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2019-10-25

水性(水基)环保清洗剂韦德国际1946官方网站分享:四种印制板组装件清洗工艺清洗效果研究

发布者:韦德国际1946官方网站Unibright ; 浏览次数:508

水性(水基)环保清洗剂韦德国际1946官方网站分享:四种印制板组装件清洗工艺清洗效果研究


摘 要 :利用离子污染测试仪检测了 4种清洗方法对相同的印制板组装件的清洗效果,分析了清洗结果对相关标准的满足情况 。结果表明 ,水清洗的清洗效果最佳 ,能满足国军标的最高要求。

关键词 :印制板组装件 ;清洗 ;水清洗 ;离子残留物测试

 

随着电子信息技术的迅速发展 ,对印制电路板组装件(PCBA)的组装工艺的要求越来越高, 而电子整机产品的可靠性和质量主要取决于PCBA 的可靠性和质量水平。在工艺实践以及 PCBA 的失效分析中 ,我们发现 PCBA 上的残留物对 PCBA的可靠性水平影响极大 。而在残留物中 , 无机残留物会减小绝缘电阻 ,增加焊点或导线间的漏电流 ,在潮湿空气条件下 , 还会使金属表面腐蚀 ;有机残留物(如松香 、油脂等)会形成绝缘膜 ,从而影响连接器、开关和继电器等元器件表面之间的电接触 ,并且这些影响还会随环境条件的变化及时间延长而加剧,可能引起接触不良甚至开路失效 。

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因此,为了保证 PCBA的可靠性和质量 ,必须彻底清除这些污染物。

早期清洗 PCBA的方法是用有机溶剂 ,如无水乙醇进行手工刷洗 ;此后 , 逐渐使用氟利昂 CFC-113 与少量乙醇(或异丙醇)组成的混合有机溶剂,采用超声波清洗机进行清洗, 由于氟利昂对极性污垢和非极性污垢都有很好的溶解能力 , 对松香助焊剂的残留物有很好的清洗能力,这种清洗方式被广泛应用。但由于 CFC -113 对大气臭氧层有破坏作用 ,这种清洗方式已被禁止使用 ,目前可选用的为非臭氧层破坏物质(ODS)清洗剂,工艺包括水基清洗、半水基清洗、溶剂清洗 。

本研究着重对有机溶剂手工刷洗、氟利昂超声波清洗 、水基清洗 、非 ODS 溶剂清洗 4 种 PCBA 清洗工艺的清洗效果进行比较,对比 PCBA表面离子残留物含量对航标和国军标技术要求的满足程度。

1 试验材料和试验方法

1 .1印制电路板组装件(PCBA)

同批次生产的某种印制电路板组装件:

尺寸:21 cm ×14 cm ;

装联方式:插装;

助焊剂:RM A -185 ;

焊料:锡铅钎料 S -Sn60PbA Υ1 -RMA -1GB/T3131 -2001 。

1 .2清洗工艺

1)手工清洗

清洗剂:无水乙醇 +异丙醇 ;清洗工艺 :将清洗剂放入容器中 ,用毛刷蘸清洗剂刷洗PCBA焊点。

2)超声波清洗

清洗剂:氟利昂 CFC -113 ;

清洗设备:超声波清洗机 ;

清洗工艺:将 PCBA 放入清洗筐内浸入清洗机沸腾槽 ,在沸腾槽内用氟利昂加热浸洗 4 min ,然后转入清洗机冷却槽内, 进行超声波氟利昂清洗 4min ,提起清洗筐, 最后将清洗筐放置在沸腾槽氟利昂上方的蒸气区, 直到零件表面有冷凝液滴下,取出清洗筐晾干15 min 。

3)水基清洗

清洗剂:清洗试剂 +去离子水 GB/ T11446 -1997 ;

清洗设备 :水清洗机

清洗工艺:将 PCBA 放在清洗机内的框架上 ,启动清洗程序。去离子水预洗 3min , 清洗试剂 清洗10 min ,去离子水漂洗 4 次, 然后转入烘箱烘干 。

4)溶剂清洗

清洗剂:HCFC -141b ;

清洗设备:超声波清洗机 

清洗工艺:将 PCBA 放入清洗筐内浸入清洗机沸腾槽,在沸腾槽内用氟利昂加热浸洗 4 min ,然后转入清洗机冷却槽内, 进行超声波氟利昂清洗 4min, 提起清洗筐,最后将清洗筐放置在沸腾槽氟利昂上方的蒸气区,直到零件表面有冷凝液滴下 ,取出清洗筐晾干 15 min 。

2 试验结果与分析

2 .1离子残留物测试

设备:离子污染度测试仪 SCS Ionograph 500MSMD Ⅱ(美国);动态测试 ,IPA75%, 流速 ≥70cm 3/s ,基准≤0.003μs/cm,温度(23±2)℃。

