電子裝聯(lián)中水清洗的應(yīng)用

展亞鴿

摘? 要：本文簡(jiǎn)單介紹幾種常用的清洗技術(shù)，并結(jié)合實(shí)際情況詳細(xì)分析皂化水清洗的工藝流程，提出存在問題和解決方法，與同行共鑒。

關(guān)鍵詞：電子裝聯(lián);清洗;清洗劑;離子污染測(cè)試

電子裝聯(lián)中，電子線路板焊接完成后，在焊點(diǎn)周圍和印制電路板表面，總會(huì)存在焊劑殘?jiān)?、油污、手汗等沾污物。這些物質(zhì)含有多種化學(xué)元素，隨著產(chǎn)品使用時(shí)間的增加，環(huán)境條件的變化，會(huì)出現(xiàn)腐蝕加深、絕緣電阻下降，甚至?xí)l(fā)生電器短路、開路，接觸不良等故障。為此，在電子設(shè)備防護(hù)處理前，必須對(duì)焊點(diǎn)及印制板進(jìn)行充分的清洗，以提高可靠性和壽命。

電子產(chǎn)品的裝配與機(jī)械產(chǎn)品的裝配有著顯著的區(qū) 別：一方面電子產(chǎn)品 的結(jié)構(gòu)較機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更多地表現(xiàn)為元器件的裝配;另一方面電子裝配作業(yè) 的自動(dòng)化程度明顯高于機(jī)械產(chǎn)品裝配。這方面以印制 電路板裝配為代表，由于通孔插裝技術(shù)尤其是表面貼裝技術(shù)的應(yīng)用，大部分裝配工序都可以由機(jī)器完成，大幅度提高了裝配作業(yè)的自動(dòng)化水平。

在生產(chǎn)高、精、尖電子產(chǎn)品中尤其需要完善的清洗工藝來保證產(chǎn)品質(zhì)量。清洗工藝包括傳統(tǒng)的手工清洗、CFC 氣相清洗、超聲波清洗、免清洗等等。水清洗真正發(fā)展起來是氟里昂禁用后，也就是九十年代末開始迅速發(fā)展，而且到現(xiàn)在為止，隨著技術(shù)的發(fā)展軍品水清洗越來越多，并擴(kuò)展到較多使用皂化劑配水溶液清洗。

常用手工清洗方法有兩種，即用蘸有清洗劑的棉紗或者棉球逐點(diǎn)擦洗焊點(diǎn)，還可將清洗劑放入容器中，用毛刷刷洗。清洗劑一般使用無水乙醇或無水乙醇和汽油的混合溶液。手工清洗是比較落后的清洗工藝，但它不需要專用設(shè)備，清洗工藝簡(jiǎn)單，在手工焊時(shí)可邊焊接邊清洗，此法適用于小批量和單件生產(chǎn)，但隨著BGA、QFP等器件的大規(guī)模使用，這類方法就表現(xiàn)出明顯的缺點(diǎn)，即清洗效果不好，大的集成電路芯片底部不易清洗干凈，清洗效率不高。超聲波清洗是利用超聲波產(chǎn)生的空化作用，使沾污物破裂凈化，脫離基體，達(dá)到清洗的目的。這種方式對(duì)清洗件在清洗槽內(nèi)的放置位置和深度都有嚴(yán)格的要求，必須控制避免強(qiáng)烈的空化作用對(duì)某些元器件的影響，而且清洗液易污染，必須考慮其回收利用。

氣相清洗的清洗劑一般采用三氟乙烷和乙醇的共沸物，原理：先將清洗液煮沸，再將清洗見之于清洗劑的蒸汽中，由于清洗件表面溫度低于蒸汽溫度，蒸汽會(huì)在表面冷凝成液體，污染物溶解并隨液體滴落，達(dá)到清洗的目的。值得注意的是，F(xiàn) l l3 一類清洗劑己被國際上認(rèn)定為消耗臭氧層物質(zhì)，簡(jiǎn)稱O D S。自19 85 年英國科學(xué)家在南極觀測(cè)站發(fā)現(xiàn)“ 臭氧洞” 以來，如何保護(hù)臭氧層已成為世界三大環(huán)境問題之一，引起了世界各國的注意。1987年通過的《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》規(guī)定了消耗臭氧層物質(zhì)的生產(chǎn)量和消費(fèi)量限制的進(jìn)程;1992年1月在丹麥哥本哈根召開的會(huì)議上，又決定進(jìn)一步加快淘汰O D S物質(zhì)的步伐，規(guī)定發(fā)達(dá)國家在19% 年不再生產(chǎn)和使用O D S 物質(zhì);發(fā)展中國家到2010年停止生產(chǎn)和使用O D S 物質(zhì)。我國政府己在該協(xié)議書上簽了字，成為正式締約國。我國雖屬發(fā)展中國家，但隨著國際淘汰步伐的加快，也加快了淘汰步伐，要求清洗行業(yè)提前到2 0 0 6 年。同時(shí)國外對(duì)用O D S 物質(zhì)清洗的產(chǎn)品采取了嚴(yán)格的限制措施，凡用O D S 物質(zhì)清洗生產(chǎn)的產(chǎn)品發(fā)達(dá)國家不準(zhǔn)進(jìn)口，這勢(shì)必影響到我國外向型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此促進(jìn)適用于高效率電子裝聯(lián)用的新型清洗技術(shù)應(yīng)用是當(dāng)務(wù)之急。

