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2019-10-24

SMT封装焊后清洗剂韦德国际1946官方网站分享:印制电路组件的清洗工艺

发布者:韦德国际1946官方网站Unibright ; 浏览次数:428

SMT封装焊后清洗剂韦德国际1946官方网站分享:印制电路组件的清洗工艺


摘 要 :焊接是电子设备的生产中重要的步骤 ,焊接后必须进行清洗才能保证电子设备的可靠性 、电气指标和工作寿命。鉴于军工产品必须要清洗,所以清洗工艺对于军工产品尤为重要 。介绍了清洗的重要性 ,讨论了印制电路组件污染物的种类、来源分析及相关清洗工艺 ,并简单介绍了清洗后洁净度的相关检测标准。同时结合自身工作对印制板电路组件焊接后的清洗问题进行了分析,并提出了可靠的解决方案和新的思路 。

关键词 :印制板电路组件;污染物 ;残留物;清洗工艺

 

1 清洗的重要性

通常电子产品焊接后 ,其板面总是存在不同程度的助焊剂残留物及其它类型的污染物, 即使使用了低固态含量不含卤素的免清洗助焊剂仍会有或多或少残留物 。因此清洗对保证电子产品的可靠性 、电气指标、工作寿命有着及其重要的作用 。

印制板电路组件清洗的重要性:(1)清除助焊剂残留物、胶带纸或阻焊膜的残胶、尘埃、油脂 、微粒和汗迹等污染物 ,防止对元器件 、印制导线和焊点产生腐蚀和其他缺陷的产生, 提高组件的性能和可靠性 ;(2)清除腐蚀物的危害 ,保证组件电气性能测试的顺利进行 ,焊点上过多的助焊剂惨残留物会使测试探针不能良好地接触焊点, 从而影响测试结果的正确性;(3)组件表面的污染物会妨碍三防涂敷层的结合力 ;(4)使组件外观清晰 ,热损伤和层裂等一些缺陷显漏出来,以便进行检测和排除故障 [12

因此印制电路板的清洗方法日益受到电子设备生产企业的重视成为电子装联中保证可靠性的一道重要工序 。清洗实际上是一种去污染的工艺, 为了正确选择清洗材料以及确定清洗工艺和清洗设备,必须对影响清洗的各种因素、污染物类型和有关清洗理论有全面的了解。

2 污染物的种类和来源

印制电路组件表面的污染物来源较广 ,主要包括 PCB制作和储运 、元器件制作和储运以及组件装联过程中形成的污染 。对于印制电路组件而言 ,所谓污染物,是指元器件或组件的物理 、化学或电气性能受到有害影响的表面沉积物和微粒等 。一般将组件表面的污染物分为极性或离子污染物 、非极性或非离子污染物和微粒状污染物3] ,见表 1。


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3 清洗的方法

3.1 清洗溶剂

根据清洗介质的不同 ,清洗技术有溶剂清洗、水清洗和半水清洗 。水清洗工艺可分为皂化法和净水法。对于采用松香助焊剂的印制板电路组件, 不能采用净水清洗 ,而应采用皂化水清洗;净水清洗工艺主要适用于采用水溶性助焊剂焊接的印制板电路组件。具体各种清洗方法及其优缺点见表 2。


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3.2 清洗方法

另外考虑到现今电子产品结构设计中出现高密度表面组装工艺 ,对这些小间距 、高密度的表面组装件应有较高的清洁度要求 。手工清洗无法保证板子的清洗质量 ,同时在清洗过程中可能对元器件会造成损伤,特别是对较高的敏感元器件和小间距元器件。现在一般都采用设备清洗。设备清洗的方法可分为 :汽相清洗 、超声波清洗和水清洗等 。由于蒙特利尔公约禁止氟利昂作为清洗溶剂 , 汽相清洗逐渐被淘汰,而超声波清洗易在器件表面产生微小裂痕同时对元器件会造成损伤 4, 不适用于军用产品 ,而水清洗技术由于适应能力强 ,清洗质量高 ,应用最广泛 。

