印制电路板的清洗技术

印制电路板的清洗技术

清洗印制电路板的传统方法是用有机溶剂清洗，由CFC—113与少量乙醇（或异丙醇）组成的混合有机溶剂对松香助焊剂的残留物有很好的清洗能力，但由于CFC—113对大气臭氧层有破坏作用，目前已被禁止使用，目前可选用的非ODS清洗工艺包括水基清洗、半水基清洗、溶剂清洗，另外也可以采用不进行清洗的免清洗工艺。到底选用哪种工艺，应根据电子产品和重要性、对清洗质量的要求和工厂的实际情况来决定。

1水基清洗

1.1水基清洗工艺

水基清洗工艺是以水为清洗介质的，为了提高清洗效果可在水中添加少量的表面活性剂、洗涤助剂、缓蚀剂等化学物质（一般含量在2％-10％）。并可针对印制电路板上不同性质污染的具体情况，在水基清洗剂中添加剂，使其清洗的适用范围更宽。水基清洗剂对水溶性污垢有很好的溶解作用，再配合加热、刷洗、喷淋喷射、超声波清洗等物理清洗手段，能取得更好的清洗效果。在水基清洗剂中加入表面活性剂可使水的表面张力大大降低，使水基清洗剂的渗透、铺展能力加强，能更好的深入到紧密排列的电子元器件之间的缝隙之中，将渗入到印制电路板基板内部的污垢清洗除。利用水的溶解作用与表面活性剂的乳化分散作用也可以将合成活性类助焊剂的残留物很好在清除，不仅可以把各种水溶性的污垢溶解去除，而且能将合成树脂、脂肪等非可溶性污垢去除。对于使用松香基助焊剂或水基清洗剂中加入适当的皂化剂，皂化剂（saponifier）是在清洗印刷电路板时用来与松香中的松香酸、油脂中的脂肪酸等有机酸发生皂化反应，生成可溶于水的脂肪酸盐（肥皂）的化学物质。这是许多用于清洗印刷电路板上的助焊剂、油脂的清洗剂中常见的成分。皂化剂通常是显碱性的无机物如氢氧化钠、氢氧化钾等强碱，也可能是显碱性的有机物如单乙醇胺等。在商用皂化剂中一般还含有有机溶剂和表面活性剂成分，以清洗去除不能发生皂化反应的残留物。由于皂化剂可能对印刷电路板上的铝、锌等金属产生腐蚀，特别是在清洗温度比较高、清洗时间比较长时很容易使腐蚀加剧。所以在配方中应添加缓蚀剂。但应注意有对于碱性物质敏感的元器件的印制电路板不宜使用含皂化剂的水基清洗剂清洗。

在水基清洗的工艺中如果配合使用超声波清洗，利用超声波在清洗液中传播过程中产生大量调微小空气泡的“空穴效应”则可以有效的把不溶性污垢从电子结路板上剥除。考虑到印刷电路板、电子元器件与超声波的相溶性要求，印刷电路板清洗时使用的超声波频率一般在40KHz左右。

水基清洗工艺流程包括清洗、漂洗、干燥三个工序。首先用浓度为2％-10％的水基清洗剂配合加热、刷洗、喷淋喷射、超声波清洗等物理清洗手段对印刷电路板进行批量清洗然后再用纯水或离子水（DI水）进行2-3次漂洗，最后进行热风干燥。水基清洗需要使用纯水进行漂洗是造成水基清洗成本很高的原因。虽然高质量的水质是清洗质量的可靠保证，但在一些情况下先使用成本较低的电导率在5um·cm的去离子水进行漂洗，最后再使用电导率在18um·cm的高纯度去离子进行一次漂洗也可以取得很好的清洗效果。典型的水清洗工艺如图1所示。一个典型的工艺过程为：在55℃的温度下用水基清洗剂对电子线路板进行批量清洗，并配合强力喷射清洗5min，然后用55℃的去离子水漂洗15min，最后在60℃温度下热风吹干20min。为了提高水资源的利用率，在清洗工序使用的自来水或在漂洗槽使用过的去离子水，据文献介绍在预清洗中使用自来水（含有较多离子的硬水），不仅可以大大降低生产成本，而且它的除污能力一点也不比软水或去离子水差。

