展亞鴿
摘? 要:本文簡單介紹幾種常用的清洗技術,并結合實際情況詳細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。
關鍵詞:電子裝聯(lián);清洗;清洗劑;離子污染測試
電子裝聯(lián)中,電子線路板焊接完成后,在焊點周圍和印制電路板表面,總會存在焊劑殘渣、油污、手汗等沾污物。這些物質含有多種化學元素,隨著產(chǎn)品使用時間的增加,環(huán)境條件的變化,會出現(xiàn)腐蝕加深、絕緣電阻下降,甚至會發(fā)生電器短路、開路,接觸不良等故障。為此,在電子設備防護處理前,必須對焊點及印制板進行充分的清洗,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 的結構較機械產(chǎn)品的結構簡單,更多地表現(xiàn)為元器件的裝配;另一方面電子裝配作業(yè) 的自動化程度明顯高于機械產(chǎn)品裝配。這方面以印制 電路板裝配為代表,由于通孔插裝技術尤其是表面貼裝技術的應用,大部分裝配工序都可以由機器完成,大幅度提高了裝配作業(yè)的自動化水平。
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,隨著技術的發(fā)展軍品水清洗越來越多,并擴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擦洗焊點,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,但它不需要專用設備,清洗工藝簡單,在手工焊時可邊焊接邊清洗,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,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,達到清洗的目的。這種方式對清洗件在清洗槽內的放置位置和深度都有嚴格的要求,必須控制避免強烈的空化作用對某些元器件的影響,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,蒸汽會在表面冷凝成液體,污染物溶解并隨液體滴落,達到清洗的目的。值得注意的是,F(xiàn) l l3 一類清洗劑己被國際上認定為消耗臭氧層物質,簡稱O D S。自19 85 年英國科學家在南極觀測站發(fā)現(xiàn)“ 臭氧洞” 以來,如何保護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《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》規(guī)定了消耗臭氧層物質的生產(chǎn)量和消費量限制的進程;1992年1月在丹麥哥本哈根召開的會議上,又決定進一步加快淘汰O D S物質的步伐,規(guī)定發(fā)達國家在19% 年不再生產(chǎn)和使用O D S 物質;發(fā)展中國家到2010年停止生產(chǎn)和使用O D S 物質。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。同時國外對用O D S 物質清洗的產(chǎn)品采取了嚴格的限制措施,凡用O D S 物質清洗生產(chǎn)的產(chǎn)品發(fā)達國家不準進口,這勢必影響到我國外向型經(jīng)濟的發(fā)展。因此促進適用于高效率電子裝聯(lián)用的新型清洗技術應用是當務之急。
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,是一項系統(tǒng)工程,因此不太容易推廣。
水清洗技術一般分為純水清洗、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(或者絡合反應),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組件進行浸洗或噴洗,然后再用去離子水漂洗,整個流程需要的時間要比皂化劑水清洗長一倍以上。
經(jīng)過調研,結合本單位產(chǎn)品是多品種、小批量的生產(chǎn)特點,選用皂化水清洗技術和半水清洗技術中的乳化清洗技術是適宜的,國內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,相應形成全自動皂化水清洗系統(tǒng)和全自動半水清洗系統(tǒng)兩種生產(chǎn)方案,全自動水清洗系統(tǒng)的清洗效果在簡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,復雜組件的清洗效果也能夠滿足標準要求。從實驗發(fā)現(xiàn)的問題和解決方法來看,使用該設備進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干燥的方式補償,因此從技術上來說是可行的。
人們對電子產(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)工藝技術終極發(fā)展對此有些無能為力,未來 電子元氣件、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的由前決定后的垂直生產(chǎn)鏈體系,轉 變?yōu)榍昂蟊舜酥萍s的平行生產(chǎn)鏈體系,工藝技術路線也必將 作出重大調整,以適應生產(chǎn)鏈的變革;PCB、封裝和器件將融 合成一體,傳統(tǒng)的使用機械鑿刻(通過化學反應)最終達到非常小尺度的工具不再有優(yōu)勢。電子裝聯(lián)工藝技術逐漸放棄以往的工具、技術和模型,最終將沿著分子生物學的線索走向分子水平。自動清洗中,板子成批量進行,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(清洗在腔室中自動進行),從工程化上來說也具有一定的優(yōu)勢,因此值得推廣應用。
參考文獻
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