2 .2测试结果

采用同批次、同工艺生产的某种印制电路板组装件 ,每种清洗工艺分别清洗 5 件 ,每件分别进行离子污染测试 ,按印制板双面面积计算成相当的 NaCl含量 ,测试结果见表1 。


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2 .3PCBA 离子污染度要求

目前对PCBA 有离子污染度要求的相关标准有 GJB5807 -2006《军用印制板组装件焊后清洗要求》和 HB7262.5 -95《航空产品电装工艺印制板组装件清洗》。

航标要求PCBA 清洗后表面离子残留物含量应不大于 3.3 μg(NaCl)/cm2 。国军标要求更加详细 ,将军用电子产品依据重要程度划分 3 个等级 ,并要求 :1 级 ,一般电子产品 ,离子残留物含量应不大于10.0μg(NaCl)/cm2 ;2级 , 耐用电子产品 , 离子残留物含量应不大于 5.0 μg(NaC l)/cm2 ;3 级 , 高可靠电子产品 ,离子残留物含量应不大于1.56μg(NaCl)/cm2 。

2 .4试验结果分析

4 种清洗工艺的离子污染度测试结果见图 1。


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由图1 可见 , 手工清洗 、超声波清洗 、水基清洗都能达到 HB7262 .5-95 技术要求 ,水基清洗和二次手工清洗均能达到GJB5807 -2006 中 3 级电子产品技术要求 ;超声波清洗和一次手工清洗不能稳定达到GJB5807 -2006 中 3 级电子产品技术要求,141b 溶剂清洗不能达到 GJB5807 -2006 中 3 级电子产品技术要求 。而且 ,水基清洗的效果最稳定,141b 清洗效果变化较大 。

手工清洗虽然是比较落后的清洗工艺, 但它不需要专业设备 、清洗工艺简单 ,在手工焊时可边焊接边清洗 ,适用于小批量和单件生产 , 对简单的插装PCBA 有较好的清洗效果 。但是手工清洗劳动强度大 ,且随着 BGA 、QFP等器件的大规模使用, 这种方法就会表现出明显的缺点 ,即清洗效果不好 、大的集成电路芯片底部不宜清洗干净 、清洗效率不高 。

使用氟利昂和141b 的溶剂清洗 ,工艺相对比较简单 ,其中氟利昂性能稳定 、适用范围广 、毒性小 、清洗能力强 、蒸发速度快 ,使用它清洗后的工件通常不必再干燥 ,清洗效率高 。但是由于环境保护的要求 ,氟利昂不能继续使用 ,虽然有 HCFC -141b等替代溶剂的推出, 从试验结果可以看出 ,替代溶剂的清洗效果并不理想 ,与国军标的技术要求还有一定差距 。

使用水基清洗不会对焊接工艺提出特别的要求,所以不必改变原有的焊接工艺 ,安全性好 ,水基清洗剂多为低毒性的 , 一般不会危及工人的健康 ,也不会发生起火 爆炸等危险 所以从环保和有益于人体健康角度看水基清洗有很大的优越性 ,这也是为什么注重环保的欧美国家都把水基清洗作为首选工艺的原因水基清洗剂的配方灵活多样 适应性广 ,根据需要可组合配方针对不同的应用需求从试验结果也可以看出 ,选择合适的配方后 ,水基清洗的效果最好 最稳定 水基清洗的 PCBA 装机后经过 GJB150环境试验考核, 性能满足设计要求 

水基清洗的主要缺点是在漂洗工艺中为保证达到清洗的质量要求, 需要使用价格昂贵的纯水 ,所以必需配有纯水制造设备和废水处理设备同时 , 水清洗后试件的干燥困难, 干燥不彻底会造成印刷电路板腐蚀和短路等故障的发生 , 但是烘干的温度太高会对电子元件造成损伤 , 为了提高烘干速度和保证烘干质量 ,有时还需要增加额外的设备 ,对资源的消耗比较大 

3 结语

4 种清洗工艺中水基清洗的清洗效果最好最稳定 ,水基清洗和二次手工清洗均能满足高可靠性军用电子产品的离子污染度要求 ;H CFC -141b 作为氟利昂清洗替代溶剂, 清洗效果和稳定性有待提高 

 

参考文献

[ 1] 张剑波 , 孙良欣 .清洗技术基础教程[ M] .北京 :中国环境科学出版社 , 2004 .

[ 2] 梁治齐 .共沸混合物在清洗中的应用[ J] .洗净技术 ,2004 , 2(9):38-45 .

[ 3] 胡志勇 .选择有效的 PCB 清洗方法[ J] .印制电路信息,2006(7):67-70 .

[ 4] 周志春 .印制电路板的清洗技术[ J] .洗净技术 , 2004 , 2(6):42-48 .

 殷胜昔 , 邢大勇 高可靠电子装联技术




以上一文,仅供参考!



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