SM清洗工艺培训课件

第7章表面组装清洗工艺

机械工业出版社同名教材何丽梅主编7.1.1清洗的主要作用

清洗是一种去污染的工艺。SMA(表面组装组件)的清洗就是要去除组装后残留在SMA上影响其可靠性的污染物，排除影响SMA长期可靠性的因素。对SMA清洗的主要作用是：①防止电气缺陷的产生。最突出的电气缺陷就是漏电，造成这种缺陷的主要原因是PCB上存在离子污染物，有机残料和其它粘附物。②清除腐蚀物的危害。腐蚀会损坏电路，造成器件脆化；腐蚀物本身在潮湿的环境中能导电，会引起SMA短路故障。③使SMA外观清晰。清洗后的SMA外观清晰，能使热损伤、层裂等一些缺陷显露出来，以便于进行检测和排除故障。根据清洗介质的不同，清洗技术有溶剂清洗和水清洗技术二大类；根据清洗工艺和设备不同又可分为批量式（间隙式）清洗和连续式清洗2种类型；根据清洗方法不同还可以分为高压喷洗清洗、超声波清洗等几种形式。对应于不同的清洗方法和技术有不同的清洗设备系统，可根据不同的应用和产量的要求选择相应的清洗工艺技术和设备。7.1.2清洗方法分类及溶剂的种类和选择

1.清洗技术方法分类根据清洗介质的不同，清洗技术有溶剂清洗和水清洗技术二大类；根据清洗工艺和设备不同又可分为批量式（间隙式）清洗和连续式清洗2种类型；根据清洗方法不同还可以分为高压喷洗清洗、超声波清洗等几种形式。对应于不同的清洗方法和技术有不同的清洗设备系统，可根据不同的应用和产量的要求选择相应的清洗工艺技术和设备。

2.污染物类型污染物是各种表面沉积物或杂质，以及被SMA表面吸附或吸收的一种能使SMA的性能降级的物质。这些不同类型的污染物可归纳为极性和非极性两类。①极性污染物的分子具有偏心的电子分布，即在分子中的原子之间“连接”的电子分布不均匀，这就叫做“极性”特征。这种自由离子是良好的导体，能引起电路故障，还能与金属发生强烈反应，导致电路板腐蚀。另外，极性污染物也可以是非离子化的。当非离子化的极性污染物出现在电场中，同时又有高温或有其它应力存在时，不同的负电性分子自身就排成行形成电流。

②非极性污染物是没有偏心电子分布的化合物，而且不分离成离子也不带电流。这些类型的污染物大多数是由长链的碳氢化合物或碳原子的脂肪酸组成。通常，非极性污染物是绝缘体，不产生腐蚀和电气故障，但使可焊性下降和妨碍SMA有效电测试。焊剂主要有两种类型：可溶于有机溶剂的和可溶于水的。可溶于有机溶剂的焊剂是SMA用的标准型焊剂，并且广泛应用于再流焊接的焊膏和双波峰焊接工艺中。它们主要由天然树脂、合成树脂、溶剂、润湿剂和活化剂等成分组成。焊剂在去除焊接部位的氧化物和降低焊料表面张力、提高润湿性的同时，也是SMA上污染物的主要来源。

污染物可能的来源①有机化合物。来源于焊剂、焊接掩膜、编带、指印等。②无机难溶物。来源于光刻胶、PCB处理、编带、焊剂剩余物等。③有机金属化合物。来源于焊剂剩余物、白剩余物等。④可溶无机物。来源于焊剂剩余物、白剩余物、酸、水等。⑤颗粒物。来源于空气中的物质、有机物残渣等。

3.溶剂的种类和选择清除极性和非极性残留污物，要使用清洗溶剂。清洗溶剂分为极性和非极性溶剂两大类：极性溶剂包括有酒精、水等，可以用来清除极性残留污物；非极性溶剂包括有氯化物和氟化物两种，如三氯乙烷、F－113等，可以用来清除非极性残留污物。由于大多数残留污物是非极性和极性物质的混合物，所以，实际应用中通常使用非极性和极性溶剂混合后的溶剂进行清洗，混合溶剂由两种或多种溶剂组成。选择溶剂，除了应该考虑与残留污物类型相匹配以外，还要考虑一些其他因素：去污能力、性能、与设备和元器件的兼容性、经济性和环保要求等。7.2.1批量式溶剂清洗技术溶剂清洗设备可分为连续式清洗器和批量式清洗器两大类，每一类清洗器中都能加入超声波冲击或高压喷射清洗功能。这两类清洗设备的清洗原理是相同的，都采用冷凝—蒸发的原理清除残留污物。主要步骤是：将溶剂加热使其产生蒸汽，将较冷的被清洗电路板置于溶剂蒸汽中，溶剂蒸汽冷凝在电路板上，溶解残留污物，然后，将被溶解的残留污物蒸发掉，被清洗电路板冷却后再置于溶剂蒸汽中。循环上述过程数次，直到把残留污物完全清除。批量式清洗器适用于小批量生产的场合，如在实验室中应用。它的操作是半自动的，溶剂蒸汽会有少量外泄，对环境有影响。

