SMT基礎(chǔ)與工藝課件：SMT 清洗工藝與材料

SMT清洗工藝與材料§8—1焊后清洗的目的和清洗材料§8—2常見清洗工藝實訓8印制電路板清洗技能訓練12學習目標1．了解污染物的來源、類型以及污染物對表面組裝板的危害。2．了解電子產(chǎn)品清潔等級分類及清潔度要求。3．熟悉清洗的目的、作用與作業(yè)流程。4．了解清洗劑的化學組成、選用原則和配置方法?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料3一、污染物的來源、類型以及污染物對表面組裝板的危害二、電子產(chǎn)品清潔度等級分類及清潔度要求§8—1焊后清洗的目的和清洗材料三、清洗的目的、作用與作業(yè)流程四、清洗材料4一、污染物的來源、類型以及污染物對表面組裝板的危害§8—1焊后清洗的目的和清洗材料在表面組裝焊接工藝結(jié)束后，印制電路板上會留下各種殘留物，通常這些殘留物來源于助焊劑、黏結(jié)劑、設(shè)備上潤滑油、人的指印殘留等。1．污染物來源52．污染物類型根據(jù)污染物種類不同可將污染物分為有機污染物、難溶無機物、有機金屬化物、可溶無機物、顆粒物。一般有機污染物來源于助焊劑、焊接掩膜、編帶以及指印等；難溶無機物來源于光刻膠、助焊劑殘留物等；有機金屬化物來源于助焊劑殘留物；可溶無機物來源于助焊劑殘留物、酸、水；顆粒物來源于空氣中物質(zhì)、有機物殘渣?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料63．污染物的危害極性污染物在一定條件下，可發(fā)生電離，會產(chǎn)生正離子或負離子。這種離子在一定電壓作用下，會向相反極性導體遷移，能引起電路的故障，同時極性污染物還具有吸濕性，吸收水分后在二氧化碳作用下加快自身分解，造成PCB導線的腐蝕?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料7二、電子產(chǎn)品清潔度等級分類及清潔度要求§8—1焊后清洗的目的和清洗材料我國將電子產(chǎn)品的清潔度分為五個等級，大致劃分了每一級電子產(chǎn)品的種類范圍，見表。1．清潔度等級分類電子產(chǎn)品清潔度等級分類82．清潔度要求清潔度等級不同，對電子產(chǎn)品的清潔要求也不同。一級清潔度要求最高，五級最低，但是在五級消費類電子產(chǎn)品中為防止污染，目前常采用免清洗助焊劑進行焊接，稱為免清洗工藝?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料9三、清洗的目的、作用與作業(yè)流程§8—1焊后清洗的目的和清洗材料電子產(chǎn)品組裝完成后，需對印制電路板去污染，SMT清洗工藝其實就是一種去污染工藝，主要是去除組裝焊接后殘留在印制電路板上影響其可靠性的污染物。1．清洗的目的102．清洗的作用組裝焊接后，清洗SMA的作用主要有以下幾點。（1）清除腐蝕物SMA上殘留的腐蝕物會損壞電路，造成元器件脆化，腐蝕物本身受潮也容易導電，易引起短路。（2）防止電氣缺陷產(chǎn)生若PCB上殘存有離子污染物等，可能造成印制電路板漏電?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料112．清洗的作用（3）使SMA更清晰外觀形態(tài)清晰的SMA，通過檢測更容易看到熱損傷、開裂等不易察覺的缺陷，便于排除故障。除了采用免洗工藝，其余SMA組裝焊接后都要經(jīng)歷清洗工序。§8—1焊后清洗的目的和清洗材料123．清洗作業(yè)流程清洗作業(yè)的一般工藝流程如圖所示。§8—1焊后清洗的目的和清洗材料清洗作業(yè)的一般工藝流程13四、清洗材料§8—1焊后清洗的目的和清洗材料傳統(tǒng)的、最有效的清洗劑是以三氯三氟乙烷（CFC-113）和甲基氯仿作為主體材料，它們具有脫脂率高、溶解力強、無毒、不燃不爆、易揮發(fā)、無腐蝕性、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，長期以來一直是清洗的理想溶劑。