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電子產品PCBA加工清洗詳解

日期:2018-05-27 / 人氣: / 來源:www.parsito.com

清洗作為PCBA電子組裝的工序之一网络赌博在线平台,隨著組裝密度和復雜性的不斷提高,在軍用、航空航天等高可靠性產品的生產中再次成為焦點,越來越引起業界重視。為了提高電子產品的可靠性和質量,必須嚴格控制PCBA殘留物的存在网络赌博在线平台,必要時必須徹底清除這些污染物网络赌博在线平台。文章從生產制造和代工的角度系統進行清洗工藝的理論與實踐探討。

電子產品是由各種電子元器件組裝在印制板上网络赌博在线平台,進而組合成整機网络赌博在线平台。最基本的組裝過程是印制電路板組件(簡稱PCBA)組裝(也稱電裝),PCBA組裝中軟釬焊(即錫焊)過程是影響電氣性能和可靠性的重要環節。根據中國賽寶實驗室可靠性研究分析中心提供的PCBA電裝品質問題分析統計,腐蝕、電遷移引起的短路、斷路等后期使用失效問題占4%,是產品可靠性的幾大殺手之一。

過去人們對于清洗的認識還不夠网络赌博在线平台,主要是因為電子產品的PCBA組裝密度不高,認為助焊劑殘留是不導電的、良性的,不會影響到電氣性能。

現如今的電子組裝件設計趨于小型化,更小的器件,更小的間距,引腳和焊盤都越來越靠近,存在的縫隙越來越小,污染物可能會卡在縫隙里,這就意味著比較小的微粒如果殘留在兩個焊盤之間有可能引起短路的潛在不良。

近兩年來的電子組裝業對于清洗的要求呼聲越來越高网络赌博在线平台,不但是對產品的要求网络赌博在线平台,而且對環境的保護和人類的健康也較高要求,由此催生了許許多多的清洗設備供應商和方案供應商,清洗也成為電子組裝行業的技術交流研討的主要內容之一。

PCBA加工污染有哪些

污染物的定義為任何使PCBA的化學、物理或電氣性能降低到不合格水平的表面沉積物、雜質、夾渣以及被吸附物。主要有以下幾個方面:

1. 構成PCBA的元器件网络赌博在线平台、PCB的本身污染或氧化等都會帶來PCBA板面污染;

2. PCBA在生產制造過程中,需使用錫膏、焊料、焊錫絲等來進行焊接,其中的助焊劑在焊接過程中會產生殘留物于PCBA板面形成污染网络赌博在线平台,是主要的污染物网络赌博在线平台;

3. 手工焊接過程中會產生的手印記,波峰焊焊接過程會產生一些波峰焊爪腳印記和焊接托盤(治具)印記网络赌博在线平台,其PCBA表面也可能存在不同程度的其它類型的污染物,如堵孔膠网络赌博在线平台,高溫膠帶的殘留膠网络赌博在线平台网络赌博在线平台,手跡和飛塵等;

4. 工作場地的塵埃,水及溶劑的蒸氣、煙霧、微小顆粒有機物,以及靜電引起的帶電粒子附著于PCBA的污染。

以上說明污染物主要來源于組裝工藝過程,特別是焊接工藝過程。

在焊接過程中,由于金屬在加熱的情況下會產生一薄層氧化膜,這將阻礙焊錫的浸潤,影響焊接點合金的形成,容易出現虛焊、假焊現象。助焊劑具有脫氧的功能,它可以去掉焊盤和元器件的氧化膜,保證焊接過程順利進行。所以,在焊接過程中需要助焊劑,助焊劑在焊接過程中對于良好焊點的形成,足夠的鍍通孔填充率起著至關重要的作用。

焊接中助焊劑的作用是清除PCB板焊接表面上的氧化物使金屬表面達到必要的清潔度,破壞融錫表面張力,防止焊接時焊料和焊接表面再度氧化网络赌博在线平台、增加其擴散力,有助于熱量傳遞到焊接區。助焊劑的主要成份是有機酸网络赌博在线平台、樹脂以及其他成分。高溫和復雜的化學反應過程改變了助焊劑殘留物的結構。殘留物往往是多聚物、鹵化物、同錫鉛反應產生的金屬鹽,它們有較強的吸附性能,而溶解性極差,更難清洗。

