周少雄，何燕春，高 柯，雷 馳

（航空工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所，陜西 西安 710065）

印制電路板組件在焊接后會有污染物殘留，這會直接影響電子產(chǎn)品的電氣性能，因此清洗是生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序[1-4]，航空印制電路組件出現(xiàn)故障時選擇返廠維修，則需對電路組件局部涂層清除干凈[5-6]。傳統(tǒng)的清洗和去除工藝以酒精、丙酮等化學(xué)試劑作為介質(zhì)，此類介質(zhì)屬于危險品，存在安全隱患，其儲存使用以及回收處理過程復(fù)雜，且長期使用會對操作人員的健康造成危害。因此，尋找新型工藝替代傳統(tǒng)工藝已刻不容緩。

干冰清洗是一種新型清洗及表面處理技術(shù)，與傳統(tǒng)清洗工藝相比，采用固體二氧化碳作為介質(zhì)，使用后氣化無殘留，無需回收處理，且對環(huán)境無污染，能夠有效改善工作環(huán)境，保障工作人員的安全，其不僅可以清洗印制電路板，還可以對保護涂層進行去除處理。干冰清洗因其優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品和精密模具制造領(lǐng)域[7-8]。

1. 驗背景及原理介紹

隨著行業(yè)內(nèi)工藝需求的提升，干冰清洗工藝應(yīng)用越來越普及。在半導(dǎo)體封裝前處理工藝中，采用干冰清洗技術(shù)將元器件在切割分離中附著在內(nèi)壁上的雜質(zhì)進行處理，提高電子封裝體的表面潔凈度，增強了本體與鍍層的結(jié)合強度。在軍用航空發(fā)動機領(lǐng)域，干冰清洗技術(shù)用來處理發(fā)動機表面污漬，在保證發(fā)動機金屬材料表面物理性質(zhì)不變的情況下還可以有效清潔污染物，代替了傳統(tǒng)汽油清洗工藝。并且干冰清洗技術(shù)也在真空領(lǐng)域得到應(yīng)用，包括系統(tǒng)內(nèi)部零件的清洗以及真空分析樣品的清洗等[9-10]。以上領(lǐng)域主要使用干冰清洗工藝的清洗清潔功能，并未對干冰清洗工藝去除三防涂覆材料進行探索。

本文采用干冰清洗機對我所印制電路組件進行清洗、三防涂層去除處理。其原理（如圖1所示）是將干冰處理為毫米級微小顆粒，通過壓縮空氣將低溫（-78℃）干冰顆粒以極高的速度撞擊到物體表面，瞬間爆破成氣體，產(chǎn)生微爆；低溫使表面污染物迅速脆化，更容易從表面剝離，再通過物理撞擊力擊碎表面污漬，干冰升華時體積膨脹百倍帶來的強大氣流，瞬間去除物件表面污染物。

圖1 干冰清洗機原理

2. 實驗工具及方法

2.1 實驗工具

本次實驗采用i3 Micro Clean型干冰清洗機（如圖2所示）對印制電路組件進行清洗和涂層去除；使用IONOGRApH SMD V離子污染測試系統(tǒng)（如圖3所示）進行離子濃度檢測。

圖2 i3 Micro Clean 型干冰清洗機

圖3 IONOGRAPH SMD V離子污染測試系統(tǒng)

2.2 實驗方法

本次實驗選取元器件密集且批次較多具有代表性的三種類型印制電路組件，為1/2型印制電路組件、子卡型印制電路組件和母版型印制電路組件。為研究干冰清洗機壓力參數(shù)對離子濃度的影響，將1/2型印制電路組件分為兩組，每組兩塊產(chǎn)品，分別采用3kg和4kg兩種壓力參數(shù)進行清洗。在得出結(jié)論后，對后續(xù)的實驗采用更優(yōu)的壓力參數(shù)。在涂層去除方面，由于我所使用的三防涂覆材料去除容易，所以2kg壓力參數(shù)可以滿足去除條件。

3. 實驗過程及結(jié)果

3.1 實驗過程

干冰清洗機工藝流程圖如圖4所示，打開干冰清洗機電源，將塊狀干冰放入設(shè)備腔室中，選擇合適的噴嘴并調(diào)節(jié)參數(shù)，打開壓縮空氣開關(guān)，試噴出冰后將產(chǎn)品水平放置在防靜電工作臺上，手持噴槍，根據(jù)壓力大小調(diào)節(jié)間距，防止間距過小對物件造成損傷。使用時應(yīng)遵從從上到下，從左到右的原則依次進行，避免出現(xiàn)遺漏，正反兩面各兩遍，對于元器件較多的印制電路組件，可以調(diào)節(jié)噴槍與物件的角度對不易接觸到的地方進行處理。

圖4 干冰清洗機工藝流程圖

3.2 實驗結(jié)果

三種類型的印制電路組件干冰清洗后的離子濃度如表1所示。

表1 三種產(chǎn)品清洗后離子濃度

由表1可知，對于1/2型產(chǎn)品，壓力參數(shù)從3kg提升至4kg時，離子濃度下降。三種產(chǎn)品中，子卡型印制電路板的離子濃度最小，清潔程度最高。母版型印制電路板離子濃度最大，其原因是母版型產(chǎn)品上元器件數(shù)量較多，清洗較困難。

目前我所使用的三防涂覆材料主要有以下三種：丙烯酸樹脂涂層（1B31）、聚對二甲苯涂層（pC1）和聚氨酯涂層，干冰清洗機對三種涂層去除結(jié)果如表2所示。

表2 三種涂層去除結(jié)果

4. 結(jié)語

根據(jù)上述實驗中干冰清洗機對產(chǎn)品離子濃度和三種三防涂覆材料的去除的驗證分析，子卡型產(chǎn)品離子濃度最小，因為其器件較少，復(fù)雜程度低。對于1B31和pC1型三防涂層，干冰清洗機可以去除器件或焊點較少處的涂層，對于器件引腳、焊點較多的地方不能完全去除，且長時間地去除會對產(chǎn)品造成損傷。聚氨酯涂層由于固化后強度較高，去除較為困難。