但是近年來研究發(fā)現(xiàn)，三氯三氟乙烷會破壞大氣臭氧層，為保護環(huán)境，現(xiàn)已全部停止使用。1．清洗劑的化學組成141．清洗劑的化學組成（1）免清洗技術(shù)是指在助焊劑上進行改進研究，使焊后不產(chǎn)生污染物或產(chǎn)生極少污染物，從而可以免清洗。（2）改進型CFC溶劑清洗劑（HCFC）是指在原來CFC-113分子中引入氫原子，代替部分氯原子，以減少對臭氧層的損害。（3）水清洗劑主要成分為極性水基無機物，通常采用皂化劑。（4）半水清洗劑主要有萜烯類溶劑和烴類混合物溶劑。§8—1焊后清洗的目的和清洗材料152．選用原則不同的印制電路板所選用的焊料和助焊劑不同，相應(yīng)的清洗方式也不同，清洗劑的選擇也不同。清洗工藝對清洗劑的基本要求如下。（1）良好的潤濕性要想溶解去除焊盤污染殘留，首先清洗劑要能夠潤濕污染面?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料162．選用原則（2）較強的毛細作用清洗劑除了可潤濕污染面之外，還須能夠滲透、進入和退出印制電路板元器件的狹細位置，并反復循環(huán)，直至清洗干凈。（3）較低的黏性低黏性有助于溶劑在縫隙中多次交換，可有效清洗。（4）較高的密度高密度的溶劑在水平放置的SMA上擴展更均勻，有利于減少揮發(fā)，降低成本，完成有效清洗?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料172．選用原則（5）較高的沸點多數(shù)情況下，溶劑溫度一般控制在沸點或接近沸點的范圍。（6）較強的溶解能力在清洗中，為了在有限的時間里，清洗干凈狹窄縫隙里的污染物，通常選擇有較強溶解能力的溶劑，但溶解能力高對應(yīng)腐蝕性也大?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料182．選用原則（7）較低的臭氧破壞系數(shù)隨著人們環(huán)保意識的加強，對電子產(chǎn)品的環(huán)保要求也越來越高，在保證清洗能力的同時，還要考慮對臭氧層破壞程度，引入了臭氧破壞系數(shù)（ODP）的概念。（8）最低限制值最低限制值表示人體與溶劑接觸所能承受的最高限量值，又稱為暴露極限?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料193．配置方法通常組裝焊后殘留污染物不是單一類型，而是由極性和非極性殘留物混合而成，要采用清洗劑進行清洗。清洗劑也分為極性和非極性兩大類：極性溶劑，如酒精、水等，可以用來清除極性殘留污染物；非極性溶劑，如氯化物、氟化物等，可用來清除非極性殘留污染物?；谖廴疚锏奶攸c，實際應(yīng)用中所使用的溶劑都由極性溶劑和非極性溶劑混合而成，混合溶劑由兩種或多種溶劑組成，可直接購買，依據(jù)說明書中適用范圍選用?！?—1焊后清洗的目的和清洗材料20學習目標1．理解表面組裝板焊后有機溶劑清洗工藝的內(nèi)容。2．掌握水清洗和半水清洗技術(shù)的工藝流程和清洗過程。3．熟悉電子產(chǎn)品清洗后的清潔度標準和檢驗方法。§8—2常見清洗工藝21一、有機溶劑清洗工藝的內(nèi)容二、水清洗和半水清洗技術(shù)§8—2常見清洗工藝三、電子產(chǎn)品清洗后的清潔度標準和檢驗方法22一、有機溶劑清洗工藝的內(nèi)容§8—2常見清洗工藝（1）超聲波清洗特點優(yōu)點：洗凈率高，殘留物少；清洗時間短，清洗效果好，不受清洗件形狀限制，高效節(jié)能，易實現(xiàn)自動化；不損壞被洗件表面；節(jié)省溶劑、熱能、工作面積、人力，對玻璃、金屬清洗效果好。缺點：不適宜清洗紡織品、多孔泡沫塑料、橡膠制品等聲吸收強的材料。1．超聲波清洗技術(shù)231．超聲波清洗技術(shù)（2）超聲波清洗原理超聲波清洗的基本原理為“空化效應(yīng)”。（3）超聲波清洗設(shè)備超聲波清洗機一般有超聲電源和清洗器一體式和分體式兩種結(jié)構(gòu)。圖所示為常用的全自動超聲波清洗機?！?—2常見清洗工藝全自動超聲波清洗機242．氣相清洗技術(shù)（1）氣相清洗特點氣相清洗技術(shù)主要是采用溶劑蒸氣清洗技術(shù)，是目前使用最普遍的SMA清洗技術(shù)，主要有批量式溶劑清洗技術(shù)和連續(xù)式溶劑清洗技術(shù)兩種。