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电子线路板清洗优势

发布:2014-12-26 09:34      点击:

1、清洗原理
    对助焊剂残留物清洗,主要是通过溶解作用完成的。不论是松香还是有机酸以及它们的锡盐或铅盐,在清洗剂都有一定的溶解度,通过从电路板面向清洗剂里转移这一过程完成残留物的去除。在溶解过程中,提高清洗剂温度或辅以超声波以及刷洗,都会加快清洗速度和提高清洗效果。比较安全的方法还是要使用超声波清洗。
2、清洗剂的组成:
    除了水基清洗剂外,清洗剂几乎无一例外地都是由易挥发的溶剂混合而成。氟里昂是最为有效的清洗剂原料,它具有干燥快、清洗速度快、清洗彻底等优点。但是基于环保的考虑,现在已逐渐被禁止使用。环保型的清洗剂大多是由小分子的醇类、烃类、酮类、醚类、酯类溶剂构成,比如乙醇、异丙醇、溶剂油、丙酮、乙二醇丁醚、乙酸丁酯、松节油等构成。不同厂家生产的清洗剂虽有差别,也都无非是这些溶剂及缓蚀剂、防锈剂、渗透剂混合而成。
3、清洗剂的一些特性:
     与助焊剂类似,清洗剂也具有下列特性:
      1、易燃品,应远离明火并避免高温。
      2、容易挥发,应密闭保存。
      3、蒸汽对人体毒害不大,但大量吞服有害。
      4、可以用二氧化碳或干粉灭火器灭火。
      5、接触皮肤并无太大伤害,只是长时间接触会脱脂而引起皮肤粗糙。
      6、进入眼睛中立即用水冲净即可,涂眼药膏;严重时应立即就医。
4、清洗剂使用知识
    残留物分类,印制电路板焊接后的残留物大致可分为三类:
    1、颗粒性污染物——灰尘、棉绒和焊锡球。焊锡球是一种焊接缺陷,如果设备的振动使大量小焊锡球聚集到一个部位上,便可能引起电短路。焊锡球是可以通过清洗去除的。
    2、非极性污染物——松香树脂、石蜡及波峰焊上使用的抗氧化油,还有操作者遗留下的化妆品或洗手剂。
    3、极性沾污物——卤化物、酸和盐。
5、为什么要清洗?即残留物有什么危害?
     颗粒性污染物——电短路
     极性沾污物———介质击穿
                       ———漏电
                       ———元件/电路腐蚀
     非极性沾污物——影响外观
                          ——白色粉点
                          ——粘附灰尘
                          ——电接触不良
6、 溶剂清洗设备
1.目前应用的清洗设备大部分都使用了超声波清洗机。
    超声波清洗机是一种广为应用的批量式清洗器,既可满足小批量生产,也可满足大批量生产。虽然超声波有可能损坏元件内部引线,但是美国和日本的许多公司目前正使用得十分成功。
2.大致可分为液相清洗和汽相清洗。
    液相清洗主要使用多个清洗槽,需要清洗的PCB放在清洗剂液体里浸泡清洗。超声波清洗机内清洗剂的温度一般是35℃~85℃,清洗时间2~5分钟。对于通常的清洗剂都可以使用液相清洗。
严格来说汽相清洗是指机器构成至少三个槽,其中第一槽热清洗,第二槽冷冻浸洗,第三槽沸腾蒸气漂洗。第三槽清洗剂液体被加热后产生蒸汽,在遇到冷冻浸洗后低温工件被冷却成液体滴落槽里,会得到相当干净的工件。这样PCB在干净的清洗液里洗出来后表面会比较干净。适于这种设备的清洗剂主要是三氯乙烯等不燃性的单一或混合液体。
水溶液清洗设备虽然可以节省清洗剂成本,但由于设备较复杂,而且涉及污水排放问题,一次性投入较多,所以目前在小规模企业里很少应用。
7、清洗后的检测
      1、目测:用2~10倍的光学显微镜检查电路板是否有焊剂残留物和其它沾污物。此法较为简便,但要定量表示微量残留物就十分困难。
      2、溶剂萃取:将电路板浸入试验溶液,然后用离子测试仪测量它的离子电导率。此法设备贵、速度慢,但可靠性高。
      3、测量表面绝缘电阻(SIR)。
      此法的优点是直接测量和定量测量;而且可以检测局部区域是否存在焊剂。但此法较为复杂,需要在电路板表面层上设计附加电路。
8、电路板洗后发白是怎么回事?
