15印制电路清洗技术PPT课件.ppt

LOGO第第1515章章 印制电路清洗技术印制电路清洗技术 现代印制电路原理和工艺现代印制电路原理和工艺1.LOGO印制电路清洗技术印制电路清洗技术污染来源及危害污染来源及危害 1氟碳溶剂清洗氟碳溶剂清洗 2半水清洗半水清洗 3水清洗技术和免清洗技术水清洗技术和免清洗技术 4印制板清洗效果的评价印制板清洗效果的评价 52.LOGOv随着电子工业的发展，国内、外的很多企业已经随着电子工业的发展，国内、外的很多企业已经采用波峰焊和再流焊等工艺和设备，既提高了生采用波峰焊和再流焊等工艺和设备，既提高了生产效率，又改进了焊接质量，然而由于各种污染产效率，又改进了焊接质量，然而由于各种污染因素的存在，导致印制导线和元件引线的腐蚀、因素的存在，导致印制导线和元件引线的腐蚀、造成短路等现象，严重影响印制电路的可靠性。造成短路等现象，严重影响印制电路的可靠性。因此，必须对各种印制电路及印制电路组件因此，必须对各种印制电路及印制电路组件（PCAPCA）（）（特别是军品）进行严格的清洗。特别是军品）进行严格的清洗。3.LOGO15.1污染来源及危害污染来源及危害 v15.1.115.1.1印制电路污染的来源印制电路污染的来源 印制电路在装焊过程中的污染，主要来源于印制电路在装焊过程中的污染，主要来源于操作操作处理、焊剂的使用和焊接过程处理、焊剂的使用和焊接过程。其污染程度决于。其污染程度决于所用的所用的技术技术和和工作环境工作环境。周围的。周围的温度温度和和湿度湿度会加会加剧污染的危害，其剧污染的危害，其危害程度危害程度取决于存放时间的长取决于存放时间的长短和存放的环境条件。短和存放的环境条件。4.LOGO 印制电路污染的来源印制电路污染的来源 1.1.元、器件引线的污染元、器件引线的污染 2.2.印制电路装配操作产生的污染印制电路装配操作产生的污染 3.3.焊剂的污染焊剂的污染 4.4.印制板组件焊接过程的污染印制板组件焊接过程的污染 5.5.工作环境的作用工作环境的作用5.LOGOv15.1.2污染物的危害分析污染物的危害分析 1.化学污染的危害化学污染的危害 最最普普通通的的化化学学污污染染会会造造成成氧氧化化腐腐蚀蚀。由由污污染染物物作作用用造造成成印印制制板板及及组组件件腐腐蚀蚀有有很很多多种种类类型型，如如直直接接腐腐蚀蚀、原原电电池池腐腐蚀蚀、裂裂隙隙腐腐蚀蚀、脱脱锌锌腐腐蚀蚀、磨磨擦擦腐蚀和应力腐蚀等。腐蚀和应力腐蚀等。2.2.物理污染的危害物理污染的危害 主主要要是是由由于于污污染染使使印印制制板板组组件件外外观观损损坏坏或或由由于于湿湿气气的的凝凝聚聚、吸吸收收和和吸吸附附作作用用会会引引起起从从结结构构材材料料里里萃萃取取水水溶溶性性和和电电离离的的物物质质，形形成成离离子子化化污污染染和和溶溶解解，进而，进而活化活化潜在污染危害。潜在污染危害。6.LOGO 3.3.机械污染的危害机械污染的危害 在印制板在印制板表面表面与与粘结剂界面粘结剂界面，由于存在污染物，由于存在污染物，会产生较高的会产生较高的蒸气压蒸气压或或渗透压渗透压，引起粘结剂与印，引起粘结剂与印制板界面脱离。还有金属镀层和污染的板面之间制板界面脱离。还有金属镀层和污染的板面之间有不良的无机污染物，主要是氧化物，它使金属有不良的无机污染物，主要是氧化物，它使金属焊盘在印制板上容易脱落。