谈电子设备电路板清洗技术

【摘 要】电路板在焊接以后，其表面或多或少会留有各种残留污物。为防止由于腐蚀而引起的电路失效，应该通过清洗去除残留污物。

【关键词】电子设备；电路板；清洗；技术

电路板在焊接以后，其表面或多或少会留有各种残留污物。为防止由于腐蚀而引起的电路失效，应该通过清洗去除残留污物。

1.清洗技术的作用与分类

1.1清洗技术的主要作用

清洗实际上就是要去除元器件组装后残留的各种污染物。组装焊接后清洗的主要作用如下。

防止电气缺陷的产生。最突出的电气缺陷就是漏电，造成这种缺陷的主要原因是印制电路板上存在离子污染物、有机残料和其他黏附物。

清除腐蚀物的危害。腐烛会损坏电路，造成器件脆化，另外腐蚀物本身在潮湿的环境中能导电，会引起电路短路故障。

使SMT外观清晰。清洗后电路板的外观清晰，能使热损伤、层裂等一些缺陷显露出来，以便于进行检测和排除故障。

1.2清洗技术方法分类

根据清洗介质的不同，清洗技术分为溶剂清洗和水清洗技术两大类，根据清洗工艺和设备不同又可分为批量式（间隙式）清洗和连续式清洗两种类型，根据清洗方法不同还可以分I为高压喷洗清洗、超声波清洗等几种形式。对应于不同的清洗方法和技术有不同的清洗设备，可根据应用和产量的要求选择相应的清洗工艺技术和设备。

2.清洗技术

2.1批量式溶剂清洗技术

溶剂型清洗设备按使用的场合不同，可分为连续式清洗器和批量式清洗器，这两类清洗设备的清洗原理是相同的，都采用冷凝一蒸发的原理清除残留污物。主要步骤是：将溶剂加热使其产生蒸气，将较冷的被清洗电路板置于溶剂蒸气中，溶剂蒸气冷凝在电路板上，溶解残留污物，然后，将被溶解的残留污物蒸发掉，被清洗电路板冷却后再置于溶剂蒸气中。循环上述过程数次，直到把残留污物完全清除。

批量式溶剂清洗技术的清洗系统有多种类型，最基本的有4种：环形批量式系统、偏置批量式系统、双槽批量式系统和三槽批量式系统。如双槽批量式系统溶剂清洗系统都采用溶剂蒸气清洗技术，所以也称为蒸气脱脂机。它们都设置了溶剂蒸馏部分，并按下述工序完成蒸馏周期：采用电浸没式加热器使煮沸槽产生溶剂蒸气；溶剂蒸气上升到主冷凝蛇形管处，冷凝成液体；蒸馏的溶剂通过管道流进溶剂水分离器，去除水分；去除水分的蒸馏溶剂通过管道流入蒸馏储存器，从该储存器用泵送至喷枪进行喷淋；流通管道和挡墙使溶剂流回到煮沸槽，以便再煮沸。

煮沸槽中应容纳足量的溶剂，以促进均勾迅速地蒸发，维持饱和蒸气区，还应注意从煮沸槽中清除清洗后的剩余物。在煮沸槽中设置有清洗工作台，以支撑清洗负载。要使污染的溶剂在工作台水平架下面始终保持安全水平，以便使装清洗负载的筐子上升和下降时，不会将污染的溶剂带进另一溶剂槽中。溶剂罐中要充满溶剂并维持在一定水平，以使溶剂总是能流进入煮沸槽中。当设备启动之后，应有充足的时间形成饱和蒸气区，并进行检查，确信冷凝蛇形管达到操作手册中规定的冷却温度，然后再开始清洗操作。根据使用量，周期性地用新鲜溶剂更换煮沸槽中的溶剂。

