電子裝配過程中必要的清洗工藝

　　清洗是電子制造的一個十分重要的環(huán)節(jié)，多年來一直用于去除PCB生產中潛在的有害污染物。這樣的污染物包括助焊劑，焊膏和粘合劑的殘留物，還有另外一些更為普遍的其它制造流程中產生的污染物，諸如塵土和碎片等。清洗的目的，尤其在迅速發(fā)展的電子工業(yè)方面，是通過保證良好表面電阻、防止漏電而導致PCB失效，從而在本質上延長產品壽命。從這個不斷發(fā)展的市場可以看出，現(xiàn)代和未來的電子產品將會變得越來越小，對高性能和高可靠性的要求將比以往任何時候都更為強烈。為了得到高絕緣電阻，電子裝備的清洗是十分重要的。想要實現(xiàn)這些，需要助焊劑/粘合劑、化學清洗劑、清洗設備的生產商和電子工程師的通力配合才能達到最理想的清洗效果。

　　在很多階段都需要清洗，模版印刷和焊接之前需要清除以前生產過程中遺留下來的污染物;模版印刷之后需要清除多余的膠粘劑;焊接后也需要清除腐蝕性助焊劑殘渣和任何多余的焊膏。在當今的工業(yè)領域，許多廠家傾向于“免清洗”工藝，這似乎意味著焊接之后無需清洗。在“免清洗”工藝中，助焊劑的固體含量低于傳統(tǒng)型助焊劑，但是仍然含有松香和催化劑，這些在下一道工序——諸如PCB的涂覆和包封——前，是不會被去除的這些殘留物和其他一些因未經過清洗流程而聚集的有害雜質，會影響后面保護膜層的附著力和其它性能。因此，可以這樣說，縱然新技術有他的優(yōu)越性，比如說“免清洗”助焊劑，但是電子工業(yè)中依舊需要多級清洗工序。

　　最后，返工時去除涂層和粘合劑也需要清洗，用于清洗當前的元件及維護生產線。

　　目前清洗劑主要分為溶劑型和水性兩種。傳統(tǒng)的三氯乙烷和CFC的溶劑清洗劑曾一度控制市場;但是，因為他們對臭氧的潛在破壞力，已被其他各種溶劑型清洗劑所替代。這些溶劑型清洗劑現(xiàn)在主要被分為三種：易燃的溶劑型清洗劑，不易燃溶劑型清洗劑和諸如HFC和HFE的不易燃鹵化溶劑型清洗劑。這三種類型各有優(yōu)缺點，但是總體上說溶劑型清洗劑是揮發(fā)快、可獨立使用的清洗劑。然而，他們需要特殊設備和通風裝置以免受到毒性和其它可能危險的傷害。

　　水性清洗劑也是危害臭氧層化學品的替代品，并同時減少了溶劑的排放。相對于溶劑型清洗劑來說水性清洗劑有以下幾個優(yōu)點：不易燃，低氣味，低溶劑或無溶劑，極低毒性。清洗的方法很多，取決于清洗設備的類型。針對超聲波機、壓力噴淋機或離心機，及不同的清洗對象，需要選擇不同的水性清洗劑。水性清洗劑比溶劑型清洗劑更加復雜，他們利用表面活性技術降低界面張力，懸濁或乳化PCB上的污染物從而去除。

　　水性清洗劑的另一工作原理是通過皂化作用中和酸性助焊劑。水性清洗劑唯一的不足是需要多步驟來完成清洗工作，包括兩步漂洗和最后的烘干。

　　最后，還有一種新型的不含表面活性劑的水性清洗劑，含乙二醇，集水性清洗劑和溶劑型清洗劑的優(yōu)點于一身，只需少量漂洗。

　　隨著工業(yè)擴展的需求清洗市場也隨之不斷的發(fā)展。明確清潔度指標非常重要，相當一部分潛在的焊劑殘渣和污染物是肉眼甚至放大鏡也無法看到的。因此至關重要的正確的方法是測定清潔度指標是否符合電子工程師確定的標準。污染物包括兩種類型：離子的和非離子的。在清洗和精確描述清潔標準后，有很多方法可以評估污染水平。

　　包括松香，油和潤滑油脂在內的非離子污染物為非傳導物質，并且通常以有機物的形式在制作電路板和裝配之后遺留下來。他們的絕緣性在插入式轉換器或連接器裝配在PCB時候會產生問題，并使阻焊劑、三防漆、灌封料的附著力差，覆蓋離子污染物和雜質碎片。