焊盘在印制板上容易脱落。7.LOGO 4.4.光学污染的危害光学污染的危害 在在一一些些工工厂厂使使用用的的光光敏敏电电路路中中，一一般般常常遇遇到到印印制制板板材材料料中中挥挥发发出出的的污污染染物物再再凝凝聚聚，空空气气中中的的小小颗颗粒粒、灰灰尘尘、木木屑屑、花花粉粉和和其其它它环环境境中中的的污污染染物物的的沉沉降降。这这些些污污染染物物对对光光的的吸吸收收或或反反射射造造成成电电路路中中信信号号的的改改变变或或终终止止等等，还还会会使使光光透透过过性性降降低低，减减少了光通量，使电路的灵敏度降低。少了光通量，使电路的灵敏度降低。8.LOGOv15.1.3 15.1.3 污染物对电路性能的危害污染物对电路性能的危害 印制板组件的化学的、物理的、机械的、光学的印制板组件的化学的、物理的、机械的、光学的等污染引起的危害等污染引起的危害改变改变或或终止终止了给定电路的正常了给定电路的正常工作和预期的工作和预期的信号传送功能信号传送功能，造成导体通路的物，造成导体通路的物理性中断或由于导体接触面氧化腐蚀作用，使配理性中断或由于导体接触面氧化腐蚀作用，使配合导体间合导体间接触电阻接触电阻增加，最初增加，最初导致发热导致发热，进一步，进一步引起引起接触部位的氧化接触部位的氧化，这些损害积累到一定程度，这些损害积累到一定程度就引起电路性能的改变，最终导致就引起电路性能的改变，最终导致电路短路电路短路 9.LOGOv15.1.4 15.1.4 清洗的必要性清洗的必要性 由由于于污污染染的的严严重重性性，对对于于高高精精密密、高高质质量量要要求求和和处处于于恶恶劣劣环环境境的的产产品品，印印制制电电路路在在焊焊接接后后必必须须进进行行严严格格地地、有有效效地地清清洗洗，以以除除掉掉助助焊焊剂剂残残渣渣、防防氧氧化化油油、焊焊料料污污染染物物和和其其它它各各种种污污染染物物，特特别别是是助助焊焊剂剂残残渣渣。消消除除这这些些因因素素的的危危害害，一一般般来来说说，印制板清洗后其清洁程度应满足印制板清洗后其清洁程度应满足MIL-P-28809MIL-P-28809标准。标准。10.LOGOv15.2.1 15.2.1 氟碳溶剂清洗的主要特点氟碳溶剂清洗的主要特点 1.1.脱脂能力强，工作洁净度高脱脂能力强，工作洁净度高 F-113 F-113 对油脂类污物的溶解性能特别好，其表面对油脂类污物的溶解性能特别好，其表面张力很小，对工件表面易润湿张力很小，对工件表面易润湿,且且F113F113比重大，比重大，容易与污物分离。容易与污物分离。F113F113的蒸汽密度大，容易形成的蒸汽密度大，容易形成蒸汽层，尤其适于蒸汽脱脂（或叫汽相清洗）。蒸汽层，尤其适于蒸汽脱脂（或叫汽相清洗）。由于蒸汽是无孔不入的，汽相环境是比较洁净的，由于蒸汽是无孔不入的，汽相环境是比较洁净的，没有二次污染，故清洗的洁净度比较高。没有二次污染，故清洗的洁净度比较高。15.215.2氟碳溶剂清洗氟碳溶剂清洗 11.LOGO 2.2.工件干燥温度低，速度快工件干燥温度低，速度快 当当工工件件在在溶溶剂剂蒸蒸汽汽层层中中清清洗洗，表表面面温温度度达达到到蒸蒸汽汽温温度度（47.647.6）时时，冷冷凝凝停停止止，表表面面不不再再滴滴液液，此此时时工工件件已已干干燥燥，即即可可从从清清洗洗机机中中取取出出，进进入入下下道道工工序序或或作作三三防防处处理理。