第10章 表面组装清洗技术.ppt

1、第10章清洁技术1。清洁印刷电路板的物体。在制造过程中，印刷电路板不可避免地会被周围环境中的灰尘、纤维、金属和非金属及其氧化物碎片等污物污染；化学物质，如汗渍、指纹、油渍、焊剂残留物等。会在焊接过程中被污染。这些污染物根据其不同性质一般可分为四类：离子型水溶性污物、非离子型水溶性污物、水不溶性污物和不溶性污物。1.1离子污垢离子污垢对印刷电路板有很大的破坏力，会导致电路信号变化、电路板电迁移、电路断开、腐蚀和涂层附着力降低。清洗方法：用水溶解去除。清洁过程中应添加适当的添加剂和物理手段，如加热和机械搅拌。1.2非离子水溶性污垢非离子水溶性污垢会改变印刷电路板的润湿特性和组装涂层的附着力，降低电

2、路板的表面绝缘电阻。有时会出现电迁移、腐蚀和其他现象。清洗方法：为了更好地清除这类污垢，应在清洗水中加入添加剂，并采取提高水温、延长清洗时间、辅助机械搅拌等措施。1.3不溶于水的污垢不溶于水的污垢对印刷电路板的表面润湿性、附着力和装配涂层有不利影响。而且对印刷电路板上的电接触的可靠性有很大的不利影响。清洗方法：非极性溶剂可用于溶解和清洗。1.4不溶性污垢不溶性污垢通常与可溶性污垢混合。在清洗过程中除去可溶性污物后，这种污物可以通过洗涤和其他方式进行清洗。清洗方法：通过强力喷雾、刷洗和超声波清洗等物理方法去除。从物理学上来说，已知物质之间的结合取决于原子或分子之间形成的键。原子间形成的键称为“化

3、学键”，化学键的键能很大，很难将它们分开。也就是说，用原子键结构清洗污染物是困难的。分子间形成的键称为“物理键”，物理键的键能相对较小，因此更容易清洗。一些污染物同时具有这两种键的结合，这是一种相互共存的状态。形状记忆合金清洗过程中经常会出现这种情况。因此，对于这种情况下的清洗，一般采用先溶解污染物，然后冲洗的方法。除了上述两个键之外，污染物和多氯联苯之间还有另一个键，它完全是通过吸附形成的。这种结合具有相对较小的结合力，并且可以通过机械力或物理方法来清洁。通过了解污染物与多氯联苯之间的结合机理，我们找到了一种清洁方法，即有针对性地打破污染物与多氯联苯之间的化学键或物理键，从而清洁多氯联苯中的

4、污染物。2.印刷电路板的非消耗臭氧层物质清洗工艺，传统的印刷电路板清洗剂是氟氯化碳-113。与其他沸点相同的溶剂相比，该溶剂具有更好的脱水和蒸发性能。此外，氟氯化碳-113最重要的优点是其适中的千字节值和与材料的良好相容性。CFC-113因其性能稳定、适用范围广、易干燥、润湿性好、不腐蚀、不损坏电路板、清洗效果好、可操作性好、易于回收等优点，在我国许多单位已经或仍在广泛使用。它是清洗电子产品电路板的主要溶剂。然而，作为蒙特利尔议定书的签署国，中国已经规定在2006年将完全禁止使用此类溶剂，因此这种清洗方法将很快被淘汰。2.1可采用多氯联苯非臭氧消耗物质清洗工艺。目前，有两种工艺方法可以控制印刷

5、电路板组装焊接后非消耗臭氧层物质“臭氧消耗物质”的清洁质量。免清洗焊接工艺：免清洗技术是指通过改进生产设备、加工工艺和产品设计来提高零部件的质量，使原有的清洗对象无需直接进入下一工序即可清洗，并保证零部件的清洗质量与用ODS清洗后的质量相同。由于所用的免清洗液态助焊剂不含卤化物活性剂，印刷电路板组件在焊接后无需清洗即可进入下一工序。免清洗技术使用新材料和新工艺来满足焊接后需要清洗的质量要求。免清洗回流焊技术：它是电子组装过程中的一个重要工艺环节。采用低固体含量，不含任何卤化物，焊接后只有少量的无腐蚀性残留物。另外，焊后绝缘电阻高、工艺可控的免清洗焊膏可以达到免清洗的效果，主要解决表面贴装元器件

