单元8 清洗与返修技术

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1、常州信息职业技术学院单元8 清洗与返修技术SMT清洗技术SMT返修技术常州信息职业技术学院v通常SMA在焊接后，其板面总是存在不同程度的 助焊剂残留物以及其他类型的污染物，如堵孔胶 、高温胶带的残留胶、手迹、飞尘等，即使使用 低固含量的免清洗助焊剂，仍会有或多或少的残 留物，而对高可靠性要求的电子产品，为了确保 其可靠性，依然需要对其清洗，因此清洗对保证 电子产品的可靠性有着极其重要的作用。清洗技术常州信息职业技术学院v清洗的目的： （1）防止由于污染物对元器件、印制导线的腐蚀所造成 的SMA短路等故障的出现，提高组件的性能和可靠性。 （2）避免由于PCB上附着离子污染物等物质所引起的漏 电等

2、电气缺陷的产生。 （3）保证组件的电气测试可以顺利进行，大量的残余物 会使得测试探针不能和焊点之间形成良好的接触，从而使 测试结果不准确。 （4）使组件的外观更加清晰美观，同时也对后道工序的 进行提供了保证。清洗技术常州信息职业技术学院v清洗剂的特性 (1)脱脂效率高，对油脂、松香及其它树脂有较强的溶解能 力。 (2)表面张力小，具有较好的润湿性。 (3)对金属材料不腐蚀，对高分子材料不溶解、不溶胀，不 会损害元器件和标记。 (4)易挥发，在室温下即能从印制板上除去。 (5)不燃、不爆、低毒性，利于安全操作，也不会对人体造 成危害。 (6)残留量低，清洗剂本身也不污染印制板。 (7)稳定性好，

3、在清洗过程中不会发生化学或物理作用，并 具有储存稳定性。常州信息职业技术学院v清洗技术方法分类根据清洗介质的不同，清洗技术有溶剂清洗 半水清洗和水清洗技术三大类；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2种类型；根据清洗方法不同还可以分为高 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系统，可 根据不同的应用和产量的要求选择相应的清洗工 艺技术和设备。常州信息职业技术学院清洗工艺技术印制电路板（PCB）在制造过程中的污 染物按性质不同一般可分为四种类型：离子型 水溶性污垢、非离子性水溶性污垢、非水溶性 污垢及不溶性污垢。1. 印刷线路

4、板的清洗对象常州信息职业技术学院v离子性污垢离子性污垢对印制电路板的破坏力极大，会 使电路的信号发生变化、电路板出现电迁移、电 路断路、腐蚀以及涂敷层的附着力下降等问题。清洗方法：用水溶解的方法去除。在清洗中 需加入适当的添加剂并辅以加热、机械搅拌等物 理手段。常州信息职业技术学院v非离子型水溶性污垢非离子型水溶性污垢可使印制电路板的润湿 特性及组装涂覆层的附着力发生变化，使电路板 的表面绝缘电阻降低。有时还会有电迁移、腐蚀 等现象发生。清洗方法：为更好的去除这类污垢在清洗水 中要加入添加剂，并采用提高水温、延长清洗时 间、辅之以机械搅拌等措施。常州信息职业技术学院v非水溶性污垢非水溶性污垢对

5、印制电路板的表面润湿特性 、黏结性能、组装涂覆层均有不利的影响。而且 对印制电路板上的电联接点耐使用环境影响的可 靠性有较大的不利影响。清洗方法：可采用非极性溶剂溶解清洗。常州信息职业技术学院v不溶性污垢不溶性污垢通常与可溶性污垢混杂在一起， 在清洗过程中当可溶性污垢被清除之后，这类污 垢通过冲洗等手段即可被清洗掉。清洗方法：通过强力喷射、刷洗、超声波清 洗等物理手段去除。常州信息职业技术学院污染物清洗机理 v从物理学知道，物质与物质之间的结合是依靠原子 与原子或分子与分子之间形成的键连接在一起的， 原子与原子之间形成的键称为“化学键”，化学键 的键能较大，要使其分离就比较困难，也就是说， 具

6、有原子键结构的污染物，清洗起来就比较困难。 分子与分子之间形成的键称为“物理键”，物理键 的键能比较小，清洗起来就比较容易。常州信息职业技术学院有的污染物同时具有这两种键结合，是一种互相 共存的状态，在SMA清洗的过程钟中，往往是这 种情况，因此，对于这种情况的清洗，一般会采 取先溶解污染物，再冲淋的方法进行清洗。污染 物与PCB之间的结合除了上述两种键结合外，还 有一种称纯粹是吸附作用形成的结合，这样的结 合，结合力比较小，用机械力或物理的方法，就 可以清洗干净。弄清了污染物与PCB之间的结合 机理，就找到了清洗的方法，也就是有针对性地 打断污染物与PCB之间的化学键或物理键，从而 将污染物