这这与与用用酒酒精精清清洗洗不不同同。不不必另行烘干或晾干。必另行烘干或晾干。12.LOGO 3.3.相容性好，化学稳定性高相容性好，化学稳定性高 清清洗洗过过程程即即要要破破坏坏污污物物同同工工件件的的联联系系，但但又又不不能能使使工工件件受受到到溶溶解解和和损损伤伤。F113F113同同各各种种材材料料的的相相容容性性比比较较好好，除除了了硅硅橡橡胶胶、聚聚苯苯乙乙烯烯和和金金属属锌锌外外，对对一一般般的的金金属属、塑塑料料、橡橡胶胶、磁磁带带、导导线线涂涂层层、绝绝缘缘层层等等都都不不起起作作用用，故故尤尤其其适适用用于于电电子子组组装装件件的的清清洗洗，如如印印刷刷线线路路板板的的清清洗洗。F113F113的的化化学学性性质质稳稳定定，不不易易分分解解，贮贮存存、运运输输、使使用用、保保管管都都很很方便。方便。13.LOGO 4.4.使用安全，对环境污染比较小使用安全，对环境污染比较小 F113F113属属基基本本无无毒毒，在在工工作作场场所所容容许许的的安安全全浓浓度度为为10001000ppmppm,比比其其他他溶溶剂剂的的毒毒性性要要低低得得多多。发发四四氯氯化化碳碳1010ppmppm,三氯乙烷为三氯乙烷为5050ppmppm。F113F113没没有有闪闪点点和和燃燃点点，不不燃燃不不爆爆,生生产产上上用用F113F113沸沸点点低低、汽汽化化潜潜热热低低，用用脏脏后后加加热热蒸蒸馏馏很很容容易易回回收收、再再生生，可可以以反反复复循循环环使使用用，只只有有少少量量污污物物排排放放，对环境污染比较小。对环境污染比较小。14.LOGO 5.5.电电绝绝缘缘性性能能好好，清清洗洗后后产产品品的的绝绝缘缘性性能能有有较较大大幅度的提高幅度的提高 F113F113的的电电阻阻率率大大于于2102101515欧欧姆姆/厘厘米米，介介电电常常数数2.442.44，击击穿穿电电压压为为3535千千伏伏，电电绝绝缘缘性性能能比比较较好好，故故尤尤其其适适用用于于电电子子电电器器产产品品的的清清洗洗。与与酒酒精精相相比比，酒酒精精容容易易吸吸收收水水分分，而而F113F113对对水水的的溶溶解解度度非非常常小小，加加上上清清洗洗后后洁洁净净度度高高，F113F113清清洗洗后后绝绝缘缘电电阻阻有有较较大的提高。大的提高。15.LOGOv15.2.2 15.2.2 氟碳溶剂清洗工艺氟碳溶剂清洗工艺 1 1.常用的氟碳清洗剂常用的氟碳清洗剂 据美国杜帮公司资料介绍据美国杜帮公司资料介绍,常用的氟碳清洗剂有：常用的氟碳清洗剂有：TFTF清洗剂清洗剂 T-WD602T-WD602清洗剂清洗剂 TETE和和TESTES清洗剂清洗剂 G-E35G-E35清洗剂清洗剂 TMSTMS清洗剂清洗剂 T-E35T-E35清洗剂清洗剂 TATA清洗剂清洗剂 TMCTMC清洗剂清洗剂16.LOGO 2 2.常用的洗涤方法常用的洗涤方法 常用的洗涤方法有：常用的洗涤方法有：汽洗汽洗喷洗喷洗汽洗汽洗 、干燥工艺、干燥工艺 热浸热浸冷漂冷漂喷洗喷洗汽洗、干燥汽洗、干燥 超声浸洗超声浸洗喷洗喷洗汽洗、干燥汽洗、干燥 热浸热浸超声超声漂洗漂洗汽洗、干燥汽洗、干燥 17.LOGOv15.2.3 15.2.3 氟碳溶剂的危害氟碳溶剂的危害 氟氟碳碳溶溶剂剂在在一一般般情情况况下下其其化化学学性性质质极极为为稳稳定定，几几乎乎不不分分解解。