6、的回流焊。免清洗工艺的实现不仅取决于免清洗助焊剂(焊膏)，还取决于焊接设备、元器件、印制板、工艺流程和工艺参数、工艺环境、工艺管理等诸多因素。使用免清洗焊剂后，焊剂的涂敷方法非常重要，涂敷质量将直接影响焊接后的质量。在免清洗工艺中，可以采用以下两种助焊剂涂覆方法：许多生产企业使用的发泡波峰焊机都配有发泡助焊剂涂覆装置。只要对这些设备进行清洗，发泡装置就可以在无需清洗的过程中使用，投资很少。发泡工艺的缺点是助焊剂用量难以控制，涂层不均匀，印刷电路板上残留助焊剂，对免清洗工艺有明显影响。此外，发泡装置是开放的，助焊剂中的溶剂非常易挥发，因此有必要定期测量助焊剂的密度，并添加稀释剂来调节其密度，以确

7、保最佳的焊接效果。同时，由于吸收空气中的水分并落入灰尘中，助焊剂容易变质，因此在使用一段时间后必须更换助焊剂，造成一定的浪费。在喷射型中，雾化的焊剂通过喷射装置被送到印刷电路板焊接表面，其雾化程度、喷射宽度、喷射量和预热温度可以调节。这种涂层工艺非常均匀，可以节省焊剂(比发泡型少50.65%)。焊接后，电路板表面非常干净，不需要像发泡型那样定期更换助焊剂或添加稀释剂。焊剂完全封闭在加压容器中，因此不需要考虑溶剂的挥发和大气中水分的吸收，因此焊剂成分保持不变，并且在添加一次后可以用完。采用喷涂技术时，必须有良好的通风装置，能够排除挥发性易燃溶剂蒸气。喷涂焊剂涂层是实现免清洗工艺的最佳涂层方法，是

8、未来焊剂涂层工艺的主流。印刷电路板组件焊接后，主要有三种清洗方法：溶剂清洗、半水清洗和水清洗。水洗技术分为两个过程：高纯水洗和表面活性剂水洗；半水洗技术是指用有机溶剂和水形成的乳状液进行半水洗来清洗污垢的过程；非消耗臭氧层物质有机溶剂清洗技术，使用非消耗臭氧层物质溶剂进行清洗，其流程与原流程相似。溶剂清洗是一种利用溶剂相似性和相容性原理去除污染物的清洗方法。半水清洗技术是指用半水清洗剂，即有机溶剂和水形成的乳液来清洗污垢。该工艺使用非消耗臭氧层物质溶剂进行清洗，其工艺方法与溶剂清洗工艺相似。水清洗技术可分为两个过程：高纯水清洗和表面活性剂水中清洗。2.免清洗焊接工艺：免清洗技术是指通过改进生产

9、设备、加工工艺和产品设计来提高零部件的质量，使原来清洗的对象无需清洗就可以直接进入下一道工序，保证焊接质量与用ODS清洗剂清洗后的质量相同。不清洗的原因是用过的不清洗液1.脱脂溶剂蒸汽清洗法：这是一种早期的清洗方法。工艺方法是将有机溶剂加热至沸点，产生高温有机溶剂蒸汽，然后将形状记忆合金放入清洗机的有机溶剂高温蒸汽区。蒸汽与低温工件表面相遇形成露水，释放气相潜热，形成的液态露水溶剂与表面污染物反应，溶解残留污染物。含有污染物的液滴离开形状记忆合金表面，带走污染物。最后，用蒸汽冷凝回收的清洁溶剂喷涂工件，通过机械力将污染物冲走。喷涂后，工件仍在蒸汽区。当表面温度达到蒸汽温度时，表面不再发生热交换

