PCB-助焊劑殘留物清洗.doc

PCB助焊劑殘留物清洗新式經(jīng)濟(jì)的異丙醇代替品在大多數(shù)西方電子制造業(yè)工廠里，新型清洗劑已代替異丙醇或酒精作為清洗用途，例如：清洗PCB、網(wǎng)板和回流爐。在亞洲，盡管有既經(jīng)濟(jì)又安全的清洗劑選擇，許多公司仍然在使用異丙醇/酒精。 由于異丙醇單價低廉，一般也能滿足簡單的清洗應(yīng)用，它被大規(guī)模地運(yùn)用于設(shè)備的清洗和維護(hù)，例如焊接設(shè)備的清洗，以及用來清洗網(wǎng)板和去除PCB助焊劑殘留。由于異丙醇和酒精干燥快，因此手工清洗操作者尤其偏好使用異丙醇或酒精。盡管異丙醇和酒精被廣泛應(yīng)用，但由于人們對環(huán)境意識的提高，以及相關(guān)健康、安全方面法規(guī)的出臺或修改，業(yè)內(nèi)對異丙醇和酒精的認(rèn)識正在改變。這一趨勢也使工程師們意識到他們現(xiàn)有的異丙醇或酒精清洗工藝的各種缺點(diǎn)。下文將詳細(xì)探討異丙醇/酒精的缺點(diǎn)，并特別關(guān)注它們對諸如組裝件助焊劑殘留物清洗等高端應(yīng)用的影響。文章還將介紹清洗結(jié)果穩(wěn)定、提高操作環(huán)境安全性的新型替代品。異丙醇/酒精的缺點(diǎn)由于異丙醇/酒精最初并非為清洗用途而開發(fā)，與新型清洗劑相比它有許多缺點(diǎn)： 閃點(diǎn)低至12 清洗能力差 用量大導(dǎo)致工藝成本高 健康問題 揮發(fā)性有機(jī)化合物質(zhì)（VOC）含量高（100%）閃點(diǎn)低異丙醇和酒精是不含鹵素、蒸發(fā)快的溶劑，閃點(diǎn)相對較低為12。當(dāng)工作溫度高于閃點(diǎn)溫度，一個小火星（電火花或明火）就足以使整個系統(tǒng)著火或?qū)е卤?。鑒于這樣的情況，即使是在室溫下操作也很危險。由于異丙醇/酒精的低閃點(diǎn)，必須使用防爆的昂貴清洗設(shè)備。對其的儲存和運(yùn)輸都需要昂貴的額外防護(hù)。清洗能力差異丙醇對免洗助焊劑和焊錫膏的清洗能力很有限。尤其在用異丙醇/酒精清洗組裝件后，助焊劑殘留常常不能被徹底清除并導(dǎo)致“白色殘留”（圖1）。圖1 助焊劑殘留僅被局部清除（“白色殘留”）。這些白色殘留物即助焊劑殘留物，異丙醇/酒精只能部分溶解。這些殘留物含有助焊劑的兩種主要成分：將它松脂和活化劑。松脂殘留物對后續(xù)工藝有不良影響，例如引線鍵合和敷型涂覆（圖2）會產(chǎn)生問題，或射頻設(shè)備發(fā)生信號變形，殘留物中的活化劑更需要謹(jǐn)慎對待。 圖2 助焊劑殘留造成敷型涂覆后產(chǎn)生“空洞”?；谖鼭袼岬闹竸┗罨瘎⒈砻骐娮柚到抵帘绕毡榻邮艿?08 Ohms限制更低，并造成長期的可靠性問題，例如電化遷移和/或腐蝕。隨著無鉛焊錫工藝的使用，由于無鉛焊錫膏含有大量活化劑和松脂，其殘留物的潛在危險大大增加。用量大導(dǎo)致工藝成本增高清洗劑化學(xué)品的消耗主要來源于： 蒸發(fā) 使用壽命/負(fù)載能力 操作/使用異丙醇/酒精的高揮發(fā)性導(dǎo)致其在操作和使用過程中的蒸發(fā)損失大大超過新型清洗劑。異丙醇是一種非常簡單的溶劑，并非專為去助焊劑而研發(fā)，而酒精對助焊劑的溶解力也相當(dāng)有限。由于異丙醇/酒精的負(fù)載能力很差，使其使用壽命有限并且換液頻繁，從而導(dǎo)致工藝成本全面上升。實(shí)驗(yàn)顯示，使用水基型或新型溶劑型清洗劑，用量可減少四至六倍（視應(yīng)用情況）。 圖3 使用異丙醇清洗和特別的除助焊劑清洗劑清洗后比較表面阻抗。使用異丙醇，工藝總成本會大大增加。因?yàn)檫\(yùn)輸和儲存這些易燃液體需要高成本的特殊防護(hù)并購買昂貴的防爆設(shè)備。健康問題近年來對異丙醇的大量調(diào)查顯示異丙醇會誘導(dǎo)有機(jī)體突變，如果懷孕操作者直接接觸異丙醇，腹中胎兒會受傷害（見安全數(shù)據(jù)表，圖4）。此外，吸入異丙醇蒸汽會導(dǎo)致倦睡和頭昏。雖然這些事實(shí)在安全數(shù)據(jù)單張例如HMIS（有害物質(zhì)識別系統(tǒng)）都已列出，健康性-燃燒性-反應(yīng)活性為2-3-1（最差比為4-4-4），但還是常常會被忽視。