1.批量式清洗系统结构特点批量式溶剂清洗技术用于清洗SMA较普遍，其清洗系统有许多类型。最基本的有4种：环形批量式系统，偏置批量式系统，双槽批量式系统和三槽批量式系统。这些溶剂清洗系统都采用溶剂蒸汽清洗技术，所以也称为蒸汽脱脂机。它们按下述工序完成蒸馏周期：1)采用电浸没式加热器使煮沸槽产生溶剂蒸汽；2)溶剂蒸汽上升到主冷凝蛇形管处，冷凝成液体；3)蒸馏的溶剂通过管道流进溶剂水分离器，去除水分；4)去除水分的蒸馏溶剂通过管道流入蒸馏储存器，从该储存器用泵送至喷枪进行喷淋；5)流通管道和挡墙使溶剂流回到煮沸槽，以便再煮沸。另一类批量式系统采用电转换加热器蒸发溶剂，用冷却水凝聚溶剂，该类系统也可利用可调加热致冷系统完成同样的过程。2.清洗原理无论何种溶剂蒸汽清洗系统，其清洗技术原理基本相同：将需清洗的SMA放入溶剂蒸汽中后，由于其相对温度较低，故溶剂蒸汽能很快凝结在上面，将SMA上面的污染物溶解再蒸发，并带走。若加以喷淋等机械力和反复多次进行蒸汽清洗，其清洗效果会更好。双槽批量式清洗机示意图

3.清洗工艺要点(1)煮沸槽中应容纳足量的溶剂，以促进均匀迅速地蒸发，维持饱和蒸汽区。还应注意从煮沸槽中清除清洗后的剩余物。(2)在煮沸槽中设置有清洗工作台，以支撑清洗负载；要使污染的溶剂在工作台水平架下面始终保持安全水平，以便使装清洗负载的筐子上升和下降时，不会将污染的溶剂带进另一溶剂槽中。(3)溶剂罐中要充满溶剂并维持在一定水平，以使溶剂总是能流进入煮沸槽中。(4)当设备启动之后，应有充足的时间(通常最少15min)形成饱和蒸汽区，并进行检查，确信冷凝蛇形管达到操作手册中规定的冷却温度。然后再开始清洗操作。(5)根据使用量，周期性地用新鲜溶剂更换煮沸槽中的溶剂。

4.操作注意事项(1)操作人员应戴上安全眼镜，以免溶剂进入眼睛导致严重人身事故。(2)清洗装载装置若是托盘筐架式结构，待清洗SMA应垂直放在托盘上再装入筐架中，慢慢向下移动放入煮沸槽上面的蒸汽区内，一般不应把组件浸没在煮沸槽中。(3)采用喷枪喷淋的场合，应待被清洗SMA在蒸汽中停留到溶剂停止在组件上凝聚后再进行喷枪喷淋。(4)喷淋时，溶剂蒸汽消失。当组件需继续在溶剂蒸汽中再进行一个清洗周期时，需要附加时间以重新形成饱和蒸汽区(通常为60s～90s)。(5)清洗周期完毕，从清洗机中提出装载筐架应缓慢。机器停机后，应盖上机盖防止溶剂损失。7.2.2连续式溶剂清洗设备连续式清洗设备用于大批量生产的场合。它的操作是全自动的，具有全封闭的溶剂蒸发系统，能够做到溶剂蒸汽不外泄。连续式清洗机特别适用于表面安装电路板的清洗。1.连续式溶剂清洗技术特点连续式清洗机一般由一个很长的蒸汽室组成，内部又分成几个小蒸汽室，以适应溶剂的阶式布置、溶剂煮沸、喷淋和溶剂储存，有时还把组件浸没在煮沸的溶剂中。通常，把组件放在连续式传送带上，根据SMA的类型，以不同的速度运行，水平通过蒸汽室。溶剂蒸馏和凝聚周期都在机内进行，清洗程序、清洗原理与批量式清洗类似，只是清洗程序是在连续式的结构中进行的。连续式溶剂清洗机2.连续式溶剂清洗系统类型连续式清洗机按清洗周期可分为以下3种类型：1)蒸汽—喷淋—蒸汽周期。这是在连续式溶剂清洗机中最普遍采用的清洗周期，组件先进入蒸汽区，然后进入喷淋区，最后通过蒸汽区排除溶剂送出。在喷淋区从底部和顶部进行上下喷淋。不论采用哪一种清洗周期，通常在两个工序之间都对组件进行喷淋。开始和最终的喷淋在倾斜面上进行，以利于提高SMD下面溶剂流动的速度。典型的喷淋压力范围为4116Pa～13720Pa，这种类型的清洗机常采用扁平、窄扇形和宽扇形等喷嘴相结合，并辅以高压、喷射角度控制等措施进行喷淋。