1）批量式溶劑清洗系統(tǒng)有多種類型，如環(huán)形批量式系統(tǒng)、偏置批量式系統(tǒng)、雙槽批量式系統(tǒng)和三槽批量式系統(tǒng)。2）連續(xù)式溶劑清洗系統(tǒng)有一個很長的蒸氣室，內(nèi)設(shè)小蒸氣室，內(nèi)部有加熱預(yù)清洗噴淋室、高壓噴淋室、煮沸室、加熱蒸餾溶劑儲存室?！?—2常見清洗工藝252．氣相清洗技術(shù)（2）氣相清洗原理氣相清洗是通過供熱系統(tǒng)控制加熱使溶劑槽中的清洗溶劑受熱沸騰，從而產(chǎn)生氣相清洗溶劑蒸氣，蒸氣上升后，與冷狀態(tài)下的待清洗組件相接觸時，由于溫度差，蒸氣冷凝在組件表面，從而利用溶劑蒸氣帶走組件上的污染殘留，帶有污染物的蒸氣在制冷區(qū)受冷液化順著管道流入回收槽。通過對殘留物過濾，可將溶劑再送回溶劑槽，實現(xiàn)循環(huán)利用?！?—2常見清洗工藝261．超聲波清洗技術(shù)（3）氣相清洗設(shè)備氣相清洗機主要由加熱區(qū)、溶劑槽、蒸氣清洗區(qū)、制冷區(qū)和回收槽等組成。圖所示為超聲波氣相清洗機。§8—2常見清洗工藝超聲波氣相清洗機1—操作面板2—超聲波發(fā)生器3—溫度控制器4—油水分離器5—冷氣機組6—噴淋泵7—蒸氣洗槽8—超聲洗槽9—加熱器10—換能器11—過濾泵12—過濾器13—冷排器14—噴淋嘴15—缸蓋27二、水清洗和半水清洗技術(shù)§8—2常見清洗工藝水清洗工藝是代替CFC溶劑清洗最有效的方法。簡單水清洗工藝流程如圖所示，分為兩種水清洗工藝，一種是采用皂化劑的水溶液，另一種是不采用皂化劑的水溶液。1．水清洗工藝流程及清洗方法簡單水清洗工藝流程282．半水清洗工藝流程及清洗方法半水清洗工藝是介于溶劑清洗和水清洗之間的一種清洗工藝。清洗時，加入了可分離型溶劑。圖所示為半水清洗工藝流程?！?—2常見清洗工藝半水清洗工藝流程29三、電子產(chǎn)品清洗后的清潔度標準和檢驗方法§8—2常見清洗工藝電子產(chǎn)品清潔度標準見表。1．清潔度標準電子產(chǎn)品清潔度標準302．檢驗方法組裝焊好后的印制電路板質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的使用體驗，因此，在電路組件焊接完畢后，必須對印制電路板進行清洗（免清洗除外），清洗后還需要對清潔度進行檢測。目前，污染物基本的測試方法有目測法、溶劑萃取法、離子污染物檢測法、紅外分光光度測試法等，實際檢測中根據(jù)需要選擇一種或多種檢測方法?！?—2常見清洗工藝312．檢驗方法（1）目測法目測法主要是借助光學顯微鏡，對污染物進行定性檢測，通過高倍放大鏡觀察組件焊點四周是否有助焊劑及清洗劑殘留的痕跡。（2）溶劑萃取法溶劑萃取法也稱為溶劑萃取電阻率檢測法，是將電路組件浸入測試溶劑中，或用測試溶劑沖洗電路組件，然后測量浸過印制電路板的測試溶劑的離子電導率，離子電導率的下降程度與污染物數(shù)量成正比，可定量測出電路組件的清潔度?！?—2常見清洗工藝322．檢驗方法（3）離子污染物檢測法離子污染物檢測法是測量清洗后印制電路板上離子污染物殘留程度的方法。（4）紅外分光光度測試法紅外分光光度測試法是一種用于非極性污染物的測試方法?！?—2常見清洗工藝33一、實訓目的實訓8印制電路板清洗技能訓練1．能根據(jù)需要領(lǐng)用清洗印制電路板所需工具及材料。2．能按照有機溶劑清洗工藝完成實訓印制電路板的清洗。34二、實訓內(nèi)容實訓8印制電路板清洗技能訓練根據(jù)要求確定并領(lǐng)用清洗印制電路板所需工具和材料，完成表8-3的填寫。1．領(lǐng)用清洗印制電路板所需工具和材料印制電路板清洗領(lǐng)料表352．使用有機溶劑清洗印制電路板在實訓中可采用酒精溶劑清洗焊后印制電路板。（1）準備焊后印制電路板，如圖所示。焊后印制電路板由于采用了松香等助焊劑輔助焊接，殘留物較多，影響印制電路板美觀性，需清洗。實訓8印制電路板清洗技能訓練焊后印制電路板362．使用有機溶劑清洗印制電路板（2）用酒精清洗印制電路板焊盤，如圖所示。實訓