間接暴露在異丙醇環(huán)境下對健康的潛在影響不容忽視。許多大型生產(chǎn)車間和辦公區(qū)域相連，這樣也會使辦公人員間接暴露在充斥異丙醇的空氣中。揮發(fā)性有機(jī)化合物含量高由于異丙醇的高揮發(fā)性，對二氧化碳排放有潛在影響。與溫室效應(yīng)相關(guān)的問題也不能被忽視，使用者也可能因此而卷入與環(huán)境法規(guī)的沖突。由于這些缺點(diǎn)，越來越多的客戶開始尋求一種對健康、清洗表現(xiàn)和工藝成本各方面都有益的異丙醇替代品。新型的異丙醇/酒精替代品有兩種可靠的電子組裝件去助焊劑的異丙醇/酒精替代品： 新型溶劑 水基型清洗劑根據(jù)不同的技術(shù)要求和產(chǎn)量，新型清洗劑可應(yīng)用于各種批量清洗以及在線清洗設(shè)備中，例如超聲、噴流和噴淋設(shè)備。盡管這兩種替代品是為自動清洗工藝而研發(fā)的，但也可用于手工清洗。由于這些產(chǎn)品是專為去助焊劑的目的而研發(fā)的，它們與異丙醇和酒精的區(qū)別在于表現(xiàn)出更好的清洗效果。 圖4 摘自異丙醇安全數(shù)據(jù)-持久一致的清洗結(jié)果，明確的工藝-可用于幾何復(fù)雜程度高的元件（例如：間隙小的元件）-減輕操作者工作強(qiáng)度-減少對工作場所的排污-沒有操作工暴露在異丙醇環(huán)境中的問題 圖5 污染物溶解于溶劑型清洗劑（左圖），污染物從微相清洗劑中析出（右圖）。由于新型溶劑和水基型清洗劑是專為電子行業(yè)清洗工藝而研發(fā)的，它們同時滿足了手工清洗和自動清洗應(yīng)用的要求。新型溶劑主要應(yīng)用于無水和半水工藝中，閃點(diǎn)較高，比使用異丙醇/酒精更安全。此外，由于新型清洗劑專為去除焊錫膏和助焊劑而設(shè)計，它們能提供更好的清洗效果，尤其體現(xiàn)在PCB去助焊劑和網(wǎng)版清洗應(yīng)用上。與溶劑型清洗劑相比，水基型產(chǎn)品沒有閃點(diǎn)。該清洗劑專為高精密電子組裝件清洗、網(wǎng)板和回流爐去各種助焊劑和焊錫膏而設(shè)計。由于該類清洗劑不含閃點(diǎn)，為操作工提供了更安全的工作環(huán)境，并且在運(yùn)輸、儲存和使用過程中也無需昂貴的防護(hù)。另外，該類清洗劑的VOC含量低，顯著降低了對環(huán)境的影響。由于水基清洗劑的配方特別，與溶劑型清洗劑和表面活性劑清洗劑相比，水基清洗劑能獲得更長久的使用壽命和更低的工藝成本；活性清洗成分不會在清洗工藝中大量減少；助焊劑殘留物/焊錫膏通過簡單的清洗劑處理工藝?yán)纾哼^濾，從清洗劑中分離出來。如此，與溶劑型清洗劑和表面活性劑清洗劑相比，水基清洗劑的使用壽命極長并顯著降低了工藝成本。由于新型清洗劑儲藏、運(yùn)輸和所用設(shè)備的成本以及用量的減少，使用壽命增長，每部分的清洗成本相比異丙醇/酒精更低。盡管新型清洗劑每升單價比異丙醇/酒精更高，但工藝成本可被降低。為何要遠(yuǎn)離異丙醇？盡管新型清洗劑具有眾多優(yōu)點(diǎn)，許多生產(chǎn)廠家仍在使用異丙醇/酒精。其中還有技術(shù)上的擔(dān)心。上文所介紹的替代品不能像異丙醇或酒精那樣蒸發(fā)掉，大多需要用水進(jìn)行漂洗以確保清洗劑本身不會殘留在已清潔的組裝件上。使用異丙醇的客戶擔(dān)心組裝件不能被完全烘干，以致殘留的水分會使他們的產(chǎn)品發(fā)生問題。 圖6 對比異丙醇/酒精和替代清洗劑。但是二十年來的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)顯示，由于水基型清洗和漂洗工藝能提供更安全、更健康的操作環(huán)境，早已成為美國市場上最廣泛使用的去助焊劑工藝。每年軍工、航天之類的高端應(yīng)用都有數(shù)以萬計的板材使用水基型清洗劑進(jìn)行清洗。在西歐，自從上世紀(jì)九十年代禁止使用CFC后開始使用半水清洗工藝，如今也越來越多的被完全水基的清洗方案（清洗+漂洗）替代。這些水基清洗工藝的經(jīng)驗(yàn)說明，使用熱空氣循環(huán)烘干機(jī)進(jìn)行烘干足以保證組裝件上沒有水漬殘留。結(jié)論盡管異丙醇仍然在被使用，但越來越多可靠且性價比高的替代品可以用來去除助焊劑以及做其他清洗用途（網(wǎng)板清洗、設(shè)備維護(hù)