2)喷淋—浸没煮沸—喷淋周期。采用这类清洗周期的连续式溶剂清洗机主要用于难清洗的SMA。要清洗的组件先进行倾斜喷淋，然后浸没在煮沸的溶剂中，最终再倾斜喷淋，最后排除溶剂。3)喷淋一带喷淋的浸没煮沸—喷淋周期。采用这类清洗周期的清洗机与第二类清洗机类似，只是在煮沸溶剂上面附加了溶剂喷淋。有的还在浸没煮沸溶剂中设置喷嘴，以形成溶剂湍流。这些都是为了进一步强化清洗作用。这类清洗机，在煮沸浸没系统的溶剂液面降低到传送带以下时，清洗周期就变成蒸汽—喷淋—蒸汽周期。7.3水清洗工艺及设备水是一种成本较低且对多种残留污物都有一定清洗效果的溶剂。水对大多数颗粒性、非极性和极性残留污物都有较好的清洗效果，但对硅脂、树脂和纤维玻璃碎片等电路板焊接后产生的不溶于水的残留污物没有效果。在水中加入碱性化学物质。如肥皂或胺等表面活性剂，可以改善清洗效果。除去水中的金属离子，将水软化，能够提高这些添加剂的效果并防止水垢堵塞清洗设备。因此，清洗设备中一般使用软化水。水清洗技术是替代CFC清洗SMA的有效途径。1.水清译洗特点水清洗岸技术可位分为以君下两大多类：（1）在渗纯水中加率入皂化剂勒、表面活棍性剂的水励基清洗方头式，可以洲对松香焊彩剂、油污蒜、离子污辆染等进行申清洗。（2）连使用纯匙水对水元溶性焊客料、焊蹄剂进行想清洗的健纯水清僚洗。其捎清洗特适点有以蔽下几点救：①安全贝性好。②配方泛组成自由抚度大，清后洗范围广捆，对极性盆和非极性仰污染物都此有良好的阳清洗效果布。③价格减低，原料鸭易得。④配合社使用超声萄波的情况却下，洗涤俊效果更好荒。2.水清疏洗工艺设寒备水清洗工丈艺设备主要要由制纯片水、清洗讨、废水处感理三类设挪备组成。薪水清洗设赶备分为以星下三类：（1）术批次式粒水清洗咱设备。燥在一个菌清洗室袭内完成右清洗、咏漂洗、字干燥等猴步骤，联适合中洪小批量错和多品拆种、小跃批量生华产使用茶。（2）多升槽式清洗逐设备。一槽般有四个论槽，分别久完成清洗扁、漂洗、吹吹干的步难骤，并设蹄有附加干傍燥箱完成果最终干燥掠任务，可约以手工操浙作或机械案传送。（3）在蔬线式多槽纷清洗机。续PCB由扇可调速大枯网隙传送快带输送，锡整个机器很内部一般稿有四个洗家涤区域，俱两道风刀乘和热风干湿燥区域组吓成，并具例有水加热浮功能，分旺别完成预李洗、漂洗眨、切风、升干燥的过雀程。在线悼式多槽清扭洗机可以奏与前面的什波峰焊、头再流焊组城成线上清狐洗，也可专作为独立脉单元对经套过手工补乡丰焊的印制渗板进行清岩洗。3.对清贺洗用水的昌要求由于电子扁设备对离砌子污染非护常敏感，画所以对清趟洗用水的环要求非常街高。具体低要求是：（1）痕预洗和物清洗可怀用软化恋水，或新使用软土化水配辽制成清尸洗液。（2）副漂洗应滩用去离顾子水。（3）去锄离子水的猛等级应按绍照产品的甚要求来选净择；一般纯情况下可走用电阻率鲁为50k烈Ω～10络0kΩ的狡纯水，对胁质量性能斑要求较高烟和表面涂踏敷的产品国应选用1阶MΩ～1加8MΩ的丝式纯水。制纯水设遣备以自来信水为原料暂，一般包趴括粗滤、雁细滤、去验离子装置稠，去离子惨装置又分峰为电渗析肺、离子交好换树脂、絮反渗透三植种方法，洲具体使用方要根据进碍水水质和元用户要求娱的出水电硬阻率水平眉来设计方论案。清洗标废水如果造达不到国钱家的排放执标准，必头须经过污历水处理达他标后才能抽进行排放秤。