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图1典型的水基清洗工艺流程

2半水基清洗

2.1半水基清洗剂

在半水基清洗剂的组分中一般都有有机溶剂和表面活性剂，如最早使用在印制电路板清洗的EC-7半水基清洗剂就是由萜烯类碳氢溶剂与表面活性剂组成的。在大多数半水基清洗剂的配方中还含有水，但由于水的含量水多（仅占5％-20％），所以从外观看半水基溶剂与溶剂清洗剂一样都是透明、均匀的溶液。与一般溶剂清洗剂不同的是半水基清洗剂使用的有机溶剂的沸点比较高，所以挥发性低不必像溶剂清洗剂那样在封闭环境下进行清洗，而且在清洗过程中不须经常更换清洗剂只须适当补充清洗剂量即可。配制清洗印制电路板用半水基清洗剂用的有机溶剂主要有萜烯类和石油类碳氢溶剂、乙二醇醚、N-甲基吡咯烷西酮等，选择溶剂类型时应根据印制电路板、电子元器件等原材料的污染情况以及焊接时使用的助焊时类型等具体情况老虎。

2.2半水基清洗工艺流程

也是包括清洗、漂洗、干燥三个工序，清洗工序往往配合使用超声波清洗以提高清洗效果减少清洗时间，由于使用超声波会提高清洗剂温度，所以需要注意严格控制好清洗温度，不得超过清洗液的闪点（一般清洗温度控制在70℃以下）。在清洗和漂洗工序之间加有一个乳化回收池，而半水基清洗液中含有的有机溶剂浓度很高，在清洗后仍会有较多的清洗液沾在印制电路板表面，如果清洗后的印制电路板直接放到水漂洗液中，沾在印制电路板表面上的有机溶剂就会将漂洗水污染，大大增加后面水处理工序的负荷，而在清洗和漂洗工序之间增加一个盛有乳化剂水溶剂的乳化回收装置，就可以把沾在印制电路板表面上的有机溶剂通过乳化分散的方式从印制电路板表面剥除，并可在这个乳化回收装置中利用过滤器和油水分离装置，把有机溶剂和污垢沉淀分离并回收，由于进入漂洗槽的印制电路板表面上的有机溶剂已很少，所以既减少了漂洗工序负荷，又减少了废水处理的负荷。再用去离子水漂洗2-3次即可把污垢去除干净。由于半水基清洗是用水做漂洗剂，所以存在与水基清洗相同的干燥难问题，需要采用类似的多种措施提高烘干速度。

2.3半水基清洗工艺的优缺点

半水基清洗工艺的优点是：对各种焊接工艺有适应性强，所以使用半水清洗工艺不必改变原有的焊接工艺；它的清洗能力比较强，能同时去除水溶性污垢和油污；与大多数金属和塑料材料相容性好，与溶剂清洗剂相比不易挥发使用过程中蒸发损失小缺点是：存在与水基清洗一样的需要使用纯水漂洗、干燥难、废水处理量大的问题。半水基清洗工艺需要占用较大的场地和空间，设备一次性投资较大特别是在线清洗机。由于半水基清洗剂含有较多的有机溶剂，所以要增加对有毒溶剂的防护、防火防爆等安全措施。而且半水基清洗剂不能像溶剂清洗剂那样通过蒸馏回收再利用，所以成本较高。见图2

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图2典型的半水基清洗工艺流程式

3溶剂清洗工艺

3.1清洗印制电路板使用的有机溶剂

使用有机溶剂清洗印制电路板是利用其对污垢的溶解作用，在淘汰CFC-113、TCA等ODS清洗剂后，目前使用溶剂清洗剂主要是HCFC、HFC、HFE等氟系溶剂，另外也可用碳氢溶剂、醇类溶剂等。为了提高氟系溶剂的清洗效果在其中还加入碳氢溶剂、