(1)现象:PCB过炉后板面干净,免洗,但到了第二天就会有发白的现象。
(2)分析:
      不管板子在清洗后出现白色残留,还是免清洗的板子存储后出现白色物质,还是返修时发现的焊点上的白色物质,无非有四种情况:
      1焊剂中的松香:大多数清洗不干净、存储后、焊点失效后产生的白色物质,都是焊剂中本身固有的松香。因为多数助焊剂和锡膏中,松香类化合物都是作为成膜和助焊的主要化学物质。松香通常是透明、硬且脆的无固定形状的固态物质,不是结晶体。因此松香在热力学上不稳定,有结晶的趋向。松香结晶后,无色透明体就变成了白色粉末。如果清洗不干净的话,白色残留就可能是松香在溶剂挥发后形成的结晶粉末。这个不会影响到板子的性能。
      2松香变性物:这是板子在焊接过程中,松香与焊剂发生反应所产生的物质,而且这种物质的溶解性一般很差,不容易被清洗,滞留在板子上,形成白色残留物。但是这些白色物质都是有机成分的,仍能保证板子的可靠性。
      3有机金属盐:清除焊接表面氧化物的原理是有机酸与金属氧化物反应生成可溶于液态松香的金属盐,冷却后与松香形成固溶体,在清洗中随松香一起除去。如果焊接表面、零部件氧化程度很高,焊接后生成物的浓度就会很高。当松香的氧化程度太高时,可能会与未溶解的松香氧化物一起留在板子上。这时候板子的可靠性会降低。所以,表贴组装时要慎重选择焊接材料。
      4金属无机盐:这些可能是焊料中的金属氧化物与助焊剂或焊膏中的含卤活性剂、PCB焊盘中的卤离子、元器件表面镀层中的卤离子残留、FR4材料含卤材料在高温时释放的卤离子反应生成的物质,一般在有机溶剂中的溶解度很小。
 另外,焊剂残留还与PCB设计、回流焊温度、回流时间、温度、湿度等有关系。
    在清洗设备正常工作(超声波、温度、清洗时间)时出现发白现象,说明没有洗干净,是清洗力不足导致。白的东西一方面包含松香、聚合松香结晶体,另一方面也包含小分子酸的锡盐和铅盐。正常情况下松香和聚合松香固化时并不呈晶体,在溶剂中容易溶解;一旦结晶,许多性质都发生变化,在溶剂中的溶解速率也变慢许多。小分子酸的锡盐和铅盐在溶剂中的溶解度较小,而且溶解速度慢。在不提高温度和不延长清洗时间的情况下,清洗剂的选择就很重要。如果清洗剂选的合适的话,助焊剂残留物可能会被清除掉;清洗剂一旦选择与残留物不匹配,可能很难清除这些金属盐,从而在板子上留下白斑。这些物质会影响到板子的电气性能。不同的清洗剂对不同的助焊剂表现出不同的清洗效果,这只有通过实际试用才能选出适合某一助焊剂的清洗剂。
    还有一种情况,即平常使用正常,而在天气不好尤其湿度很大时会产生发白现象。湿度一方面导致清洗剂液面产生凝结水从而降低了清洗力,另一方面湿度也增加了松香结晶的机会进而增加了清洗的难度。出现这种现象也是可以从选择优质清洗剂方面解决的。
9、对清洗问题的不正确认识
   清洗制程中,不能选择免清洗的焊膏、助焊剂,否则会因为清洗不完全,反而降低可靠性。
为了迎合电子厂商的要求,许多助焊剂厂商都推出了免清洗助焊剂,尽管其产品说明书上标明RA字样。在许多高精度要求的场合,比如军事、飞机部件,即使活性较弱的RMA型助焊剂也是要清除干净的,以确保可靠性。而RA焊剂,由于活性较强,随之也带来了腐蚀和漏电等问题,除非应用于象风扇这样的低要求民品市场,否则必须清洗。受现有检测方法的限制,RA焊剂在检测时可能含具有很高的SIR(表面绝缘电阻),但使用时仍会出现因漏电而导致图象条纹和音色失真等问题,这已被许多厂商证实。
10、不正确的清洗操作
 1、在不具备超声波时,将电路板简单浸泡之后即拿出来凉干。
 2、用刷子蘸清洗剂对电路板进行次数不多的刷洗。
    如前面介绍,焊剂残留物成分复杂,清洗难度较大,不是随随便便就可以洗干净的。否则的话,也没有必要用超声波清洗。
    助焊剂残留物中,以松香或其他合成树脂为主体的非极性沾污物对卤素、有机酸、盐等进行包覆,起到了“塑封”的作用,从而大大降低了离子沾污物的腐蚀,避免了吸潮之后的漏电等问题。而清洗过程中,树脂是优先洗掉的,如此时停止清洗操作,则在电路板上留下来的便是离子沾污物,后果可想而知。不彻底的清洗所带来的问题要远比不清洗严重,所以一旦清洗就一定要洗彻底。
11、如何提高清洗效果?
 1、应在焊接之后尽快清洗(1个小时以内);
 2、提高清洗剂工作温度;
 3、延长清洗时间;
 4、经常更换新的清洗剂。
我们常推荐一种对产品完全没有伤害的碳氢类清洗液预先浸泡PCB(碳氢类清洗剂易燃不能用普通超声波清洗机,必须用设备较为昂贵的防爆清洗机),然后再作正式超声清洗,可以解决焊剂残留物成分复杂,清洗难度较大的问题。
12、清洗剂与PCB兼容性问题
随着科技的进步,PCB里组成的元件越多、越复杂,清洗剂与PCB兼容性问题日渐突出。
不同的清洗剂对不同材质的电子元件表现出不同的兼容性能,这只有通过实际试用才能选出适合某种PCB里面所有材料完全兼容的清洗剂。