10、，工件清洁干燥。这时，取出工件以达到清洗的目的。这种清洗方法适用于污染不严重和清洁度要求高的情况。批量溶剂蒸汽清洗设备如图10-1所示。工艺流程：将有机溶剂加热，置于形状记忆合金气相中，洗涤，喷雾干燥，取出形状记忆合金。2.沸点超声波清洗法：该方法是在脱脂溶剂蒸汽清洗法的基础上发展起来的。不同的是增加了一套超声波发生器。工艺过程是将清洗后的形状记忆合金浸入装有脱脂溶剂的超声波罐中，加热溶剂至沸点，然后启动超声波发生器。发射的超声波被换能器转换成机械振动。在机械振动的作用下，清洗剂产生强大的冲击力，破坏分子中的化学键，去除形状记忆合金上的污染物。形状记忆合金经过超声波作用后，通过溶剂喷淋将污染物

11、冲走，最后将形状记忆合金烘干取出，达到清洗的目的。该方法清洗效果好，适用于污染严重的形状记忆合金。然而，超声波的高频振荡波将通过封装材料进入器件，这将导致晶体管或集成电路芯片的焊点被损坏。这种清洗方法不适用于重要的电子产品，如航空航天、军事和生命支持。工艺流程：加热有机溶剂形状记忆合金，浸泡在溶剂中，超声波清洗，喷雾干燥，取出形状记忆合金。DGD-4042全自动超声波印制板清洗机的出现。连续溶剂清洗工艺连续溶剂清洗工艺的原理与脱脂溶剂蒸汽清洗法相同，也是用蒸汽加热形状记忆合金溶解污染物，然后清洗干燥的工艺。不同的是整个过程是在清洗设备中连续完成的，这种方法蒸汽损失少，适合大规模生产。连续溶剂清

12、洗机的结构如图10-3所示。工艺流程：将加热后的有机溶剂放入形状记忆合金中进行气相洗涤(或启动超声波清洗)，多次喷雾干燥，取出形状记忆合金。皂化水清洗和皂化SMA清洗的机理是利用皂化原理，即以水为溶剂，在皂化剂(一种氨碱性溶液)的作用下，将难以清洗的松香残渣转化为水溶性松香脂肪酸盐，在高压水的喷淋下，可以很容易的去除，最后用纯水清洗。皂化法水洗的优点是：系统适应性强，待去除的污染物范围广，皂化剂可根据助焊剂的种类选择，但清洗效果不如含氟溶剂，皂化剂和残渣也会带来二次污染，非松香助焊剂残渣的清洗效果也不是很好。工艺流程：皂化清洗、高压喷水、纯水洗涤、干燥、取出形状记忆合金。半水清洗，半水清洗是一

13、种清洗方法，首先使用一些对环境无害、无毒、无腐蚀性的溶剂，然后用水清洗，最后将清洗后的形状记忆合金烘干，以去除形状记忆合金上的污染物。半水清洗溶剂不仅是松香的好溶剂，而且能溶于水，不污染环境。用溶剂洗涤时，能迅速溶解松香。用水洗涤时，溶剂溶于水，松香残渣会漂浮在水中，因此很容易将其分离，达到去除污染物的目的。目前，那里电子清洁材料中使用的萜烯被命名为EC-7。当使用EC-7作为清洗剂时，应该注意的是EC-7是一种沸点只有47.2的易燃物质，因此它只能用于冷清洗或在N2气体保护气氛中进行清洗以防止火灾。清洗后的废液必须用专门的油水分离器进行分离回收，不能直接排入下水道以防火灾。2.碳氢化合物混合