污水处披理设备应炕根据污水青的污染物读组成进行然设计，一疮般都包含简以下功能不：过滤或循沉淀颗粒色物、去除泽油性污染裙、化学法炼沉淀金属胞离子、中特和等。由惭于使用水贱为清洗主缓要材料，聚所以在使挣用中必须肌注意以下水几点：①水切质要保貌证达标烘，不能婆在清洗亏过程中有因水质珍问题而歌引入新押的污染香。②干骨燥要充雨分，否尺则对以腊后的保恩存、防棒护涂覆育都有影财响。③针笨对焊剂乎、焊料后不同，也可选用漫皂化水渠洗、纯企水洗。④由于狐水洗不如筒溶剂清洗凭的宽容度基高，因此镜，对工艺代控制相应兴要求较严访格，如水孝温、压力症、走带速类度、皂化忽剂含量等撞应综合考者虑。同时培，清洗效拔果与印制看板的装联钉密度也有嫂一定的相保关性。4.水清停洗工艺流秀程图7-3损所示为常改用的两种的类型水清江洗技术工启艺流程。顶一种是采袖用皂化剂挖的水溶液苏，在60宽℃～70至℃的温度可下，皂化惨剂和松香拥型助焊剂若剩余物反伴应，形成渴可溶于水瞒的脂肪酸漫盐(皂)朴，然后用时连续的水安漂洗去除驰皂化反应咳产物。另据一种是不泉采用皂化锁剂的水清烘洗工艺，将用于清洗夹采用非松程香型水溶扶性助焊剂呢焊接的P闪CB组件轧。采用这亮种工艺时择，常加入游适当中和现剂，以便栽更有效地愚去除可溶调于水的助令焊剂剩余投物和其它爽污染物。水清洗萌技术工坊艺流程驼图7.4耍超声波清异洗1.超声敢波清洗的城特点超声波么清洗与欲其它清偿洗相比侄具有洗候净率高寄、残留耳物少，伟清洗时培间短，贝清洗效历果好，柏凡是能叹被液体闷浸到的公被清洗惑件，超抄声对它术都有清拍洗作用砍。超声翻波清洗责不受清亮洗件表鲜面形状欲限止，病例如深幕孔、狭砖缝、凹棋槽，都保能得到侄清洗。钥由于超四声波发崖生器采术用D类猛工作放皮大，换扯能器的流电声效熟率高，揉因此超灿声清洗谅高效节凡能。若炼清洗剂尾采用非毒ODS镜清洗剂剪则具有吼绿色环浮保意义扁及作用衫。超声菊清洗对尊玻璃、昼金属等谱反射强护的物体露其清洗有效果好袖，而不怜适宜纺另织品、题多孔泡弊沫塑料筛、橡胶喝制品等吉声吸收胜强的材维料。在生产扮实践中絮，还具逆有以下拢优点：①不浸损坏被粪清洗物蜓表面。②减少万了人手与单溶剂的接水触机会，贞提高工作斥安全度。③可标以清洗猜其它方军法达不谜到的部叨位，例浇如，可宽清洗不弄便拆开壤的配件忠的缝隙挖处。④节奏省溶剂键、热能稳、工作唐面积、从人力等初。2.超那声波清巡寿洗原理超声波皂清洗的圣基本原片理是“辰空化效碗应”，往当高于杏20k郑Hz的泊高频超汪声波通起过换能捆器转换港成高频吊机械振池荡传入率清洗液胡中，超歉声波在更清洗液寇中疏密素相间地载向前辐稻射，使屿清洗液亲流动并六产生数楚以万计申的微小迫气泡，膜这些气我泡在超娇声波纵墨向传播肤成的负悉压区形病成、生遵长，而话在正压价区迅速姜闭合(犹熄灭)兽。这种善微小气询泡的形魄成、生胀长及迅墨速闭合荡称为空衔化现象蒙。在空言化现象调中，气蓄泡闭合颜时形成避约10羊00个旋大气压民力的瞬激时高压玩，就像诞一连串粥的小“娘爆炸”堤，不断拔地轰击年被清洗泽物表面纯，并可盟对被清挑洗物的缠细孔、冈凹位或乞其它隐隔蔽处进辉行轰击皮，使被屡清洗物鸟表面及睛缝隙中魂的污染农物迅速韵剥落。清洗槽内资某一点的领受压情况空化形成空化消妙失3.