PCB制造过程中常见的灰尘消除方法

刘克敢 朱 拓 宋建远 刘 东

（深圳崇达多层线路板有限公司，广东 深圳 518132）

1 前言

所谓灰尘，是指大气中的一种固态微粒，常以悬浮的方式存在于空气中，随着气体的流动飘散到四处。灰尘微粒的直径大小各异，通常不能用肉眼看到。

随着科技的发展，线路板也向着更精密的方向进步，线宽线隙在不断缩小，这就要求制造商对制造过程中的洁净度标准也要随之提高，以确保不会因为灰尘而产生开路、短路、阻焊杂物等问题。但是，实际生产过程中，灰尘作为一种自然现象，不可能完全消除，所以我们只能通过观察分类，将其控制在要求范围之内。有效消除灰尘，依赖于对灰尘的认识，了解其产生的原因和种类之后，才能探索相应的解决方法。

2 灰尘的分类

按照颗粒直径的大小，可以将灰尘分为三类。

2.1 粉尘

粉尘是由于物体粉碎而产生和分散到空气中的微粒。其粒径大小差别较大，大的肉眼可见，小的则需高倍显微镜才能看见，粒径一般在1 µm至10 µm。其形状不规则，但成分与生成前的物质相同。

2.2 凝结固体烟雾

凝结固体烟雾是物质在燃烧、升华、蒸发和凝聚等过程中形成的。其粒径一般在0.1 µm至1 µm。它与粉尘不同，凝聚力很大，大多是在金属物质熔化过程形成的气体，在空气中冷却后，凝结成固体烟雾，粒子形状较为规则。

2.3 烟

烟是在木材、纸、布、油、煤、香烟等有机物燃烧时产生的细小微粒。其粒径一般在0.5 µm以下。烟雾微粒相对较小，所以更容易飘散，容易影响阻焊油墨与板面的结合力，并且经过长期积累形成的锈状物，更会影响到PCB的制作品质。

3 灰尘产生原因及传播途径

3.1 灰尘产生原因

由灰尘的种类可以看出，产生灰尘的原因主要有以下两类。

3.1.1 物体粉碎

物体粉碎后，会产生碎屑，这些碎屑即是灰尘的一种。例如：在吃饼干的时候，饼干断裂的一瞬间，可以清晰的看到有碎屑飞出。当然，还有许多看不见的碎屑，这些碎屑长时间积累，不仅会威胁到设备的寿命，更会影响呼吸道健康，这就是宇航员在太空中都必须吃流体或压缩食品的原因。

物体粉碎所产生的灰尘在实际生产过程中最为常见，无论是搬运、摩擦、老化脱落，都会因为破碎而产生灰尘。PCB制造过程中，钻孔，铣板过程会产生大量的粉尘。生产过程中所使用的工具，几乎都会相互摩擦，物体摩擦后表面产生毛刺后，再经过刮伤、碰撞就会脱落成微小的灰尘。

3.1.2 物体的燃烧或凝结

物体在燃烧过程中，一方面由于自身的物理分解，会产生固体颗粒，另一方面，燃烧过程中形成的烟气，产生烟尘污染。

线路板制造过程中由于燃烧或凝结所产生的灰尘常见于烘板、碱洗处理工序。烘板过程中板材或油墨中挥发出来的有机气体，凝结后就会产生晶体；常见的NaOH溶液，其水分挥发后，很容易产生NaOH晶体，这些结晶体长时间累积之后，经过震动或摩擦，容易随着气流漂浮到空气中。

3.2 灰尘传播途径

灰尘主要靠以下几种传播途径。

3.2.1 气体流动

由于灰尘一般处于悬浮状态，所以气体流动时，灰尘会随之流动。当气候干燥时，灰尘会很轻易的随气体流动，我们所熟知的沙尘暴就是灰尘随空气强烈流动的结果。线路板制造过程中，气体的流动方向是任意的，导致灰尘的漂浮方向也很难确定。

3.2.2 黏附

由于灰尘微粒表面常带有水份，与其他物体接触时，会粘到物体上。平常所穿的衣服，或者车间的墙壁，都是灰尘粘附的对象，灰尘被人体带到基板表面，容易造成不良隐患。

灰尘的粘附方程式表示如下：

式中：P——灰尘粘附的程度；

k——含尘度(CR等级等)；

W——板面吸附力；

D——灰尘吸附力。

由式（1）可知，灰尘的粘附程度与含尘度、板面吸附力、灰尘吸附力三者均成正比。

3.2.3 静电吸附

静电吸附传播灰尘的原因与黏附类似，如图1所示，物体通过摩擦、碰撞产生的灰尘常以三种形式存在：带正电，带负电，不带电。这些灰尘在接近金属物体时会发生静电感应，由于同性相斥异性相吸的作用，带电灰尘容易吸附到带异性电荷的物体表面，产生静电吸附灰尘。