7、从PCB上清洗干净。 常州信息职业技术学院印制电路板组装件焊接后进行清洗，主要清洗方法 包括三种：溶剂清洗、半水清洗及水清洗。溶剂清洗是利用溶剂相似相溶原理去除污染物的 一种清洗方法。半水清洗技术是指用半水清洗剂即有机溶剂与水 形成的乳化液来清洗污垢，此工艺采用非ODS溶剂 进行清洗，其工艺方法与溶剂清洗工艺相似。水清洗技术可以分为高纯水清洗和水中添加表面 活性剂清洗两种工艺。清洗工艺技术常州信息职业技术学院1、溶剂法清洗工艺 1、去脂溶剂蒸汽清洗法： 这是较早采用的一种清洗方法，工艺方法是先将有机溶剂加 热至沸点，产生高温的有机溶剂蒸汽，然后将SMA放入清洗 机有机溶剂高温蒸气区内，其蒸气遇

8、到温度较低的工件表面 形成露珠，释放出汽相潜热，形成的液态露珠溶剂与表面污 染物发生作用，溶解掉残留污染物，含有污染物的液滴离开 SMA表面并带走污染物，最后通过蒸气冷凝回收回来的洁净 溶剂对工件进行喷淋，用机械力冲刷掉污染物。喷淋后工件 仍在蒸气区内，当表面温度达到蒸气温度时，表面不再出现 热交换，此时工件已洁净并干燥。此时取出工件，达到清洗 的目的。此清洗法适合在污染不严重而洁净度要求较高的情 况下使用,批量式溶剂蒸汽清洗设备如图10-1所示。常州信息职业技术学院工艺过程：加热有机溶剂放入SMA汽相洗 喷淋 干燥取出SMA。常州信息职业技术学院2、沸点超声清洗法： 此法是在去脂溶剂蒸汽清洗

9、法的基础上发展起来的，不同的 是多了一套超声波发生装置，其工艺过程是将被清洗的SMA浸 入装有去脂溶剂的超声槽中，将溶剂加热至沸点后启动超声 波发生器，发出的超声波经换能器转化为机械振动，清洗剂 在机械振动作用下产生很强的冲击力，使分子内的化学键断 裂以清除SMA上的污染物。SMA经超声作用后，再用溶剂喷淋 冲刷污染物，最后干燥并取出SMA，达到清洗目的。此法清洁 效果好，适用于污染较严重的SMA。但超声波的高频振荡波会 透过封装材料进入器件的内部而造成晶体管或IC内部芯片焊 点破坏，对于航天航空、军事领域及生命保障类重要电子产 品不宜使用这种清洗方法。工艺过程：加热有机溶剂SMA浸入溶剂超声

10、清洗喷淋 干燥取出SMA。常州信息职业技术学院DGD-4042全自动PCB板超声波清洗机外形 常州信息职业技术学院3、连续式溶剂清洗工艺 连续式溶剂清洗工艺原理与去脂溶剂蒸汽清洗法相同，也是让 SMA经过蒸气加热溶解污染物，然后冲淋干燥的工艺过程，不同 的是，整个过程是在清洗设备中连续完成的，此法蒸气损失较 小，适合大批量生产，连续式溶剂清洗机结构如图10-3所示。 工艺过程：加热有机溶剂放入SMA汽相洗（或启动超声清洗 ）多次喷淋干燥取出SMA。常州信息职业技术学院2、皂化法水清洗 v皂化法清洗SMA的机理是利用皂化法原理，即以 水为溶剂，在皂化剂（一种氨类碱性溶液）作用 下，把难以清洗的松

11、香残留物变成水溶性松香脂 肪酸盐，在高压水的喷淋下，松香脂肪酸盐能方 便地清除掉，最后用纯水清洗干净。皂化法水清 洗的优点是：系统适应性强，清除的污染物广泛 并可以根据焊剂的类型来选择皂化剂，但清洗效 果不及含氟溶剂，皂化剂及残渣还会带来二次污 染，且对非松香类的焊剂残留物，其清洗效果不 太好。 v工艺过程：皂化剂清洗高压水喷淋冲洗纯水 冲洗干燥取出SMA。常州信息职业技术学院3、半水清洗v半水清洗就是先采用某种对环境没有破坏作用， 无毒、无腐蚀性的溶剂洗涤SMA，之后再用水进 行清洗，最后将被清洗的SMA烘干，从而达到清 除SMA上的污染物的目的一种清洗方法。对半水 清洗的溶剂要求，既是松香