污染有哪些危害

污染可能直接或間接引起PCBA潛在的風險,諸如殘留物中的有機酸可能對PCBA造成腐蝕;殘留物中的電離子在通電過程中,因為兩焊盤之間電勢差的存在會造成電子的移動网络赌博在线平台,就有可能形成短路,使產品失效;殘留物會影響涂覆效果,會造成不能涂敷或涂覆不良的問題网络赌博在线平台网络赌博在线平台;也可能暫時發現不了网络赌博在线平台,經過時間和環境溫度的變化,出現涂層龜裂、翹皮网络赌博在线平台网络赌博在线平台,從而引起可靠性問題。

1. 腐蝕案例見圖

經電子探針分析,發現焊點表面除了碳氧及鉛錫成份外网络赌博在线平台,還有檢測到超出正常情況含量的鹵素(Cl)。這種鹵素離子的作用,在空氣與水分的幫助下,對焊點形成循環腐蝕,最終在焊點表面及周邊形成白色多孔的碳酸鉛,失效部位的焊點已經發白變色且多孔。如果PCBA組裝時由于使用了鐵底材底引線腳底元器件,鐵底材由于缺乏焊料底覆蓋,在鹵素離子以及水分的腐蝕下很快產生Fe3+,使板面發紅。

另外,在潮濕環境下网络赌博在线平台网络赌博在线平台,具有酸性的離子污染物還可以直接腐蝕銅引線、焊點及元器件网络赌博在线平台,導致電氣失效。

2. 電遷移案例


如果在PCBA表面有離子污染存在,極易發生電遷移現象,出現離子化金屬向相反電極間移動,并在反向端還原成原來的金屬而出現樹枝狀現象稱為樹枝狀分布(樹突、枝晶、錫須)网络赌博在线平台,枝晶的生長有可能造成電路局部短路。

如果PCBA上使用了含銀的焊料网络赌博在线平台,在銀腐蝕成銀離子后,電遷移更易發生,電遷移失效的PCBA在進行必要的清洗后功能常?;謴驼?网络赌博在线平台。

3. 電接觸不良案例

在PCBA的組裝工藝中,一些樹脂比如松香類殘留物常常會污染金手指或其它接插件网络赌博在线平台,在PCBA工作發熱時或炎熱氣候下,殘留物會產生粘性,易于吸附灰塵或雜質,引起接觸電阻增大甚至開路失效。BGA焊點中PCB面焊盤鎳層存在腐蝕以及鎳層表面富磷層的存在降低了焊點與焊盤的機械結合強度,當受到正常應力作用時發生開裂,造成電接觸失效。

PCBA污染物分類

PCBA上的污染物主要是依靠物理鍵結合與化學鍵結合產生。所謂“物理鍵”結合网络赌博在线平台,是指污染物與PCB表面之間以分子間力相結合。通常物理鍵鍵能相對較低,一般在0.8×103~2.1×104J/mol之間网络赌博在线平台。附著在PCB上的松香、樹脂、殘膠等屬于物理鍵結合网络赌博在线平台。所謂“化學鍵”結合,是指污染物與PCB表面之間發生化學反應、形成原子之間的結合,生成離子化合物或共價化合物,如松香酸與金屬形成的松香酸鹽等?;瘜W鍵的鍵能較強,在(4.2~8.4)×105J/mol之間网络赌博在线平台。

對于PCBA的污染物,一般分為三大類型:

1. 極性污染物(也叫無機污染物、離子性殘留物、離子污染物)

 PCBA上的這種污染物是在一定條件下(放在溶液中時)可以電離為帶正電或負電的離子的一類物質,如鹵化物网络赌博在线平台、酸及其鹽。不同的離子污染物在不同的溶液中會以不同的速率分離為正負離子。

在潮濕的環境中,當電子部件加電時网络赌博在线平台,極性污染物的離子就會朝著帶相反極性的導體遷移,可在導體之間(如焊好的引腳之間)形成樹枝狀金屬物質,引起導體之間的絕緣電阻下降网络赌博在线平台,增加焊點或導線間的漏電流,甚至發生短路。

離子污染物主要有以下幾種:

FluxActivators 助焊劑活性劑

Perspiration汗液

IonicSurfactants離子表面活性劑

Ethanolamines乙醇胺

OrganicAcids有機酸

Plating Chemistries電鍍化學物質

2. 非極性污染物(也叫有機污染物、非離子污染物)