　　離子污染物通常指焊劑殘渣或焊接后留下的有害物質，包括水溶性有機物或無機物，可分散在溶液中作為帶電離子，使該溶液的整體導電性升高。它們會引起電路間漏電、腐蝕或促使枝晶生長，從而降低電子元件及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　離子和非離子污染物均會影響設備的運轉和可靠性，其中離子污染物對導致失效占更大的比例。

　　監(jiān)控離子和非離子污染物水平有幾種方法：最簡單的方法是目測，兩種類型的污染物均可監(jiān)控。雖然它不能提供任何定量的數(shù)據(jù)，但常與其他方法一起配合使用。放大倍數(shù)10-15倍通常足夠用于質量檢測，并提供生產流程的信息，包括操作、包裝和這些流程中產生的污染物。

　　除光學檢測之外，沒有其他測量非離子殘余物的簡單方法。最廣泛采用的有效確定污染物精確特性的分析方法是傅立葉轉變紅外光譜法(FTIR)。高效液相色譜(HPLC)和UV-Vis光譜分析能被用來識別殘留的松香。掃描電鏡(SEM)、能量色散型X射線(EDX)分析法和俄歇電子分析法也適合于辨別PCB上的污染物和殘留物，并且每一種都有其特定的優(yōu)勢。這些檢測所需的設備昂貴，同時需要經常維護，因此很少應用于生產環(huán)節(jié)。

　　一種常用的測試離子污染物水平的方法是溶劑提取物電阻系數(shù)測量法(ROSE)，也被稱之為溶劑提取物傳導率測定法(SEC)。ROSE理論是電阻系數(shù)隨著溶液中離子濃度的增長而降低。簡單的自動化ROSE檢測機，Omega儀、Ionograph或ZeroIon，被很多電子裝配廠家作為質量控制的測試手段。

　　IPCTM-650工業(yè)標準，是用異丙醇和去離子水溶液萃取污染物，并時時測定電導率的變化。這種測試方法被廣泛采用，它可迅速得到測試結果，但也有一定的局限性。這種方法使用廉價、易得的溶劑(IPA)，最初是用于測試傳統(tǒng)的松香型助焊劑殘留物。這種方法現(xiàn)在稍微有些過時了，可能無法提醒使用者警惕可能的變化導致的不易溶殘留物。公認的清潔度水平也促進了清潔工業(yè)的發(fā)展。使用前文中提到的傳統(tǒng)型CFC類的清洗劑時，公認的限值1.56μg/cm2相當于ANSI/J-STD-001標準中描述的NaCL。現(xiàn)在，多數(shù)廠家都可以做到低于這個水平，通常在(0～1)μg/in2。這種方法只可以用作離子污染物的測量方法，也不能精確判別污染物的種類及其位置。

　　另外兩種提供有價值測量數(shù)據(jù)的方法是表面絕緣電阻測量法(SIR)和離子色譜分析法(IC)。前者通過交錯梳形波掃描PCB，在溫濕度遞升的條件下測量電流隨時間的變化。污染物的存在會降低導體間物質的絕緣電阻。后者——離子色譜分析法(IC)——是清潔度評估的一種新方法，用于識別并定量分析電子裝置上存在的特定離子種類。這種測試方法詳細列出了可被特定介質去除的離子殘留物。隨后通過液體分析對殘留物做分離、識別、定量。對于這種方法，底材處理和準備很重要，昂貴且耗時，因此它通常不用做質量控制手段，只作為特定分析技術。

　　對PCB及相關元件進行有效清洗是電子制造業(yè)的基本環(huán)節(jié)。它增加了系統(tǒng)的可靠性，并保證隨后的涂敷和封裝操作得到滿意的效果。清洗劑的選擇取決于生產環(huán)境，無論使用溶劑型或水性清洗劑，要得到好的清洗效果就必須選擇并采用正確的施工方法。很多規(guī)范都對清潔度評估有所涉及。IPCTM-650是工業(yè)標準，它列出了上面提到的多數(shù)清潔度檢測方法，給出了詳細的分析指南。不難看出，一些方法十分昂貴且耗時，但是他們能夠提供關于污染物的類型、位置和數(shù)量方面的精確數(shù)據(jù)。

　　另外，采用少數(shù)極端的方法可以快速、高效地控制質量。總之，選擇最合適的清洗流程，以達到所要求的清潔度水平，是以最小成本確保最大可靠性的關鍵。