2.2连续式溶剂清洗技术

连续式清洗器用于大批量生产的场合，它的操作是全自动的。连续式清洗器可以加入高压倾斜喷射和扇形喷射的机械去污方法，特别适用于表面安装电路板的清洗。

连续式清洗器一般由一个很长的蒸气室组成，内部又分成几个小蒸气室，以适应溶剂的阶式布置、溶剂煮沸、喷淋和溶剂储存，有时还把电路板浸没在煮沸的溶剂中。通常，把组件放在连续式传送带上，根据电路板的类型，以不同的速度运行，水平通过蒸气室。溶剂蒸馏和凝聚周期都在机内进行，清洗程序、清洗原理与批量式清洗类似，只是清洗程序是在连续式的结构中进行的。连续式溶剂清洗技术适用范围广泛，对量小或量大的电路板清洗都适用，其清洗效率高。

2.3水清洗工艺技术

水是一种成本较低且对多种残留污物都有一定清洗效果的溶剂，特别是在目前环保要求越来越高的情况下，使用水清洗具有更加重要的意义。水对大多数颗粒性、非极性和极性残留污物都有较好的清洗效果，但对不溶于水的残留污物没有效果，如硅脂、树脂和纤维玻璃碎片等。在水中加入碱性化学物质，如肥皂或胺等表面活性剂，可以改善清洗效果，除去水中的金属离子，将水软化，能够提高这些添加剂的效果并防止水垢堵塞清洗设备。因此，清洗设备中一般使用软化水。

常用的两种类型水清洗技术工艺流程。一种是采用皂化剂的水溶液，在60～70℃的温度下，皂化剂和松香型助焊剂剩余物反应，形成可溶于水的脂肪酸盐，然后用连续的水漂洗去除皂化反应产物。另一种是不采用皂化剂的水清洗工艺，用于清洗采用非松香型水溶性助焊剂焊接的印制电路板组件；采用这种工艺时，常加入适当中和剂，以便更有效地去除可溶于水的助焊剂剩余物和其他污染物。

2.4超声波清洗

超声波清洗的基本原理是“空化效应”。当高于20kHz的高频超声波通过换能器转换成高频机械振荡传入清洗液中时，超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射，使清洗液流动并产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播成的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合（熄灭）。这种微小气泡的形成、生长及迅速闭合称为空化现象。在空化现象中，气泡闭合时形成约1000个大气压力的瞬时高压，就像一连串的小“爆炸”，不断地轰击被清洗物表面，并可对被清洗物的细孔、凹位或其他隐蔽处进行轰击，使被清洗物表面及缝隙中的污染物迅速剥落。

采用超声波清洗具有以下优点：清洗效果全面，清洁度高；清洗速度快，提高了生产率；不损坏被清洗物表面；减少了人手对溶剂的接触机会，提高了工作安全性；可以清洗其他方法达不到的部位，例如，可清洗不便拆开的配件的缝隙处；节省溶剂、热能、工作面积、人力等。

2.5免清洗焊接技术

随着人们环保意识的增强，有污染的传统清洗工艺正逐渐被禁用。这样，免清洗焊接技术就成为今后的发展方向。对于一般电子产品，采用免清洗助焊剂并在制造过程中注意保持生产环境的清洁，例如工人戴手套操作、焊接时仔细调整设备和材料的工艺参数，就能够减除清洗工序，实现免清洗焊接。

目前有两种技术可以实现免清洗焊接，一种是采用低固体成分的免清洗助焊剂，另一种是在惰性保护气体中焊接。实际上，只有免洗助焊剂和适当的免洗焊接工艺及设备相结合，才能完成免清洗焊接，实现焊后免洗。

目前，大多数国家采用氮气来形成惰性气体气氛，这是因为与其他气体相比，氮气具有安全可靠、来源广泛及经济性好的特点。氮气作为保护气体极其合适，主要是它的内聚能量高，只有在高温和高压下，才会发生化学反应。使用惰性保护气体焊接，电路板上的残留物可明显减少，焊点平滑，焊球与桥接现象明显减少，焊接时润湿力提高，润湿时间减少，非润湿性故障相应减少。

参考文献

[1]何小艇.电子系统设计.杭州：浙江大学出版社，2008

[2]华成英，童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2006

推荐访问:电路板 电子设备 清洗 技术