4 清洗质量的评定标准

根据印制板电路组件用途及要求不同 , 对清洗后的 清洁 度 要求也 不同 , 但其 洁 净度 应 符合SJ20896 -2003, 具体见表 3。


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与印制板电路组件洁净度有关的国外标准 :

(1)MIL-P-28809:该标准中规定氯化钠盐当量离子杂质的最终值必须小于 1.56 μg/cm2)。

(2)MIL-STD-2000A:该标准规定离子污染物含量小于 1.56 μg/cm2 。

(3)J-STD-601B:该标准规定离子污染物含量小于 1.56 μg/cm2 。

另外在标准中还说明了可以用测量电阻率来表示离子污染对印制板电路组件的污染程度 :当测试溶液的电阻率大于 2 ×106Ω· cm时 ,则表示该组件已清洗干净 。

5 清洗在实践中的运用

在明确了清洗机理并选择了全自动水清洗的工艺方法后 ,我们在实际清洗过程中碰到了各类问题,通过针对性的分析改善了工艺 ,得出了有益的论点 ,但也提出了一些新观点 。

5.1 设备

在设备采购上选择了美国 Aqueous生产的全自动水清洗机 SMT450, 该设备为喷淋式全自动水清洗机 ,自带烘干功能 , 能进行电阻率测试 ;另外再配置了同公司的 Zero-Ion进行离子浓度检测的检测 。通过这两个设备可以严格控制其电阻率和离子污染度来保证印制板电路组件的洁净度。

采购清洗设备时出于经费原因我们选用了自动化程度较低的 SMT450,该设备无法生成去离子水 。这样在每次清洗不仅需人工添加去离子水 , 而且还需定期购置去离子水 , 增加了清洗工序的工时及断水影响生产的可能性。所以对已有的清洗机再配置一台去离子水发生装置 , 可以直接将一般的自来水通过去离子发生装置转化为纯水 。根据航标要求及经济性考虑我们要求该设备的出水纯度能达到 2 MΩ。

5.2 检测

我们采用 Zero-Ion离子浓度检测仪 ,顾名思义是只能检测离子污染物而不能检测非离子污染物 。那为什么这么多的标准只是对离子污染物含量有规定而忽略了非离子污染物呢 ? 我们不得不回过头来分析一下非离子污染物对印制板电路组件的危害性 。首先非离子污染物对印制板电路组件的绝缘电阻率没有任何影响 ,其次非离子污染物因为它是无极性的 ,不会因为其留有的污染物对印制板形成电气危害 。

关于绝缘阻值 , 由于去离子水要求纯水度为 2MΩ,经过清洗 、正常范围内的6次 ~7次漂洗后的印制板电路组件不太可能达到 2 MΩ。我们做了多次试验 ,用100块板进行清洗 、并设定不同次数的漂洗 , 漂洗结果见表 4。


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试验结果表明即使漂洗次数增加 ,漂洗溶液的电阻率有所改善, 但也无法达到 2 MΩ, 并且考虑到成本和效率 ,也不可能设置漂洗 20多次 ,因此对漂洗溶液的电阻率我们设置了大于 150 kΩ为通过 。

5.3 实际碰到的问题

5.3.1 白色污染物

清洗工艺形成后一个碰到的问题就是印制板电路组件清洗烘干后经常会发现组件表面有白色污染物5]。我们需要做的首先是确定该白色污染物的成分 。白色物质是一种表面残渣膜 。经过多次工艺试验终于得出其形成的原因 :在清洗过程中残渣表面被溶解 ,但由于溶解度较低加之清洗方法没有彻底除去被溶解的残渣 ;在组件干燥后以非离子物质的结晶形成的白色污染物。解决的措施为 :选用清洗液浓度高的溶液清洗可以提高清洗洁净度 , 避免重复清洗 ,提高清洗效率 , 降低劳动成本,降低设备折旧 。