PCBA上的這種污染物本身不導電,在電路板上可能相當于一個電阻(絕緣體)网络赌博在线平台,可以阻止或減小電流的流通。最典型的是松香本身的樹脂型殘渣,波峰焊中的防氧化油网络赌博在线平台,貼片機或插裝機的油脂或蠟,焊接工藝過程中夾帶的膠帶殘留物以及操作人員的膚油等网络赌博在线平台。這些污染物自身發粘,吸附灰塵。這些有機殘留物(如松香、油脂等)會形成絕緣膜,會防礙連接器、開關网络赌博在线平台、繼電器等的接觸表面之間的電接觸,這些影響會隨環境條件的變化及時間延長加劇,引起接觸電阻增大,造成接觸不良甚至開路失效网络赌博在线平台。有時松香覆蓋在焊點上還有礙測試,特別是非極性污染物在極性污染物的配合下,還會加劇污染的程度。

離子污染物主要有以下幾種:

Rosin松香

Oils油

Greases油脂

HandLotion 洗手液

Silicone硅樹脂

Adhesive膠

3. 粒狀污染物

粒狀污染物通常是工作環境中的灰塵、煙霧,棉絨网络赌博在线平台、玻璃纖維絲和靜電粒子等在 PCB 上留下的塵埃网络赌博在线平台、以及焊接時出現的焊球或錫珠錫渣。它們也能降低電氣性能或造成電短路,對電子組裝產品造成危害。

粒狀污染物可以采用機械方式如高壓氣體噴吹、人工剝離、清洗多種方式來去除。

PCBA清洗的目的,為什么要進行PCBA清洗

1. 外觀及電性能要求

PCBA上的污染物最直觀的影響是PCBA的外觀,如果在高溫潮濕的環境中放置或使用网络赌博在线平台,有可能出現殘留物吸濕發白現象。由于在組件中大量使用無引線芯片、微型BGA、芯片級封裝(CSP)和0201元件,元件和電路板之間的距離不斷縮小,板的尺寸變小网络赌博在线平台,組裝密度越來越大。事實上,如果鹵化物藏在元件下面或者元件下面根本清洗不到的地方,進行局部清洗可能造成因鹵化物釋放而帶來的災難性后果网络赌博在线平台。這還會引起枝晶生長,結果可能引起短路。

離子污染物如果清洗不當會造成很多問題:較低的表面電阻网络赌博在线平台,腐蝕,導電的表面殘留物在電路板表面會形成樹枝狀分布(樹突),造成電路局部短路,如圖。

對于軍事電子裝置使用可靠性而言,一個重大威脅是錫須和金屬互化物。這個問題一直都存在。錫須和金屬互化物最后會引起短路。在潮濕的環境和有電的情況下,如果組裝件上的離子污染過多,可能會造成問題。例如由于電解錫須的生長,導體的腐蝕,或者絕緣電阻降低,會引起電路板上的走線短路,如圖

非離子污染物清洗不當网络赌博在线平台,也同樣會造成一系列問題??赡茉斐呻娐钒逖谀じ街缓?,接插件的接觸不良,對移動部件和插頭的物理干涉和敷形涂層附著不良,同時非離子污染物還可能包裹離子污染物在其中,并可能將另外一些殘渣和其它有害物質包裹并帶進來网络赌博在线平台。這些都是不容忽視的問題网络赌博在线平台。

2. 三防漆涂覆需要

要使得三防漆涂覆可靠,必須使PCBA的表面清潔度符合IPC-A-610E-2010三級標準要求网络赌博在线平台网络赌博在线平台。在進行表面涂覆之前沒有清洗掉的樹脂殘留物會導致保護層分層,或者保護層出現裂紋;活化劑殘留物可能會引起涂層下面出現電化學遷移,導致涂層破裂保護失效。研究表明,通過清洗可以增加50%涂敷粘結率。

3. 免清洗也需要清洗

按照現行標準网络赌博在线平台,免清洗一詞的意思是說電路板上的殘留物從化學的角度上看是安全的,不會對電路板產生任何影響,可以留在電路板上。檢測腐蝕、表面絕緣電阻(SIR)、電遷移還有其他專門的檢測手段主要是用來確定鹵素/鹵化物含量,進而確定免清洗的組裝件在完成組裝后的安全性。不過,即使使用固含量低的免清洗助焊劑,仍會有或多或少的殘留物。對于可靠性要求高的產品來講,在電路板上是不允許存在任何殘留物或者其他污染物的网络赌博在线平台。對于軍事應用來講网络赌博在线平台,即使是免洗電子組裝件都規定必須清洗网络赌博在线平台。

pcba清洗原理网络赌博在线平台,PCBA清洗過程詳解

清洗就是清除污染物的過程,主要是采用溶液清洗方法网络赌博在线平台,通過污染物和溶劑之間的溶解作用或化學反應,破壞污染物與PCB之間的物理鍵或化學鍵的結合力,從而達到分離污染物的目的,將污染物從PCBA上去除。不論是松香還是有機酸以及它們的錫鹽或鉛鹽,都有一定的溶解度网络赌博在线平台,通過從電路板面向清洗劑里轉移這一過程完成殘留物的去除。在溶解過程中,提高清洗劑溫度或輔以超聲波以及刷洗,都會加快清洗速度和提高清洗效果。

