PCBA清洗工艺及优化分析

PCBA清洗工艺及优化分析

吴其英

重庆川仪自动化股份有限公司执行器分公司   重庆市     401121

摘要：对于电子产品来说，合理的清洗可提高运行可靠性，延长使用寿命。对此，本文列举了几种典型的PCBA清洗工艺，如有机溶剂清洗、半水基清洗剂清洗、免清洗工艺等，并通过实验对比的方式，探究清洗期间产生的问题，并提出针对性的优化措施。力求通过本文研究，使关键清洗工艺流程与要点得以明确，为后续清洗效果提升起到重要指导作用。

关键词：PCBA（印制电路组件）；清洗工艺；工艺优化

引言：在电子组装期间，裸板需要经历多个工艺才能变成组件，在任意阶段都可能受到污染。当电子组件长期处于潮湿环境中，便会受到污染物的影响出现电解腐蚀、漏电流、电化学迁移等问题，缩短产品的使用寿命。部分组件虽然采用的表面涂覆工艺预防外界因素对其的污染，但在组装期间如若未能及时清理污染物，便会影响涂层的保护作用。对此，应对PCBA的清洗工艺进行优化，使清洗效果得到显著提升。

1PCBA组装中的清洗工艺

1.1半水清洗工艺

该工艺是在有机溶剂中增加表面活性剂进行预洗，再用去离子水进行漂洗。有机溶剂能够溶解污染物，表面活性剂具有乳化和润湿功能，为避免析出的污染物再次附着在组件表面，最后用去离子水对其喷淋漂洗。该工艺中采用的半水基清洗剂，可清除顽固助焊剂与锡膏残留物，毒性较低，应用安全可靠。该工艺主要流程为，先利用有机溶剂对污染物预处理，再利用乳化液进行清洗，最后漂洗掉污染物，在高质量清洗中广泛应用，如PCBA助焊剂清洗、硬盘零件等等。

1.2有机溶剂清洗

该工艺采用有机溶剂的溶解功能对污染物进行预洗，且清洗剂的挥发性较强，对设备要求不高。从整体来看，可将所用的清洗剂分为两种类型，即可燃与不可燃，可燃剂以醇类、烃类为主，后者为氯代烃类、氟代烃类等，整体工艺不需要处理废水。上述两种清洗剂的兼容性较强，且洗后干燥较快，不存在易燃特征，且性能与常规清洗剂相似，不会降低绝缘电阻性能^[1]。

1.3免清洗工艺

该项工艺的应用频率较高，在PCBA焊接期间，多采用焊膏或者免清洗焊剂来完成，在焊接完毕后直接开展后续流程，无需再次清洗。需要强调的是，该工艺并非是不用清洗，而是利用新方式达到传统清洗效果，满足工艺质量标准。该技术的实现方式如下，一种是借助低固含量的助焊剂，将固体成分控制在5%以内，通常在1.5—3%之间，多选择非树脂型材料，残渣较少，甚至没有残渣；另一种是在惰性气氛内进行焊接，可降低助焊剂用量，实现免清洗的目标。

2 PCBA组装中清洗工艺的效果优化实验

2.1实验目的

本实验采用三种PCBA清洗方式，对PCBA组装期间的清洗效果进行对比，并针对存在的清洗问题提出优化措施。对清洗效果提出以下要求：一是检查PCBA表面是否有杂质残留；二是检验是否存在可移动离子与水渍，避免在复杂环境下出现化学反应，导致产品质量降低甚至失去效能；三是检测离子污染程度，要求与J-STD-001标准相符，每平方厘米内的离子化焊剂杂物应低于1.56 。

2.2实验方法

本实验对上述三种清洗方案效果进行评估，三种方案的清洗剂与使用条件均不相同，包括冲洗温度、清洗温度与速度等等。在清洗完毕后，用测试仪对组件表面的污染程度进行测定，发现存在较大差别。

方案一，清洗剂清洗。将清洗效果良好的A和扩散效果良好的B混合使用，对PCBA产品进行漂洗，将B作为冲淋溶剂，利用SCS离子污染测试仪检测清洗完毕后PCBA产品外表的离子污染情况，要求污染值低于0.3 ，且组件外观与焊点光亮，在大量清洗时效果仍然理想。

