發生反(fan)應，留下(xià)不良或(huò)疵點。3.能(néng)有效滲(shen)透，表面(miàn)張力低(di)，小的表(biao)面能夠(gòu)使得清(qing)洗劑能(néng)夠滲透(tou)到任何(hé)有助焊(han)劑殘留(liu)的地方(fāng)，QFN等類型(xíng)的元器(qi)件的普(pǔ)遍使用(yòng)，給清洗(xi)劑的可(ke)滲透性(xìng)提出了(le)更高的(de)要求。4.滿(man)足法規(gui)的要求(qiú) （---VOC，---BOD/COD/ROHs ）5.穩定性(xìng)好，抗氧(yǎng)化，溶解(jie)性好，不(bu)産生大(da)量泡沫(mo)。6.清洗時(shi)清潔劑(ji)的溶度(du)合理，其(qí)實，一個(gè)優良的(de)清洗劑(ji)還應具(jù)備清洗(xi)時的溶(róng)度越低(dī)越好，在(zài)一個較(jiao)低的溶(rong)度範圍(wéi)内能達(dá)到一個(ge)理想的(de)效果，這(zhè)使清洗(xǐ)劑的工(gong)藝窗口(kou)更寬廣(guang)。7.還有就(jiu)是在清(qīng)洗時溫(wēn)度“适中(zhong)”，以滿足(zu)大多數(shu)清洗設(shè)備的加(jia)熱能力(lì)要求，合(he)适的溫(wēn)度能增(zeng)強清洗(xǐ)劑的清(qing)洗能力(li)。8.是清洗(xǐ)的速度(du)快，能迅(xùn)速溶解(jiě)或剝離(lí)助焊劑(ji)殘留物(wu)，達到快(kuai)速清洗(xǐ)的結果(guǒ)。
b) 清洗設(she)備的要(yao)求：1.能提(ti)供足以(yǐ)清洗到(dao)位的機(jī)械能，清(qīng)洗到最(zuì)爲困難(nan)敏感的(de)區域，随(sui)着現代(dai)電子制(zhì)造技術(shu)的飛速(sù)發展，元(yuan)件之間(jiān)的間隙(xì)不斷縮(suo)小，元件(jiàn)和基闆(pǎn)的間隙(xi)不斷下(xià)降，有的(de)已經到(dao)了2mil以下(xià)了，還有(yǒu)就是無(wu)鉛制程(chéng)中的高(gāo)溫和高(gao)聚合度(dù)的助焊(hàn)劑殘留(liu)，沒有足(zú)夠的機(ji)械能量(liàng)是無法(fa)清潔到(dào)或清潔(jie)幹淨這(zhè)些頑垢(gou)的。定向(xiàng)噴射時(shi)足夠的(de)噴射壓(ya)力是清(qing)洗的一(yī)個關鍵(jian)點。噴嘴(zui)的設計(ji)和噴嘴(zuǐ)的合理(li)結構也(yě)成爲設(shè)備設計(jì)時不可(kě)忽略的(de)考慮。2.能(néng)夠提供(gong)足以清(qīng)洗幹淨(jing)的清洗(xǐ)時間，怎(zen)樣才能(néng)有足夠(gou)的時間(jiān)去清洗(xǐ)某一種(zhǒng)有清潔(jié)度要求(qiu)的産品(pǐn)，同時又(yòu)不會有(yǒu)時間的(de)浪費，除(chu)了清洗(xǐ)實驗測(cè)定結果(guo)後，嚴格(gé)制定清(qing)洗的工(gong)藝參數(shù)外，在制(zhì)程中的(de)實時檢(jian)測爲産(chan)品的清(qīng)潔度保(bao)證和資(zī)源又不(bú)至浪費(fei)是一個(gè)明智的(de)手段。3.清(qing)洗液的(de)溫度控(kong)制是清(qīng)洗工藝(yi)的一個(ge)關鍵點(dian)，在清洗(xǐ)時清洗(xi)劑的溫(wēn)度對清(qīng)洗效果(guo)是直接(jiē)的，前面(miàn)已經提(tí)到加熱(rè)是清洗(xǐ)劑形成(chéng)微相的(de)條件，由(yóu)此可知(zhi)溫度對(dui)清洗效(xiào)能的重(zhòng)要，因此(ci)控制在(zài)一個合(he)适的溫(wen)度範圍(wéi)内的清(qing)洗是很(hěn)有必要(yào)的。