PCBA裝焊后的清洗是一項增值的工藝過程,其主要任務是清除焊接之后的助焊劑殘余物、膠帶的殘膠及其他人為污染网络赌博在线平台,目的是提高PCBA的使用可靠性。這在過去曾被認為是不增值的勞動,現在看來是錯誤的認識。

PCBA的清洗,分為貼裝(SMT工段)的清洗网络赌博在线平台、插裝(THT工段)的清洗,清洗可以去除產品在各道加工過程中表面污染物的堆積,并且可以降低產品可靠性在表面污染物方面的風險。

清洗PCBA,首先要確定的是清洗劑與電路板在焊接過程中產生的殘留物相匹配,即要解決助焊劑殘留與清洗劑的兼容性,以便能容易將殘留去除并達到滿足清潔度的目標。一個有效的清洗工藝,必須保證焊接溫度曲線參數、清洗工藝設置參數、焊膏焊料及助焊劑所有參數都達到最佳匹配范圍。

對于波峰焊焊接有可能過爐后的助焊劑、阻焊膜二者間有所反應造成暗污印跡,污染物用手觸及明顯感到發粘网络赌博在线平台,一般的清洗劑洗不掉。還可能波峰焊溫度曲線不合理,如果預熱溫度過高,助焊劑會玻璃化,使它不能起助焊作用,會在板上形成一層不可接受的污染物。

采用化學溶劑的清除助焊劑焊接殘留物的溶解過程大多數是依靠堿性PH值的清洗劑,清洗劑中含有金屬離子,這些金屬離子可以促進化學反應形成鉛鹽,有些鉛鹽Pb(NO)3易溶于水,其他的則不溶于水,這些鉛鹽聚集在PCBA表面形成了白色沉淀物。

隨著技術的進步和法規的變化,清洗產品將面臨越來越多的挑戰。例如:CEE648標準、REACH,它們關系到在清洗劑中可以或者不可以使用哪些化學產品。在過去的幾年里网络赌博在线平台,像CFC网络赌博在线平台、ETD、ES网络赌博在线平台、HCFC等清洗劑技術已經被市場所淘汰,取而代之的是無氯溶劑和水基清洗劑等新的清洗劑技術和新的清洗設備。

PCBA怎么清洗,PCBA清洗方法介紹

從清洗能力來講,我們所使用的溶劑中氯氟烴化三氯三氟乙烷(簡稱 CFC-113),具有脫脂效率高、對助焊劑殘渣溶解力強、易揮發、無毒、不燃不爆、對電子元器件和 PCB 無腐蝕以及性能穩定等優點,是一種最為理想的溶劑。但它對大氣臭氧層有破壞作用,嚴重危害人類的生存環境。1987年在加拿大蒙特利爾各國政府簽署了保護臭氧層協定書—《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》,業界不斷進行探索,尋求較好的禁止使用消耗臭氧層物質(ODS,ozonedepleting substance)的替代清洗溶劑。到目前為止,還沒有可完全替代且在清洗能力上優異的溶劑。

大部分的中小型代工廠或生產制造工廠基于成本的考慮,均采用手工刷洗的清洗方式。即用防靜電刷沾清洗劑在PCB上刷洗,將PCB傾斜成45°角,用刷子從上往下刷网络赌博在线平台,讓清洗劑溶解殘留后隨清洗劑流下去。主要用于局部清洗或對于有些PCB上有不能清洗的元件的PCBA的清洗,此工藝方法雖然簡單,但效率低下网络赌博在线平台,清洗劑消耗量大。

對于知名的代工廠或大型生產制造工廠陸續重新考慮清洗工藝,配置相應的在線式清洗機或離線式清洗機,以設備清洗替代人工清洗,保證PCBA清洗品質。

在實際的清洗過程中,經常會出現手工焊接的PCBA,在放置后出現板面發白現象,白色印跡散布在焊點周圍異常突出网络赌博在线平台,或者波峰焊焊接的PCBA板面清洗出現暗污印跡嚴重影響外觀驗收,不符合IPC-A-610E-2010標準网络赌博在线平台。