但但在在大大气气中中大大量量积积累累并并飘飘浮浮到到臭臭氧氧层层时，其反应历程为：时，其反应历程为：Cl+OCl+O3 3 Cl+OCl+O2 2ClO+O Cl+OClO+O Cl+O2 2 总反应总反应 O O3 3+O O+O O2 2+O+O2 2 18.LOGO 半水清洗技术半水清洗技术是采用半水清洗材料清洗印制板，是采用半水清洗材料清洗印制板，类似于类似于溶剂清洗溶剂清洗，然后用水漂洗，类似于，然后用水漂洗，类似于水清洗水清洗，最后烘干，由于这种技术处于溶剂清洗和水清洗最后烘干，由于这种技术处于溶剂清洗和水清洗之间，所以称为之间，所以称为“半水清洗半水清洗”。v15.3.1 15.3.1 半水清洗材料半水清洗材料 半半水水清清洗洗材材料料的的种种类类很很多多，使使用用最最广广泛泛的的是是Petroferm Petroferm IncInc公公司司生生产产的的Bioact Bioact EC-7EC-7和和Du Du PontPont公司生产的公司生产的Axarel38Axarel38和和Axarel32Axarel32。EC-7EC-7的的主主要要成成份份是是萜萜烯烯，同同时时添添加加其其它它成成分分，其其主要特性如表主要特性如表11-111-1所示。所示。15.3 15.3 半水清洗半水清洗 19.LOGO表表11-1 11-1 EC-7EC-7的特性的特性 外观外观无色淡黄色无色淡黄色密度密度0.8400.840g/cmg/cm3 3凝固点凝固点-40-40表面张力表面张力3333dyne/cmdyne/cm粘度（粘度（2525）0.80.8cpcp比热比热0.60.6cal/g.cal/g.蒸汽压蒸汽压(20)(20)1.61.6TorrTorr蒸汽密度（空气蒸汽密度（空气1 1）11在水中的溶解度在水中的溶解度悬浊后，分层悬浊后，分层PHPH（5 5水溶度）水溶度）4 46 620.LOGOEC-7 1EC-7 1，1 1，1-1-三氯乙烷三氯乙烷 F-113/F-113/酒精酒精 图图11111 1 ECEC7 7 对松香的溶解能力比较对松香的溶解能力比较 21.LOGO洗洗 涤涤乳化漂洗乳化漂洗漂洗漂洗烘干烘干半水材料半水材料水水漂洗漂洗水水循环循环或排放或排放或或排排放放PCAPCA滗析器滗析器图图11112 2 半水清洗工艺半水清洗工艺22.LOGOv11.3.3 11.3.3 半水清洗设备半水清洗设备 半半水水清清洗洗设设备备有有在在线线清清洗洗机机和和批批量量清清洗洗机机两两类类。在在线线清清洗洗机机主主要要采采用用喷喷射射方方式式，传传递递带带传传送送印印制制板，产量大，适合高产量的印制电路组装厂。板，产量大，适合高产量的印制电路组装厂。批批量量清清洗洗机机采采用用超超声声、离离心心和和喷喷射射等等方方式式，它它的的产量较小，适合中、低产量的印制电路组装厂。产量较小，适合中、低产量的印制电路组装厂。下面以美国下面以美国Corpane Industries IncCorpane Industries Inc的在线清洗的在线清洗机作介绍，清洗过程如图机作介绍，清洗过程如图11-311-3所示。所示。