4 常见灰尘消除方法

通过以上介绍的灰尘分类和传播方式，结合实际生产中的测试，总结出以下七种消除灰尘的方法。

4.1 消除方法1

存放架或搬运车子的台面做成圆柱形网状钢质结构，台面下布置粘尘垫，灰尘抖落后被吸附在粘尘垫上；架子底层离地≥35 cm。

存放台面和搬运车制作成圆柱形钢质结构，可以防止灰尘在台面上积累，确保灰尘能够全部落到底层，再被黏附到粘尘垫上。

经过测试验证，当存放架底层离地面≥35 cm时，对预防灰尘危害有三方面优势：（1）架子底座不易吸附地面的灰尘；（2）便于清洁架子下方；（3）可以防止灰尘藏匿在狭小的缝隙内，实例如图2。

4.2 消除方法2

容易产生静电的地方增加离子风扇。

图1 生产过程中产生的灰尘与静电吸附示意

图2 网状钢质结构存放架实例图

灰尘一般分为带负电荷的微粒，带正电荷的微粒，不带电微粒，其中不带电的微粒占极少数，所以，给洁净度要求严格的区域增加离子风扇，吹落带电灰尘。离子风扇可以吹出正负电荷，其消除灰尘的原理如图3所示。

图3 离子风扇工作原理图

4.3 消除方法3

设备中间和容易摩擦、碰撞的台面下方放置粘尘垫。

在措施1、2的基础上，在容易摩擦、碰撞的台面下方放置粘尘垫，可以预防存板架因摩擦或撞击而掉落的灰尘，也可以粘结离子风中和后飘落的灰尘。

4.4 消除方法4

无尘车间风淋室内改造成循环吹风，风淋室四壁贴粘尘垫。

风淋室是避免人体将灰尘带入无尘车间的一个重要设施，防尘服经过粘附、静电吸附等途径表面会附带一些灰尘，经过风淋后，可以有效吹落灰尘，风淋室四周墙壁贴上粘尘纸，挖出风淋口，可以有效吹落并粘结灰尘。

如图4所示，风淋室设计成循环吹风模式。若风淋室只吹风不吸风，灰尘会在停止吹风后又飘落到无尘服上，将其改造为循环吹风，可以防止因单纯吹风导致的灰尘飘落或藏匿堆积。

图4 循环吹风风淋室示意图

4.5 消除方法5

选取硬质橡胶鞋底的无尘鞋、注意穿法和存放方法。

对于无尘鞋，建议选取硬质橡胶底类型，由于无尘鞋长期与地面摩擦，肯定会产生灰尘，而软底薄底无尘鞋摩擦破损造成的灰尘量是硬质无尘鞋的500多倍！

选好无尘鞋之后，还需要注意其穿法，无尘裤的裤口需插入无尘鞋的鞋口之内，以防止无尘服内的灰尘掉落在无尘室内。

无尘服有多种存放方法，但是要保证无尘服真正“无尘”，必须注重每一个细节。建议使用悬挂的方法存放无尘服，可以使灰尘垂直落下，并在无尘服悬挂柜底层铺设粘尘垫，黏附抖落的灰尘。

4.6 消除方法6

无尘车间的设备最好为不带漆的，若必须带漆，则应优先选取烤漆的设备。

无尘车间内的酸碱性气体不断循环，一方面会腐蚀金属，产生粉尘，另一方面与高分子材料发生缓慢反应，将其分解，而漆类是高分子材料的一种，可以观察到，无尘车间的设备长时间使用，漆面会自然起泡脱落，产生粉尘微粒。

设备使用过程中，漆面经过碰撞、摩擦，也会产生碎屑漂浮到空气中，所以评估设备时加上是否带漆一项，预防漆面脱落产生灰尘。

选用纯金属外壳设备，向外壳上涂一层保护油，油类一般由极性有机分子组成，可以有效粘附带电灰尘，对设备表面定期清理，灰尘就会被除掉。

4.7 消除方法7

无尘车间更衣室增加离地隔离层。

如图5所示，无尘车间更衣室是人员流动与衣物摩擦最频繁的地方，增加网状硬质隔离层，隔离层下的地面上铺粘尘垫，可以清除落下堆积的灰尘。

图5 无尘车间更衣室防护网实例图

5 小结

本文简单介绍了灰尘的分类和传播方式，根据分类和传播方式，提出了七种预防灰尘危害的方法，尤其针对无尘车间的灰尘防护，加以重点解说，为预防PCB制造过程中由于灰尘所造成的短路、开路、阻焊杂物等不良问题提供了切实有效的方法。

[1]刘彬云.电路板绿色制造技术探讨(4),(5)[J].印制电路信息, 2010(9), 2011(3).

[2]邓宏喜.PCB开路的产生原因和改善措施[J].印制电路信息, 2009(1).