白色殘留物在PCBA上是常見的污染物,一般多為焊劑的副產物。常見的白色殘留物是聚合松香,未反應的活化劑以及焊劑與焊料的反應生成物氯化鉛或溴化物等,這些物質在吸潮后,體積膨脹,部分物質還與水發生水合反應,白色殘留日趨明顯,這些殘留物吸附在PCB上除去異常困難,若過熱或高溫時間長网络赌博在线平台,出問題更嚴重,從焊接工藝前后的PCB表面的松香及殘留物的紅外光譜分析結果證實了這一過程网络赌博在线平台。

不管板子在清洗后出現白色殘留网络赌博在线平台,或者是免清洗的板子存儲后出現白色物質网络赌博在线平台,還是返修時發現的焊點上的白色物質,無非有四種情況:

1. 焊劑中的松香:大多數清洗不干凈网络赌博在线平台、存儲后、焊點失效后產生的白色物質网络赌博在线平台,都是焊劑中本身固有的松香网络赌博在线平台。松香通常是透明、硬且脆的無固定形狀的固態物質,不是結晶體,松香在熱力學上不穩定,有結晶的趨向。松香結晶后,無色透明體就變成了白色粉末。如果清洗不干凈的話,白色殘留就可能是松香在溶劑揮發后形成的結晶粉末。當PCB在高濕條件下存儲,當吸收的水分達到一定程度時网络赌博在线平台网络赌博在线平台,松香就會從無色透明的玻璃態向結晶態逐漸轉變,在視角上看就是形成白色粉末。究其本質仍是松香,只是形態不同,仍具有良好的絕緣性,不會影響到板子的性能。松香中的松香酸和鹵化物(如果使用的話)一起作為活性劑使用。人造樹脂通常在低于100℃以下不與金屬氧化物反應,但溫度高于100℃時反應迅速,它們揮發與分解快,在水中的可溶性低。

2. 松香變性物:這是板子在焊接過程中网络赌博在线平台,松香與焊劑發生反應所產生的物質,而且這種物質的溶解性一般很差,不容易被清洗,滯留在板子上,形成白色殘留物。但是這些白色物質都是有機成分的,仍能保證板子的可靠性网络赌博在线平台。

3. 有機金屬鹽:清除焊接表面氧化物的原理是有機酸與金屬氧化物反應生成可溶于液態松香的金屬鹽,冷卻后與松香形成固溶體,在清洗中隨松香一起除去。如果焊接表面、零部件氧化程度很高,焊接后生成物的濃度就會很高。當松香的氧化程度太高時网络赌博在线平台,可能會與未溶解的松香氧化物一起留在板子上。這時候板子的可靠性會降低。

4. 金屬無機鹽:這些可能是焊料中的金屬氧化物與助焊劑或焊膏中的含鹵活性劑、PCB焊盤中的鹵離子网络赌博在线平台、元器件表面鍍層中的鹵離子殘留网络赌博在线平台、FR4材料含鹵材料在高溫時釋放的鹵離子反應生成的物質网络赌博在线平台,一般在有機溶劑中的溶解度很小。

在組裝過程中网络赌博在线平台,對于電子輔料極有可能使用了含鹵素的助焊劑(雖說供應商提供的都是環保助焊劑网络赌博在线平台,但完全不含鹵素的助焊劑還是比較少的),焊接后板面殘留有鹵素類離子(F、Cl网络赌博在线平台网络赌博在线平台、Br、l)网络赌博在线平台。這些離子狀鹵素殘留物,本身不是白的,也不足以導致板面泛白。這類物質遇水或受潮后生成了強酸,這些強酸開始和焊點表面的氧化層起反應,就生成了酸鹽,也就是看到的白色物質网络赌博在线平台。

Pb + 1/2 O2 ===== PbO

PbO + 2HCl ===== PbCl + H2O

PbCl + H2O + CO2 ===== PbCO3(白色粉末狀腐蝕物) + 2HCl

鹽酸還會腐蝕存在的銅,形成氧化銅

CuO + 2HCl ===== CuCl2 + H2O

采用清洗劑清洗,由于差的清洗劑中含有一定量的水分,在大量使用清洗時會使板子吸濕,這些因素加在一起就是為什么洗后板面仍泛白的原因网络赌博在线平台。

PCBA清洗效果評估,PCBA怎樣算清洗干凈

PCBA清洗效果的定性和量化檢驗,通過潔凈度指標來評估网络赌博在线平台。

潔凈度等級標準

按中華人民共和國電子行業軍用標準SJ20896-2003中有關規定,根據電子產品可靠性及工作性能要求,將電子產品潔凈度分為三個等級,如表

PCBA電子產品潔凈度等級
潔凈等級 產品類型 離子污染物含量 萃取溶液電阻率 焊劑殘留量
1 高可靠性PCBA產品 <1.5mg/ml >2*10^6Ω.cm <40ug/ml
2 耐用型PCBA產品 1.5~3.0mg/ml <100ug/ml
3 一般PCBA產品 3.0~5.0mg/ml <200ug/ml