4.清洗(xǐ)液的濃(nóng)度控制(zhi)也是影(ying)響産品(pǐn)清洗效(xiao)果的重(zhong)中之重(zhòng)，一個精(jīng)确控制(zhì)的濃度(du)爲清洗(xi)工藝的(de)穩定提(ti)供保證(zheng)，也是穩(wěn)定清洗(xi)成本的(de)關鍵所(suǒ)在。5.幹燥(zao)過程的(de)自動化(huà)的實現(xiàn)使得清(qing)洗工作(zuo)變得簡(jian)便。6.滿足(zú)各類清(qīng)洗劑的(de)要求是(shì)設備的(de)适應性(xìng)的特點(dian)，耐腐蝕(shi)性成爲(wei)設備使(shi)用壽命(ming)和适應(ying)範圍的(de)一個重(zhòng)要考慮(lü)。7.安全是(shì)必須的(de)。8.強勁、操(cao)作簡便(biàn)成爲設(shè)備生産(chǎn)者爲大(dà)批量清(qīng)潔工作(zuo)而不可(kě)缺少的(de)設計。9.清(qīng)洗劑的(de)循環使(shǐ)用，使得(dé)産品的(de)清洗成(cheng)本變得(de)可以接(jie)受，怎樣(yàng)才能使(shǐ)清洗液(yè)充分回(hui)收，最大(da)限度的(de)控制成(chéng)本，直接(jie)影響到(dao)設備的(de)性價比(bi)。
C) 助焊劑(jì)的選擇(zé)：或許有(you)人說我(wo)們要選(xuan)的是清(qing)潔掉助(zhù)焊劑的(de)清潔劑(jì)，爲何反(fǎn)過來要(yào)我們重(zhong)新去評(píng)估适合(he)清洗的(de)助焊劑(jì)？這不是(shi)問題複(fu)雜化？其(qí)實，清洗(xi)工程本(běn)來就不(bu)簡單，有(you)時少數(shù)的助焊(hàn)劑型号(hào)難以選(xuan)配到有(yǒu)效清潔(jié)的清潔(jie)劑，在完(wan)全滿足(zú)焊接的(de)前提下(xià)，選擇助(zhù)焊劑以(yi)匹配清(qing)洗劑有(you)時不失(shī)爲一個(gè)最爲簡(jian)單和明(ming)智的做(zuo)法。有時(shi)候針對(duì)特定的(de)産品，可(kě)選擇的(de)清潔劑(ji)不多，因(yin)要達到(dào)理想的(de)清洗效(xiào)果而進(jìn)行助焊(han)劑的選(xuǎn)擇的情(qíng)況也就(jiu)難免會(huì)出現，等(děng)等。在選(xuǎn)擇助焊(hàn)劑時我(wo)們要考(kao)慮的主(zhǔ)要方面(miàn)：焊接是(shì)否理想(xiang)，清潔是(shi)否徹底(dǐ)，清洗效(xiao)率是否(fǒu)夠高，綜(zōng)合成本(ben)是否最(zuì)低?
d)基闆(pǎn)材料與(yǔ)清洗劑(ji)的兼容(rong)性，因爲(wèi)清潔劑(ji)的選擇(zé)不隻是(shì)考慮是(shì)否能夠(gòu)較好地(dì)清潔助(zhu)焊劑，同(tóng)時還要(yào)考慮與(yǔ)基材的(de)兼容性(xìng)問題，一(yī)個強勁(jin)的清潔(jié)劑是否(fou)對清潔(jié)件上的(de)金屬、塑(su)料、黑色(se)鍍膜、标(biāo)記、塗料(liào)、标簽、膠(jiao)黏劑等(děng)是否有(yǒu)腐蝕，産(chan)生産品(pǐn)疵點？這(zhe)是一個(gè)工藝工(gōng)程師要(yao)認真評(ping)估和慎(shèn)重考慮(lü)的。
總之(zhi)，一個好(hao)的清洗(xi)必須滿(mǎn)足的條(tiáo)件是：合(hé)适的清(qīng)洗劑，優(you)良的清(qing)洗設備(bèi)，合理的(de)工藝參(can)數，經濟(jì)的清洗(xǐ)成本，達(da)到完美(mei)的清潔(jie)效果……清(qīng)洗輕松(song)實現！