12、的良溶剂，又能溶解 在水中，还不污染环境。在溶剂清洗时，它能快 速地溶解松香，用水清洗时，溶剂溶于水，而松 香残留物就会浮在水中，很容易将其分离，实现 去除污染物的目的。目前用于半水清洗的溶剂有 两类。常州信息职业技术学院1、萜烯类溶剂 萜烯是从木材和橘皮中提取的天然烃类有机物，它的基 本成分是烃和有机酸。萜烯本身可以由生物分解，不会 对臭氧层有破坏作用，无毒、无腐蚀。萜烯对焊剂残留 物有很好的溶解能力。用于电子清洗材料的萜烯类其商 品名称为EC-7。使用EC-7作为清洗剂应注意的是：EC-7是一种可燃 性物质，沸点仅为47.2，故只能用于冷洗或N2气保护 氛围中清洗，以防引起火灾。清洗后的废

13、液必须采用特 制的油水分离器进行分离并回收，而不能直接排入下水 道，以防发生火灾。常州信息职业技术学院2、烃类混合物清洗剂美国杜帮(Do pout )公司在1989年开发了一种名为 Axarel38的清洗剂,它的主要成分是烃类混合物，这种清 洗剂含有离子和非离子成分，对各种离子型和非离子型 污染物都具有溶解性，有助与进行高效清洗。这种清洗 剂具有闪点高、毒性低的优点。因此Axarel 38是一种较 为理想的半水清洗溶剂，并且能与多种助焊剂相适应。半水清洗工艺流程：溶剂或乳化剂清洗（附加喷射、超 声）水漂洗（两道）热风干燥出板。(附属工艺包 括纯水制备、废水处理等)。常州信息职业技术学院4、净水

14、清洗 净水清洗SMA的方法，主要是针对焊接工艺中使用水溶性助焊剂 （焊膏）的SMA组件。净水清洗方法又可分为以下两大类： 1、在纯水中加入皂化剂、表面活性剂的水基清洗方式，可以对 松香焊剂、油污、离子污染等进行清洗。 2、使用纯水对水溶性焊料、焊剂进行清洗的纯水清洗。清洗时 ，洗涤和漂洗都是用净水或纯水。净水清洗特点有以下几点 ： （1）安全性好； （2）配方组成自由度大，清洗范围广，对极性和非极性污染物 都有良好的清洗效果； （3）价格低，原料易得； （4）允许使用超声波的情况下，洗涤效果更好； （5）不足之处是水溶性助焊剂（焊膏）质量尚不太稳定，工艺 难控制；净水清洗工艺流程：纯水或水基皂

15、化液 清洗 冲洗 纯水漂洗 纯水漂洗 风刀 热风干燥。常州信息职业技术学院清洗工艺技术PCB的传统清洗剂多为CFC-113。该溶剂表面张力和粘度较 小，与相同沸点的其他溶剂相比，具有良好的去水和蒸发 作用。而且CFC-113最重要的优点是KB值适中，同时对材 质的兼容性较好。由于CFC-113性能稳定，适合范围广，易干燥、润湿 性好，不腐蚀损伤线路板，清洗效果好，可操作性好，易 于回收，曾被我国很多单位广泛使用或现在仍有使用，是 电子产品电路板清洗的主要溶剂。然而，作为“蒙特利尔议定书”的缔约国，我国已规 定将在2006年全面禁止此类溶剂的使用，因此这种清洗方 法将很快被淘汰。常州信息职业技术

16、学院ODS清洗剂替代技术要求理想的ODS替代品清洗剂必须具备以下条件：优良的溶解与清洗能力；无毒、无公害；符合国际公约的要求；不可燃；性能稳定，无腐蚀性，不影响产品品质；易蒸发，无残留物；良好的性能价格比，替代费用可被接受。常州信息职业技术学院现有非ODS清洗剂v目前，CFC-113的替代溶剂主要有HCFC系列溶剂、 氯代烃合成溶剂、烃类溶剂、醇类溶剂、碱性水溶 液等。v替代CFC-113的氟系清洗剂主要有HCFC(含氢氟氯化 碳)、HFC(含氢碳氟化物)、HFE(氢氟醚)及PFC(全 氟化碳)等。其中HFC，HFE，PFC本身不具有清洗力 ，需要和其它化合物组合后才能使用。该类清洗剂 具有与CFC-113接近的清洗性能，稳定，低毒性， 不燃，安全可靠，但是通常价格昂贵。v迄今为止，还没有一种替代物在适用范围和清洗效 果上，都能和CFC-113相似的。人们正在研究一种 对环境无影响，又能完全取代氟立昂的清洗剂。常州信息职业技术学院目前对印制电路板组装件焊接后的非ODS“消