在實際工作中,根除污染實際上幾乎是不可能的,一個折中的辦法就是確定電路板上的污染可以和不可以接受的程度网络赌博在线平台。按照IPC-J-STD-001E標準助焊劑殘留三級標準規定<40μg/cm2,離子污染物含量三級標準規定≤1.5(Nacl)μg/cm2,萃取溶液電阻率>2×106Ω·cm。

請注意,隨著PCBA的微型化,幾乎可以肯定這個含量是太高了?网络赌博在线平台,F在常用的是離子污染物要求大約≤0.2(Nacl)μg/cm2。

PCBA潔凈度檢測方法,怎樣檢測PCBA是否干凈

1. 目測法

利用放大鏡(X5)或光學顯微鏡對PCBA進行觀察,通過觀察有無焊劑固體殘留物、錫渣錫珠、不固定的金屬顆粒及其它污染物,來評定清洗質量。通常要求PCBA表面必須盡可能清潔,應看不到殘留物或污染物的痕跡,這是一個定性的指標网络赌博在线平台,通常以用戶的要求為目標,自己制定檢驗判斷標準网络赌博在线平台,以及檢查時使用放大鏡的倍數。這種方法的特點是簡單易行,缺點是無法檢查元器件底部的污染物以及殘留的離子污染物,適合于要求不高的場合网络赌博在线平台。

2. 溶劑萃取液測試法

溶劑萃取液測試法又稱離子污染物含量測試。它是一種離子污染物的含量平均測試,測試一般都是采用IPC方法(IPC-TM-610.2.3.25),它是將清洗后的PCBA,浸入離子度污染測定儀的測試溶液中(75%±2%的純異丙醇加25%的DI水),將離子殘留物溶解于溶劑中,小心收集溶劑,測定它的電阻率。  

離子污染物通常來源于焊劑的活性物質网络赌博在线平台,如鹵素離子网络赌博在线平台,酸根離子,以及腐蝕產生的金屬離子,結果以單位面積上的氯化鈉(NaCl)當量數來表示。即這些離子污染物(只包括那些可以溶入在溶劑)的總量网络赌博在线平台,相當于多少的NaCl的量,并非在PCBA的表面一定存在或僅存在NaCl。

3. 表面絕緣電阻測試法(SIR)

此法是測量PCBA上導體之間表面絕緣電阻网络赌博在线平台,表面絕緣電阻的測量能指出由于污染在各種溫度、濕度、電壓和時間條件下的漏電情況网络赌博在线平台。其優點是直接測量和定量測量;而且可以檢測局部區域是否存在焊劑。由于PCBA焊膏中的殘留焊劑主要存在于器件與PCB的夾縫中网络赌博在线平台,特別是BGA的焊點,更難以清除,為了進一步驗證清洗效果,或者說驗證所使用的錫膏的安全性(電氣性能),通常采用測量元器件與PCB夾縫中的表面電阻來檢驗PCBA的清洗效果。

一般SIR測量條件是在環境溫度85℃、環境濕度85%RH和100V測量偏壓下网络赌博在线平台,試驗170小時。

4. 離子污染物當量測試法(動態法)

5. 焊劑殘留量的檢測

PCBA清洗常用工藝,怎樣清洗PCBA

現在,很多PCBA的生產制造中都用到了清洗工藝,對于不同級別要求的產品、采用的助焊劑以及經過的工序的差別,需采用的清洗劑网络赌博在线平台、所需設備、工藝都不相同。大部分設備供應商都推出了清洗機設備及其清洗方案,并首先對制造工廠的焊接后的殘留物的檢測分析网络赌博在线平台,然后給出針對性的系統清洗解決方案。有全自動化的在線式清洗機网络赌博在线平台、半自動化的離線式清洗機、手工清洗機等,有適用于全水基(用離子水清洗)、半水基(用化學物質水溶液清洗,如皂化液)以及全化學溶劑的方式清洗。很多公司傾向于采用水基清洗劑,并向環境友好方向發展。全球知名清洗產品及技術支持供應商有ZESTRON、KYZEN等网络赌博在线平台。
PCBA清洗機器