方案二，去离子水清洗。对PCBA产品中的水溶性助焊剂残留物进行清洗，要求肉眼能够接受清洗效果。如若使清洗速度放缓，可使污染度指标满足规定，但会影响整体生产进度，难以满足批量清洗要求。在清洗期间，先对去离子水加热处理，利用其冲淋和隔离，对污染物进行冲洗后用热风干燥。

方案三，半水清洗。将清洗剂按特定比例稀释后加热，再用去离子水进行冲淋和隔离，最后对污染物冲洗后干燥处理^[2]。

2.3实验结论

根据上述实验数据可知，清洗剂与汽相结合后可使清洗效果事半功倍；纯的去离子水不适宜应用到PCBA产品清洗中；半水清洗技术可满足效果要求；对于相同类型的清洗剂来说，温度越高、速度越慢，最终的清洗效果越理想。在工艺相同的情况下进行产品清洗，最终测得的污染度仍然存在差异，特别是对于类型不同的PCBA来说，结果更加明显。经过本实验研究发现PCBA产品清洗存在以下问题，并提出相应的优化措施。

一是清洗剂比例降低较快。这一问题主要因清洗期间自动补水系统运转，为清洗槽补充去离子水。当水位超过设定值时，混合液便会自动混入，使清洗剂被稀释。优化措施为：手动闭合补水管路阀门，使自动补水的管道被堵住；当设备发出提示，即清洗液面已经达到最低值时，可根据适当比例手动加入适量的清洗剂，并开启阀门补水，待液面提高到指定值后再闭合阀门；还应控制好清洗剂的温度与浓度，虽然温度与清洗难度成正比，但过高的温度会加速清洗剂的蒸发，使损耗增加，还可能导致组件氧化变色。对此，应将温度控制在60℃以内，即可取得理想的清洗效果。

二是离子污染度处于允许范围，但PCBA表面仍然肉眼可见白色残留物。这一问题的成因在于清洗不彻底，使乳化后的树脂或者松香残留在产品表面。优化措施为：对清洗槽中的液面泡沫进行检查，并将泡沫取出后替换去离子水，对槽内泡沫进行漂洗，此时PCBA外面的白色杂物便可消失不见。按照实验时间，设定相应的清洗槽清理时间。

三是个别元件外表存在丝印褪色情况，特别是滤波器外表的丝印褪色更加明显。这一问题的优化措施是降低清洗液温度,加快传送带运行速度；要想彻底解决这一问题，还应注重清洗剂酸碱度的选择，针对元件中不同污染物应选择相应PH值的清洗剂，例如油污、油脂等应选择碱性清洗剂，一些锈斑、氧化物等应选用酸性清洗剂；在污染物较少的情况下，可优先选择带有软化功能的清洗剂。为使焊点不被氧化，还应在清洗剂内加入体积比例在0.2—0.5%之间的光亮剂，该物质为碱性，在稀释处理后PH值位于9—10之间，并在清洗后可在焊点表面形成阻挡层，避免金属焊点被氧化。

四是在清洗完毕后，PCBA外表插座孔内仍带有水渍。针对这一问题可通过适当放缓链速度、增加烘道长度等方法，确保电子组件完全干燥，避免在恶劣环境下发生化学反应，影响其使用性能。

结论：综上所述，在电子产品生产期间，各个环节都有可能受到污染，需要对其进行合理高效的清洗，才可提高组件的可靠性，延长使用寿命。根据本实验结果可知，经过两个月的跟踪分析，肉眼检查结果能够接受，离子污染度测量结果与规定要求相符，且各项指标基本稳定。在未来的发展中，该项工艺将被不断优化和完善，使电子产品质量得到极大提升，并在更多领域得到推广应用。

参考文献：

[1]阎德劲,谢明华.高密度印制板组件离心清洗工艺技术研究[J].电子工艺技术,2019,32(001):16-19.

[2]宋顺美,史建卫.电子组装中PCBA清洗技术[J].电子工业专用设备,2020(4):11-12.