幸超声波纳清洗设钓备超波清童洗机主疯要由超毒声波清歉洗槽和验超声波救发生器厦两部分促构成。嚷超声波岭清洗槽挎用坚固止弹性好法、耐腐末蚀的优请质不锈舅钢制成遵，底部帖安装有选超声波系换能器镜振子；税超声波怠发生器扭产生高蓬频高压链，通过养电缆连谷结线传慕导给换掠能器，唤换能器恨与振动单板一起钱产生高等频共振查，从而材使清洗血槽中的哭溶剂受籍超声波帽作用对简污垢进标行洗净及。换能器与振动板超声波发生器分体式骂结构超豪声波清瓦洗机由雹三个主文要部分越组成：①清洗姑缸。②超声墙波发生器纸。超声波湖清洗机用汗的超声波盒发生器，苦大多数采库用大功率绪自激式反偷馈振荡器嗽。一般来唇说，由于央清洗负载耐变动较小怠，可以不绵要求复杂逆的频率自番动跟踪电王路。③超努声波换朋能器。苍目前大架多数超株声波清彻洗机用奇的是压孟电式换炎能器，刚一般由山两片压个电陶瓷短晶片组棒成。一誓台清洗次机用多新个换能虏器，经线粘接剂托粘接在捡清洗缸爷底部且线经并联歇组成一右台清洗组机的换挣能器。闯换能器查单元的贞间距，毙对于频耐率20寇kHz砖的超声悟波一般稳在5～念10m夸m为佳时。大型专用林超声波清坏洗机一般勉安装在S很MA清洗皱的生产流鞋水线上，期被清洗物任件从进料辟口可传动物的不锈钢秆专用网带孕送入超声白波清洗槽茶，其工艺疤过程为：喇进料→前蜓喷淋→超烂声波清洗究→后喷淋连→风刀吹专劈→热风遵烘干→冷纳风冷却→肤出料，实刚现被清洗族物件可直石接包装入雾库。图7顿-8所示歇是全自动草超声波清透洗机的结遣构图。全自动研超声波榴清洗机小型超升声波清霉洗机大型超声团波清洗机超声波清仁洗机的使移用方法①超声芽波清洗机搂安装。参炭照超声波侨清洗机安否装说明书查连接清洗坏机的电控缴柜与主机扎间的温控挑传感器信步号线、超碰声驱动线妄、加热器羊控制线等肤线路，并赔接通38兴0V电源蚁，安装清搭洗机的上社水管、放显水管与溢堂流排放管膨。②超急声波清先洗机加句水。向饿清洗池齿内加入纵适量清亚水，液眠面高度量以浸没页将要清锈洗的零杯部件为献准，一拥般不超宝过清洗奶池的四弯分之三妥。③超声俊波清洗机枣加温。启姨动电控加育热开关，蜜将水温调缠节旋钮上剖的白色刻薯度线指向糟适当的温齐度（应为郊60℃左升右）。清祝洗机在使雀用过程中载，清洗剂技的最高温惊度不应超灶过70℃永。④超而声波清监洗机加踢入清洗寸剂。待登水温升振至40腰℃左右捆时，将窄清洗剂改加入清茅洗池中却，徐徐挠搅动清参水使其森充分溶项解。⑤超设声波清辅洗机零滋件摆放盼。将零雨部件置庄于料筐艰中轻轻乒放入清百洗池内些，当一弊次性放猴入的零喜件很多头时，应字尽量使尿它们在程料筐中斤均匀分社布，不辨相重叠龟。⑥超声野波清洗机锡开机。超厕声波清洗都机正常工仇作时，超院声波由三养个方向同员时发射，趋按下侧超骄声启动，环两侧的超碗声波即己贫启动，向廊右旋转功杀率调节旋狱钮，并将牺其旋至合消适的功率咳，此时L竖ED显示差器显示当拆前底部超碧声工作功饺率值。⑦超声妥波清洗机街停机。在勿清洗过程拣中若要停侨机，应先住将功率旋冻钮调至最叫小，再按盏下停止按早钮。清洗逐时间根据宇清洗表面齿情况掌握耻。⑧超声盾波清洗机农后处理。龄取出清洗津好的零部比件，用压董缩空气将搅具各孔中漂的残留清独洗液彻底续吹净，并嫂将表面吹游干。若有镜条件，在钢清洗机附抗近最好