23.LOGO洗涤洗涤压缩气刀压缩气刀第三漂洗第三漂洗第二漂洗第二漂洗压缩气刀压缩气刀第一漂洗第一漂洗烘干烘干PCAPCAPCAPCA图图11-3 11-3 Corpane Corpane 在线清洗机的工作步骤在线清洗机的工作步骤 24.LOGO11.4 11.4 水清洗技术和免清洗技术水清洗技术和免清洗技术 v11.4.111.4.1水清洗技术水清洗技术 随随着着水水溶溶性性助助焊焊剂剂的的普普及及应应用用，以以水水作作溶溶剂剂的的水水清清洗洗工工艺艺也也愈愈来来愈愈广广。水水属属一一种种强强极极性性溶溶剂剂，对对多多种种污污染染物物都都有有良良好好的的洗洗净净效效果果，如如指指纹纹、松松香香活活性性剂剂、活活性性剂剂残残渣渣、焊焊料料金金属属盐盐、镀镀液液残残渣渣、腐蚀液（盐）的残渣腐蚀液（盐）的残渣、中和剂中和剂、但是水清洗所存在的问题是：但是水清洗所存在的问题是：（1 1）不能清除非极性的油、脂；）不能清除非极性的油、脂；（2 2）向向水水中中添添加加的的中中和和剂剂、皂皂化化剂剂等等的的残残留留物物可可成为新的污染源；成为新的污染源；（3 3）必须使用软水，且水温要求在）必须使用软水，且水温要求在60607272之间之间25.LOGO （4 4）清洗水要用离子交换水，设备复杂；）清洗水要用离子交换水，设备复杂；（5 5）松松香香助助焊焊剂剂要要用用加加热热的的皂皂化化剂剂除除去去，而而焊焊接接过过程程中中由由于于热热分分解解、氧氧化化、化化学学反反应应所所形形成成的的不不溶溶成成分分，则则要要添添加加表表面面活活性性剂剂、消消泡泡剂剂或或其其它它添添加剂等才可能除去；加剂等才可能除去；（6 6）对清洗水的）对清洗水的PHPH值、绝缘电阻、水量水质、清值、绝缘电阻、水量水质、清洁度等必须严格监控。洁度等必须严格监控。26.LOGO 在在设设计计水水洗洗设设备备系系统统时时，必必须须妥妥善善处处理理好好下下列列问问题：题：(1)(1)废水处理问题；废水处理问题；(2)(2)洗净中生锈问题；洗净中生锈问题；(3)(3)干燥问题干燥问题（特别是渗入到器件内部的（特别是渗入到器件内部的残残 留水留水）。）。27.LOGOv11.4.2 11.4.2 免清洗技术免清洗技术 由由于于使使用用了了特特殊殊焊焊剂剂或或新新的的焊焊接接方方法法，使使焊焊接接后后的的印印制制电电路路无无需需清清洗洗即即可可达达到到产产品品性性能能的的需需求求，这这种种技技术术称称为为免免清清洗洗技技术术，它它是是取取代代氟氟碳碳溶溶剂剂的的最终途径。最终途径。实现免清洗工艺可采用两种方法：实现免清洗工艺可采用两种方法：一是采用低固态焊剂，一是采用低固态焊剂，二是在惰性气氛中焊接。二是在惰性气氛中焊接。28.LOGO 1 1.低固态焊剂低固态焊剂 这类助焊剂以这类助焊剂以合成树脂合成树脂为基础，它们在化学成份为基础，它们在化学成份方面有严格限制。方面有严格限制。该焊剂有极低的该焊剂有极低的固态含量固态含量，所选用的活化剂在环，所选用的活化剂在环境条件下不与境条件下不与铜铜和和焊料焊料起反应，仅在温度达到焊起反应，仅在温度达到焊接预热温度时活化剂才具有活性，而冷却下来时接预热温度时活化剂才具有活性，而冷却下来时就没有这种活性。就没有这种活性。焊剂焊后残留可满足焊剂焊后残留可满足MILMIL标准标准和和其它特殊要求其它特殊要求。具有焊后具有焊后残余物少残余物少、表面板子不粘表面板子不粘、无焊球无焊球或或焊焊料粉末料粉末，在不清洗残余物的情况下，具有高的表，在不清洗残余物的情况下，具有高的表面绝缘电阻值、最小烟雾和气味等特点。