5.3.2 器件漆层脱落

器件外表面为喷漆型 , 以前工艺试验中的元件为外表面烤漆型和激光刻字型, 所以原来工艺参数和工艺清洗材料不适用于该元件 。根据咨询销售商和兄弟单位了解的信息 , 清洗液中还需配入少量的防腐剂 ,以中和碱性清洗液的腐蚀作用 。这样就必须专门针对这些表面或标识为喷漆型和易破坏的元器件进行补充清洗试验:调配防腐剂比例 ,重新调配清洗液比例 ,调整清洗时间和清洗温度等工艺参数,使清洗工艺能适合这类元器件 。解决措施 :增加少量防腐剂 。

5.3.3 器件标识掉落

清洗时经常出现清洗件上元器件标识掉落现象 。据统计 ,我所关于模块清洗后部分元件标识掉落上升趋势 :2003 年为 2.3%, 2004 年为 6 .9%,2005年为9.5%, 2006年半年为 16%, 数据表明元器件标识易掉落问题自 2005年至今尤为突出 , 上升态势陡增 ,原在印制板电路组件的器件标识处涂覆阻焊膜或是用其它方法遮蔽清洗的工艺方法已经不适用 。调查发现凡标识掉落的器件原标识方法一般为墨印 ,我们知道一般油墨的耐溶剂性是很差的 。在不能改变器件标识方法也不更换器件供应厂家的情况下 ,只能从工艺着手解决 。一方面 ,针对同样品种规格 、不同厂家供应的元件以及同样品种规格 、同一供方不同批次的元件在相同清洗工艺规范下清洗后存在有的元件标识完好和有的被洗掉的现象,希望从供方找原因 ;另一方面 ,针对以往生产中标识易脱落的元器件做专项清洗试验 ,摸清其是否会影响元件的性能 。工艺试验中经过 5次正常清洗后的器件标识终于掉落 ,将标识掉落后的器件做 5个低温 、高温冲击试验后再送相关权威部门检测。检测结果为器件性能全部合格 。试验结果表明 , 清洗后密封元件标识 、外壳漆层掉落对元器件的性能指标无影响,清洗后对元器件标识的完整性可以不作检验要求 ,元件标识作为可追溯性的功能 ,可由产品档案和器件位号等替代。解决措施 :我们所的修订的清洗工艺中对密封器件标识 、外皮清洗掉不做要求 。

6 结论

目前国内外有关清洗的标准 、机理及方法的论证已经很充足,但针对每家企业不同的产品运用还是会有所区别 ,特别是一些理论上很正确 ,但在实践中无法实现的参数, 还是应该根据自己企业的产品进行充分试验 ,得出适合于本单位的经验参数值及标准检测值 。另外面对越来越多的非离子污染物,我们必须发展新的工艺技术来应对新的挑战 。目前已有洁净度测试仪引入了色谱分析手段 , 它能帮助定义污染物种类 ,确定元器件和组件表面所含污染物数量水平等 。总之 ,随着相关技术的发展和研究人员的不懈努力 ,我们一定会解决好清洗工艺技术 。

 

参考文献 :

[ 1] 任薄成 , 刘艳新 .SMT连接技术手册 [ M] .北京 :电子工业出版社 , 2008.

[ 2] 周德俭 , 吴兆华 .表面组装工艺技术 [ M] .北京 :国防工业出版社 , 2002.

[ 3] 陈正浩 .印制电路板组装件绿色清洗技术 [ J] .电子工艺技术 , 2007, 28(6):367 -369.

[ 4] 林伟成 .如何对电路板进行正确的超声波清洗 [ J] .电子工艺技术 , 2005, 26(2):88 -91.

[ 5] 林伟成 .电路板清洗后白渣的形成原因及解决办法[ J] .电子工艺技术 , 2006, 27(3):145 -149.


 张玲芸 高可靠电子装联技术




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