PCB 助焊剂残留物清洗.doc

精品文档PCB助焊剂残留物清洗新式经济的异丙醇代替品在大多数西方电子制造业工厂里，新型清洗剂已代替异丙醇或酒精作为清洗用途，例如：清洗PCB、网板和回流炉。在亚洲，尽管有既经济又安全的清洗剂选择，许多公司仍然在使用异丙醇/酒精。 由于异丙醇单价低廉，一般也能满足简单的清洗应用，它被大规模地运用于设备的清洗和维护，例如焊接设备的清洗，以及用来清洗网板和去除PCB助焊剂残留。由于异丙醇和酒精干燥快，因此手工清洗操作者尤其偏好使用异丙醇或酒精。尽管异丙醇和酒精被广泛应用，但由于人们对环境意识的提高，以及相关健康、安全方面法规的出台或修改，业内对异丙醇和酒精的认识正在改变。这一趋势也使工程师们意识到他们现有的异丙醇或酒精清洗工艺的各种缺点。下文将详细探讨异丙醇/酒精的缺点，并特别关注它们对诸如组装件助焊剂残留物清洗等高端应用的影响。文章还将介绍清洗结果稳定、提高操作环境安全性的新型替代品。异丙醇/酒精的缺点由于异丙醇/酒精最初并非为清洗用途而开发，与新型清洗剂相比它有许多缺点： 闪点低至12 清洗能力差 用量大导致工艺成本高 健康问题 挥发性有机化合物质（VOC）含量高（100%）闪点低异丙醇和酒精是不含卤素、蒸发快的溶剂，闪点相对较低为12。当工作温度高于闪点温度，一个小火星（电火花或明火）就足以使整个系统着火或导致爆炸。鉴于这样的情况，即使是在室温下操作也很危险。由于异丙醇/酒精的低闪点，必须使用防爆的昂贵清洗设备。对其的储存和运输都需要昂贵的额外防护。清洗能力差异丙醇对免洗助焊剂和焊锡膏的清洗能力很有限。尤其在用异丙醇/酒精清洗组装件后，助焊剂残留常常不能被彻底清除并导致“白色残留”（图1）。图1 助焊剂残留仅被局部清除（“白色残留”）。这些白色残留物即助焊剂残留物，异丙醇/酒精只能部分溶解。这些残留物含有助焊剂的两种主要成分：将它松脂和活化剂。松脂残留物对后续工艺有不良影响，例如引线键合和敷型涂覆（图2）会产生问题，或射频设备发生信号变形，残留物中的活化剂更需要谨慎对待。 图2 助焊剂残留造成敷型涂覆后产生“空洞”。基于吸湿酸的助焊剂活化剂会将表面电阻值降至比普遍接受的108 Ohms限制更低，并造成长期的可靠性问题，例如电化迁移和/或腐蚀。随着无铅焊锡工艺的使用，由于无铅焊锡膏含有大量活化剂和松脂，其残留物的潜在危险大大增加。用量大导致工艺成本增高清洗剂化学品的消耗主要来源于： 蒸发 使用寿命/负载能力 操作/使用异丙醇/酒精的高挥发性导致其在操作和使用过程中的蒸发损失大大超过新型清洗剂。异丙醇是一种非常简单的溶剂，并非专为去助焊剂而研发，而酒精对助焊剂的溶解力也相当有限。由于异丙醇/酒精的负载能力很差，使其使用寿命有限并且换液频繁，从而导致工艺成本全面上升。实验显示，使用水基型或新型溶剂型清洗剂，用量可减少四至六倍（视应用情况）。 图3 使用异丙醇清洗和特别的除助焊剂清洗剂清洗后比较表面阻抗。使用异丙醇，工艺总成本会大大增加。因为运输和储存这些易燃液体需要高成本的特殊防护并购买昂贵的防爆设备。健康问题近年来对异丙醇的大量调查显示异丙醇会诱导有机体突变，如果怀孕操作者直接接触异丙醇，腹中胎儿会受伤害（见安全数据表，图4）。此外，吸入异丙醇蒸汽会导致倦睡和头昏。虽然这些事实在安全数据单张例如HMIS（有害物质识别系统）都已列出，健康性-燃烧性-反应活性为2-3-1（最差比为4-4-4），但还是常常会被忽视。间接暴露在异丙醇环境下对健康的潜在影响不容忽视。