14、物清洗剂一种叫做Axarel38的清洗剂是由多布公司于1989年开发的。它的主要成分是碳氢化合物混合物。该清洗剂含有离子和非离子成分，对各种离子和非离子污染物具有溶解性，有助于高效清洗。这种清洗剂具有闪点高、毒性低的优点。因此，Axarel 38是一种理想的半水清洗溶剂，可适用于各种焊剂。半水清洗过程：溶剂或乳化剂清洗(附加喷雾和超声波)、水冲洗(两次)和热风干燥。(辅助过程包括纯水制备和废水处理等。)。用清水清洗和用清水清洗形状记忆合金主要是针对形状记忆合金元件在焊接过程中使用水溶性焊剂(焊膏)。水清洗方法可分为以下两类：1 .在纯水中加入皂化剂和表面活性剂的水基清洗方法可以清洗松香胶、油污

15、和离子污染。2.用纯水清洗水溶性焊料和焊剂。清洗时，使用清水或纯水进行清洗和漂洗。洁净水具有以下特点：(1)安全性好；(2)配方组成自由度大，清洗范围广，对极性和非极性污染物清洗效果好；(3)价格低廉，原料易得；(4)超声波允许时洗涤效果更好；(5)不足之处是水溶性助焊剂(焊膏)质量不稳定，工艺难以控制；清水清洗工艺：用纯水或水基皂化液清洗，用纯水冲洗，用纯水冲洗，用热风刀吹干。用无铅焊料组装的无铅印刷电路板和形状记忆合金的清洁。对于高质量和高可靠性的产品，焊接后需要清洗。由于无铅焊料具有熔点高、不易润湿的特点，要求助焊剂能提高润湿程度，且助焊剂的浓度和用量较铅焊有所增加，导致焊接后助焊剂残留

16、，影响焊点的可靠性。图(a)显示无铅焊点表面有更多的焊剂残留物，图(b)显示无铅焊点的清洁表面。2.2臭氧消耗物质替代清洗剂的技术要求，理想的臭氧消耗物质替代清洗剂必须满足以下条件：优异的溶解和清洗能力；无毒无污染；符合国际公约的要求；不可燃的；性能稳定，无腐蚀性，不影响产品质量；易蒸发，无残留；性能价格比好，重置成本可以接受。1.无铅焊接对清洗过程的影响使用无铅焊膏时，其峰值温度比锡铅焊膏的峰值温度高34左右，这可能导致焊剂发生更多的氧化和聚合反应。这些反应使得助焊剂残留物在焊接过程中更加“烘烤”，使得清洗更加困难。焊膏中沸点较高的溶剂、增加的松香成分(固体含量)和更强的活性成分(在高温下抑

17、制焊料氧化)会导致焊剂残留物的增加，对清洗工艺提出了更高的要求。2.清洗剂的选择：根据需要清洗的残留物的不同类型选择不同的焊剂，碱性清洗剂通常用于焊接后的焊剂残留物。有三种基本清洁剂：溶剂型清洁剂、不含表面活性剂的水基清洁剂和水基表面活化清洁剂。3.清洗过程：将无铅焊接形状记忆合金放入清洗设备中，用三种清洗剂中的任何一种清洗(50清洗)，并用去离子水冲洗并干燥。清洁后的形状记忆合金在40倍放大的显微镜下进行目视检查，并通过离子污染检测器进行测试。残留物目测和离子污染试验表明，三种清洗剂均具有良好的清洗效果。95%的经测试的形状记忆合金板显示残留物已完全去除，其余5%的形状记忆合金可在调整原始清洁参数后完全清洁。2.3目前，氟氯化碳-113的替代溶剂主要包括氟氯烃系列溶剂、氯代烃合成溶剂、烃类溶剂、醇类溶剂、碱性水溶液等。取代氟氯化碳-113的氟基清洗剂主要包括氟氯烃(氢氟碳化合物)、氢氟碳化合物(氢氟碳化合物)、HFE(氢氟碳化合物)和全氟化碳(全氟化碳)。其中，氢氟碳化合物、HFE和全氟化碳没有清洁能力，只有与其他化合物混合后才能使用。这种清洗剂具有与CFC-113相似的清洗性能，稳定、低毒、不燃、安全可靠，但通常价格昂贵。到目前为止，在使用范围和清洁效果方面，还没有类似于CFC-