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