免清洗工藝目前尚不太成熟，涉及到從基板、元器件到免清洗焊劑和焊接工藝等一系列工藝問題和管理問題，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此不太容易推廣。

水清洗技術(shù)一般分為純水清洗、皂化劑或水系溶劑清洗、半水清洗。純水清洗不言而喻，因不能溶解松香類助焊劑而不能在要求嚴(yán)格的軍品生產(chǎn)中使用。皂化劑或水系溶劑清洗主要的清洗原理是在一定溫度下，皂化劑（或者溶劑）可以和松香型焊劑剩余物發(fā)生皂化反應(yīng)（或者絡(luò)合反應(yīng)），形成脂肪酸鹽等易溶于水的產(chǎn)物，最終被連續(xù)的去離子水漂洗帶走。半水清洗則先采用各種乳化液對(duì)組件進(jìn)行浸洗或噴洗，然后再用去離子水漂洗，整個(gè)流程需要的時(shí)間要比皂化劑水清洗長(zhǎng)一倍以上。

經(jīng)過調(diào)研，結(jié)合本單位產(chǎn)品是多品種、小批量的生產(chǎn)特點(diǎn)，選用皂化水清洗技術(shù)和半水清洗技術(shù)中的乳化清洗技術(shù)是適宜的，國內(nèi)許多科研單位和小批量的生產(chǎn)廠家都選用這兩種清洗技術(shù)，相應(yīng)形成全自動(dòng)皂化水清洗系統(tǒng)和全自動(dòng)半水清洗系統(tǒng)兩種生產(chǎn)方案，全自動(dòng)水清洗系統(tǒng)的清洗效果在簡(jiǎn)單印制板組件上表現(xiàn)得不如無水乙醇刷洗，但是仍可以滿足要求，復(fù)雜組件的清洗效果也能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。從實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問題和解決方法來看，使用該設(shè)備進(jìn)行印制板組件焊接后清洗也存在不足之處，但是可以通過特殊組件二次裝配、局部擦洗以及使用真空干燥箱后補(bǔ)干燥的方式補(bǔ)償，因此從技術(shù)上來說是可行的。

人們對(duì)電子產(chǎn)品追求微型化、薄型化、更高性能等要求永無止境，現(xiàn)有裝聯(lián)工藝技術(shù)終極發(fā)展對(duì)此有些無能為力，未來 電子元?dú)饧?、封裝、安裝等產(chǎn)業(yè)將發(fā)生重大變革，將由芯片封裝安裝再到整機(jī)的由前決定后的垂直生產(chǎn)鏈體系，轉(zhuǎn) 變?yōu)榍昂蟊舜酥萍s的平行生產(chǎn)鏈體系，工藝技術(shù)路線也必將 作出重大調(diào)整，以適應(yīng)生產(chǎn)鏈的變革;PCB、封裝和器件將融 合成一體，傳統(tǒng)的使用機(jī)械鑿刻（通過化學(xué)反應(yīng)）最終達(dá)到非常小尺度的工具不再有優(yōu)勢(shì)。電子裝聯(lián)工藝技術(shù)逐漸放棄以往的工具、技術(shù)和模型，最終將沿著分子生物學(xué)的線索走向分子水平。自動(dòng)清洗中，板子成批量進(jìn)行，不但提高了清洗效率和清洗效果的一致性，也改善了操作的安全性（清洗在腔室中自動(dòng)進(jìn)行），從工程化上來說也具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此值得推廣應(yīng)用。

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