1. 全自動化的在線式清洗機

一種全自動化的在線式清洗機實物圖,見圖7所示。該清洗機針對SMT/THT的PCBA焊接后表面殘留的松香助焊劑、水溶性助焊劑、免清洗性助焊劑/焊膏等有機、無機污染物進行徹底有效的清洗。它適用于大批量PCBA清洗,采用安全自動化的清洗設備置于電裝產線,通過不同的腔體在線完成化學清洗(或者水基清洗)网络赌博在线平台、水基漂洗网络赌博在线平台、烘干全部工序网络赌博在线平台。清洗過程中,PCBA通過清洗機的傳送帶在不同的溶劑清洗腔體內,清洗液必須與元器件、PCB表面、金屬鍍層、鋁鍍層、標簽、字跡等材料兼容,特殊部件需考慮能否經受清洗网络赌博在线平台。

清洗工藝流程為:入板----化學預洗----化學清洗----化學隔離----預漂洗----漂洗----最后噴淋----風切干燥----烘干。

2. 半自動化的離線式清洗機

一種半自動化的離線式實物圖网络赌博在线平台,見圖9所示。該清洗機針對SMT/THT的PCBA焊接后表面殘留的松香助焊劑、水溶性助焊劑、免清洗性助焊劑/焊膏等有機、無機污染物進行徹底有效的清洗。它適用于小批量多品種PCBA清洗网络赌博在线平台,通過人工的搬運進行可設置在產線的任何地方网络赌博在线平台,離線在一個腔體內完成化學清洗(或者水基清洗)、水基漂洗、烘干全部工序。清洗過程中,PCBA通常需夾具固定或是放在籃子(basket)里進行,清洗液必須與元器件网络赌博在线平台、PCB表面网络赌博在线平台、金屬鍍層、鋁鍍層、標簽网络赌博在线平台、字跡等材料兼容,特殊部件需考慮能否經受清洗。

PCBA在清洗籃中的放置密度和放置傾角是有一定要求的,這兩個因素對清洗效果會有直接的影響。

3. 手工清洗機

手工清洗機針對SMT/THT的PCBA焊接后表面殘留的松香助焊劑、水溶性助焊劑、松香助焊劑、免清洗性助焊劑/焊膏等有機、無機污染物進行徹底有效的清洗网络赌博在线平台。它適用于小批量樣品PCBA清洗,通過溫度控制,適應MPC微相清洗劑手工清洗工藝,在一個恒溫槽內完成化學清洗。

注意:超聲波清洗作為投資少网络赌博在线平台、便于實施的方案也為一些PCBA生產制造商所采用网络赌博在线平台。但是网络赌博在线平台,航天軍工限(禁)用超聲波清洗工藝网络赌博在线平台,超聲波清洗不應用于清洗電氣或電子部件、元器件或裝有電子元器件的部件,清洗時應采取保護措施,以防元器件受損(美軍標DOD-STD-2000-4A《電氣和電子設備通用焊接技術要求》);IPC-A-610E-2010三級標準也一般禁止超聲波清洗工藝网络赌博在线平台。

PCBA清洗系統設計與工藝考量

隨著環保理念的深入人心网络赌博在线平台、政府對破壞大氣層的罪魁禍首氟利昂的禁用,業界尋找了免清洗工藝來節省成本和致力于環保,但隨著組裝密度和復雜性不斷提高,引腳和焊盤之間的間隙越來越小,許多人開始擔心電路板上的微粒對于電氣性能潛在危害网络赌博在线平台,隨著使用時間的推移网络赌博在线平台,不清洗PCBA可能會存在電化學遷移、漏電電流、高頻電路中的信號失真等潛在風險。

近兩年從國外開始重視起清洗問題,出現了許多的清洗設備供應商和方案公司,提供清洗設備、溶劑和清洗工藝服務网络赌博在线平台。我國軍工企業也相應開始這方面的應用研究,代工和生產制造企業的PCBA清洗的顧客要求越來越多。

對于清洗問題网络赌博在线平台,在產品的生命周期中所有與產品有關的人員都必須把清洗納入他們的計劃中,從產品的策劃設計開始就要考慮清洗的可制造性設計网络赌博在线平台,PCB的設計网络赌博在线平台、元器件的選擇、組裝工藝要求對產線的改造等等网络赌博在线平台。