面绝缘电阻值、最小烟雾和气味等特点。29.LOGO 2 2.在惰性气氛中焊接在惰性气氛中焊接 通常在焊接过程中都要使用大量的助焊剂以消除通常在焊接过程中都要使用大量的助焊剂以消除氧化，提高可焊性。氧化，提高可焊性。如果将焊接过程置于惰性气体中，则因没有重新如果将焊接过程置于惰性气体中，则因没有重新氧化的条件，可大大氧化的条件，可大大减少减少焊剂的焊剂的使用量使用量，仅需少，仅需少量的预处理液清除原有金属氧化层，保证焊接表量的预处理液清除原有金属氧化层，保证焊接表面有一定的浸润性即可，这样使残渣的形成减少面有一定的浸润性即可，这样使残渣的形成减少到最低程度，从而保证焊接质量。到最低程度，从而保证焊接质量。惰性焊接设备有两种：惰性焊接设备有两种：开式开式和和闭式闭式。30.LOGO15.515.5印制板清洗效果的评价印制板清洗效果的评价 v11.5.1 11.5.1 定性方法定性方法 1 1.目测目测 缺点缺点:无法检查元器件底部的污染物以及残留的离子污染物。无法检查元器件底部的污染物以及残留的离子污染物。2.2.整机性能考核整机性能考核v11.5.2 11.5.2 半定量方法半定量方法 1.1.清洗时间的测定清洗时间的测定 2 2.清洗率的测定清洗率的测定 31.LOGO 计算公式如下：计算公式如下：清洗率（）（清洗率（）（W W2 2-W-W0 0）/(W/(W1 1-W-W0 0)100%)100%式中：式中：W W0 0金属片的重量金属片的重量 W W1 1金属片浸助焊剂烘干后的重量金属片浸助焊剂烘干后的重量 W W2 2清洗后金属片的重量清洗后金属片的重量32.LOGOv11.5.311.5.3定量方法定量方法 1 1.表面绝缘电阻的测定表面绝缘电阻的测定 表面绝缘电阻的测定值取决于测试条件，通常需表面绝缘电阻的测定值取决于测试条件，通常需在固定温度和相对湿度的条件下进行测试，对于在固定温度和相对湿度的条件下进行测试，对于军品和高可靠性产品要在测试室持续放置军品和高可靠性产品要在测试室持续放置7 7天。而天。而对产品的日常监测，至少需在测试室滞留对产品的日常监测，至少需在测试室滞留1 1小时。小时。33.LOGO 2 2.离子污染度的测定离子污染度的测定 将清洗后的印制板浸入将清洗后的印制板浸入离子污染度测定仪离子污染度测定仪的测试的测试溶液中，测定提取溶液的电导率，以溶液中，测定提取溶液的电导率，以时间时间为横座为横座标标,电导率电导率为纵座标图，测试结果以为纵座标图，测试结果以等效氯化钠等效氯化钠的的含量来表示，单位为含量来表示，单位为g/cmg/cm2 2或或g/mg/m2 2,只需输入只需输入基本特性参数，即可自动给出图形，打印结果。基本特性参数，即可自动给出图形，打印结果。34.LOGO 3 3.松香残留量的分析松香残留量的分析 利利用用适适当当溶溶剂剂提提取取印印制制板板上上残残留留的的污污染染物物，以以紫紫外外可见光谱可见光谱定量测定其中残留松香的含量。定量测定其中残留松香的含量。4 4.残留物的分离分析残留物的分离分析 残残留留物物的的提提取取液液利利用用高高效效液液相相色色谱谱仪仪进进行行分分离离分分析。析。优优点点:可可对对残残渣渣混混合合物物中中的的每每个个组组份份进进行行测测定定，如如为离于化合物，则可采用离子色谱法。为离于化合物，则可采用离子色谱法。35.LOGO 36.