电子装联中水清洗的应用

展亚鸽

摘  要：本文简单介绍几种常用的清洗技术，并结合实际情况详细分析皂化水清洗的工艺流程，提出存在问题和解决方法，与同行共鉴。

关键词：电子装联;清洗;清洗剂;离子污染测试

电子装联中，电子线路板焊接完成后，在焊点周围和印制电路板表面，总会存在焊剂残渣、油污、手汗等沾污物。这些物质含有多种化学元素，随着产品使用时间的增加，环境条件的变化，会出现腐蚀加深、绝缘电阻下降，甚至会发生电器短路、开路，接触不良等故障。为此，在电子设备防护处理前，必须对焊点及印制板进行充分的清洗，以提高可靠性和寿命。

电子产品的装配与机械产品的装配有着显著的区 别：一方面电子产品 的结构较机械产品的结构简单，更多地表现为元器件的装配;另一方面电子装配作业 的自动化程度明显高于机械产品装配。这方面以印制 电路板装配为代表，由于通孔插装技术尤其是表面贴装技术的应用，大部分装配工序都可以由机器完成，大幅度提高了装配作业的自动化水平。

在生产高、精、尖电子产品中尤其需要完善的清洗工艺来保证产品质量。清洗工艺包括传统的手工清洗、CFC 气相清洗、超声波清洗、免清洗等等。水清洗真正发展起来是氟里昂禁用后，也就是九十年代末开始迅速发展，而且到现在为止，随着技术的发展军品水清洗越来越多，并扩展到较多使用皂化剂配水溶液清洗。

常用手工清洗方法有两种，即用蘸有清洗剂的棉纱或者棉球逐点擦洗焊点，还可将清洗剂放入容器中，用毛刷刷洗。清洗剂一般使用无水乙醇或无水乙醇和汽油的混合溶液。手工清洗是比较落后的清洗工艺，但它不需要专用设备，清洗工艺简单，在手工焊时可边焊接边清洗，此法适用于小批量和单件生产，但随着BGA、QFP等器件的大规模使用，这类方法就表现出明显的缺点，即清洗效果不好，大的集成电路芯片底部不易清洗干净，清洗效率不高。超声波清洗是利用超声波产生的空化作用，使沾污物破裂净化，脱离基体，达到清洗的目的。这种方式对清洗件在清洗槽内的放置位置和深度都有严格的要求，必须控制避免强烈的空化作用对某些元器件的影响，而且清洗液易污染，必须考虑其回收利用。

气相清洗的清洗剂一般采用三氟乙烷和乙醇的共沸物，原理：先将清洗液煮沸，再将清洗见之于清洗剂的蒸汽中，由于清洗件表面温度低于蒸汽温度，蒸汽会在表面冷凝成液体，污染物溶解并随液体滴落，达到清洗的目的。值得注意的是，F l l3 一类清洗剂己被国际上认定为消耗臭氧层物质，简称O D S。自19 85 年英国科学家在南极观测站发现“ 臭氧洞” 以来，如何保护臭氧层已成为世界三大环境问题之一，引起了世界各国的注意。1987年通过的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》规定了消耗臭氧层物质的生产量和消费量限制的进程;1992年1月在丹麦哥本哈根召开的会议上，又决定进一步加快淘汰O D S物质的步伐，规定发达国家在19% 年不再生产和使用O D S 物质;发展中国家到2010年停止生产和使用O D S 物质。我国政府己在该协议书上签了字，成为正式缔约国。我国虽属发展中国家，但随着国际淘汰步伐的加快，也加快了淘汰步伐，要求清洗行业提前到2 0 0 6 年。同时国外对用O D S 物质清洗的产品采取了严格的限制措施，凡用O D S 物质清洗生产的产品发达国家不准进口，这势必影响到我国外向型经济的发展。因此促进适用于高效率电子装联用的新型清洗技术应用是当务之急。

免清洗工艺目前尚不太成熟，涉及到从基板、元器件到免清洗焊剂和焊接工艺等一系列工艺问题和管理问题，是一项系统工程，因此不太容易推广。

水清洗技术一般分为纯水清洗、皂化剂或水系溶剂清洗、半水清洗。纯水清洗不言而喻，因不能溶解松香類助焊剂而不能在要求严格的军品生产中使用。皂化剂或水系溶剂清洗主要的清洗原理是在一定温度下，皂化剂（或者溶剂）可以和松香型焊剂剩余物发生皂化反应（或者络合反应），形成脂肪酸盐等易溶于水的产物，最终被连续的去离子水漂洗带走。半水清洗则先采用各种乳化液对组件进行浸洗或喷洗，然后再用去离子水漂洗，整个流程需要的时间要比皂化剂水清洗长一倍以上。

经过调研，结合本单位产品是多品种、小批量的生产特点，选用皂化水清洗技术和半水清洗技术中的乳化清洗技术是适宜的，国内许多科研单位和小批量的生产厂家都选用这两种清洗技术，相应形成全自动皂化水清洗系统和全自动半水清洗系统两种生产方案，全自动水清洗系统的清洗效果在简单印制板组件上表现得不如无水乙醇刷洗，但是仍可以满足要求，复杂组件的清洗效果也能够满足标准要求。从实验发现的问题和解决方法来看，使用该设备进行印制板组件焊接后清洗也存在不足之处，但是可以通过特殊组件二次装配、局部擦洗以及使用真空干燥箱后补干燥的方式补偿，因此从技术上来说是可行的。

人们对电子产品追求微型化、薄型化、更高性能等要求永无止境，现有装联工艺技术终极发展对此有些无能为力，未来 电子元气件、封装、安装等产业将发生重大变革，将由芯片封装安装再到整机的由前决定后的垂直生产链体系，转 变为前后彼此制约的平行生产链体系，工艺技术路线也必将 作出重大调整，以适应生产链的变革;PCB、封装和器件将融 合成一体，传统的使用机械凿刻（通过化学反应）最终达到非常小尺度的工具不再有优势。电子装联工艺技术逐渐放弃以往的工具、技术和模型，最终将沿着分子生物学的线索走向分子水平。自动清洗中，板子成批量进行，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（清洗在腔室中自动进行），从工程化上来说也具有一定的优势，因此值得推广应用。

参考文献

[1]  余国兴.现代电子装联工艺基础[M].西安电子科技大学出版社，2007，5.

[2]  樊融融.现代电子装联工艺工程应用 1100 问[M].电子工业出版社，2013，10.