大多數設計師把清洗列為設計以后的事情,留給工藝工程師去做,但是PCB的布局設計對清洗的能力的影響極大,后續生產制造中的清洗并非能解決所有問題。

1. 控制PCB及元器件清潔度

來料PCB與元器件應保證表面無明顯污染物,元器件表面的污染物也會因工藝原因帶到PCB上网络赌博在线平台。一般PCB的離子污染應控制在1.5mgNaCl/cm2以下,元器件在保持可焊性的同時,要保證同樣的清潔度要求。

2. 防止PCBA轉移過程污染

在不少企業組裝好的PCBA隨意堆放网络赌博在线平台,車間環境差,無抽風設備,人員赤手空拳行事,極易引起PCBA板面的污染,汗漬污染卻不可避免,因此必須采取必要的措施,保證作業條件必要的清潔度要求网络赌博在线平台。

3. 焊料焊劑的選擇

主要包括助焊劑网络赌博在线平台、焊膏、焊錫條、焊錫絲。理想的焊劑在工藝中由于預熱及焊接熱网络赌博在线平台,還有錫波的清洗,會使焊劑中的活性物質得到充分地利用,將清潔度保持到最佳。此外,SMT使用的部分焊膏的殘留物極多网络赌博在线平台,而且去除極難。因此選用焊料焊劑非常重要,最好從通過檢測的產品中選擇,并進行必要的工藝試驗网络赌博在线平台,使之與清洗過程相匹配,再確定使用。

4. 加強工藝控制

PCBA的主要殘留物來自焊劑。因此在保證焊接質量的條件下,適當提高焊接時的預熱及焊接溫度,以及必要的焊接時間,使盡可能多的離子殘留會隨高溫分解或揮發,從而得到清潔的PCBA。此外,其他控制措施网络赌博在线平台,比如采用防潮樹脂保護PCBA的表面,間接地防止或降低離子殘留物的影響,這也不失一個好辦法。

在PCBA組裝生產過程中网络赌博在线平台,做好組裝工夾具SMT鋼網、焊接托盤的清洗其目的就是要防止污染,保證PCBA的潔凈度。

5. 使用清洗工藝

絕大部分的PCBA的離子污染在清洗前難達到小于1.5mgNaCl/cm2网络赌博在线平台,許多要求高的PCBA网络赌博在线平台,必須經過嚴格的清洗网络赌博在线平台。清洗時既要針對松香或樹脂网络赌博在线平台,又要針對離子性的殘留,根據化學上的相似相溶原理清洗。清洗就是殘留物的溶解過程,因此必須使用極性與非極性的混合溶劑,才能有效的去除PCBA的殘留。

PCBA清洗注意事項

印制板組裝件裝焊后應盡快進行清洗(因為焊劑殘留物會隨著時間逐漸硬化并形成金屬鹵酸鹽等腐蝕物)网络赌博在线平台,徹底清除印制板的殘留焊劑、焊料及其它污染物。

在清洗時要防止有害的清洗劑侵入未完全密封的元器件內,以免對元器件造成損害或潛在的損害。

印制板組件清洗后,放入40~50℃的烘箱中烘烤干燥20~30分鐘,清洗件未干燥前,不應用裸手觸摸器件。

清洗不應對元器件、標識、焊點及印制板產生影響。

一般電子產品PCBA的組裝要經過SMT+THT工藝流程,其間要經過波峰焊焊接网络赌博在线平台、回流焊焊接、手工焊接及其他焊接過程,不管是什么方式的焊接,組裝(電裝)工藝過程都是主要的組裝污染來源。清洗就是一個焊接殘留物的溶解去除過程,清洗的目的是通過保證良好表面電阻、防止漏電网络赌博在线平台,從而在本質上延長產品壽命。

從不斷發展的電子產品市場可以看出,現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网络赌博在线平台。徹底清洗是一項十分重要而技術性很強的工作,它直接影響到電子產品的工作壽命和可靠性,也關系到對環境的保護和人類的健康网络赌博在线平台。要從整個生產工藝系統的角度來重新認識和解決焊接清洗問題网络赌博在线平台,方案的實施要配合助焊劑、焊料焊膏、焊錫絲等焊接材料的使用,使有機溶劑、無機溶劑及其混合溶劑或者水洗或者免清洗與其做到匹配,才能有效除去殘留,使清洗潔凈度較容易得以滿足顧客期望。

【格亞信電子】是專業從事電子產品設計、電子方案開發、電子產品PCBA加工的深圳電子方案公司,主要設計電子產品包括工控、汽車、電源、通信、安防、醫療電子產品開發。

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作者:PCBA加工


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