许多大型生产车间和办公区域相连，这样也会使办公人员间接暴露在充斥异丙醇的空气中。挥发性有机化合物含量高由于异丙醇的高挥发性，对二氧化碳排放有潜在影响。与温室效应相关的问题也不能被忽视，使用者也可能因此而卷入与环境法规的冲突。由于这些缺点，越来越多的客户开始寻求一种对健康、清洗表现和工艺成本各方面都有益的异丙醇替代品。新型的异丙醇/酒精替代品有两种可靠的电子组装件去助焊剂的异丙醇/酒精替代品： 新型溶剂 水基型清洗剂根据不同的技术要求和产量，新型清洗剂可应用于各种批量清洗以及在线清洗设备中，例如超声、喷流和喷淋设备。尽管这两种替代品是为自动清洗工艺而研发的，但也可用于手工清洗。由于这些产品是专为去助焊剂的目的而研发的，它们与异丙醇和酒精的区别在于表现出更好的清洗效果。 图4 摘自异丙醇安全数据-持久一致的清洗结果，明确的工艺-可用于几何复杂程度高的元件（例如：间隙小的元件）-减轻操作者工作强度-减少对工作场所的排污-没有操作工暴露在异丙醇环境中的问题 图5 污染物溶解于溶剂型清洗剂（左图），污染物从微相清洗剂中析出（右图）。由于新型溶剂和水基型清洗剂是专为电子行业清洗工艺而研发的，它们同时满足了手工清洗和自动清洗应用的要求。新型溶剂主要应用于无水和半水工艺中，闪点较高，比使用异丙醇/酒精更安全。此外，由于新型清洗剂专为去除焊锡膏和助焊剂而设计，它们能提供更好的清洗效果，尤其体现在PCB去助焊剂和网版清洗应用上。与溶剂型清洗剂相比，水基型产品没有闪点。该清洗剂专为高精密电子组装件清洗、网板和回流炉去各种助焊剂和焊锡膏而设计。由于该类清洗剂不含闪点，为操作工提供了更安全的工作环境，并且在运输、储存和使用过程中也无需昂贵的防护。另外，该类清洗剂的VOC含量低，显着降低了对环境的影响。由于水基清洗剂的配方特别，与溶剂型清洗剂和表面活性剂清洗剂相比，水基清洗剂能获得更长久的使用寿命和更低的工艺成本；活性清洗成分不会在清洗工艺中大量减少；助焊剂残留物/焊锡膏通过简单的清洗剂处理工艺例如：过滤，从清洗剂中分离出来。如此，与溶剂型清洗剂和表面活性剂清洗剂相比，水基清洗剂的使用寿命极长并显着降低了工艺成本。由于新型清洗剂储藏、运输和所用设备的成本以及用量的减少，使用寿命增长，每部分的清洗成本相比异丙醇/酒精更低。尽管新型清洗剂每升单价比异丙醇/酒精更高，但工艺成本可被降低。为何要远离异丙醇？尽管新型清洗剂具有众多优点，许多生产厂家仍在使用异丙醇/酒精。其中还有技术上的担心。上文所介绍的替代品不能像异丙醇或酒精那样蒸发掉，大多需要用水进行漂洗以确保清洗剂本身不会残留在已清洁的组装件上。使用异丙醇的客户担心组装件不能被完全烘干，以致残留的水分会使他们的产品发生问题。 图6 对比异丙醇/酒精和替代清洗剂。但是二十年来的实验经验显示，由于水基型清洗和漂洗工艺能提供更安全、更健康的操作环境，早已成为美国市场上最广泛使用的去助焊剂工艺。每年军工、航天之类的高端应用都有数以万计的板材使用水基型清洗剂进行清洗。在西欧，自从上世纪九十年代禁止使用CFC后开始使用半水清洗工艺，如今也越来越多的被完全水基的清洗方案（清洗+漂洗）替代。这些水基清洗工艺的经验说明，使用热空气循环烘干机进行烘干足以保证组装件上没有水渍残留。结论尽管异丙醇仍然在被使用，但越来越多可靠且性价比高的替代品可以用来去除助焊剂以及做其他清洗用途（网板清洗、设备维护和底部清洗）。拥有可靠并熟知电子生产要求的合作伙伴对更换合适的工艺是必需的。化学品批发商，尤其是典型的异丙醇或