氧等离子清洗机,线路板清洗机的工艺有哪些?

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氧等离子清洗机,线路板清洗机的工艺有哪些?

氧等离子清洗机

5、进口等离子清洗机清洗效果的评估

PCBA清洗效果的定性和量化检验,通过洁净度指标来评估。

5.1氧等离子清洗机 洁净度等级标准

按中华人民共和国电子行业军用标准SJ20896-2003中有关规定,根据电子产品可靠性及工作性能要求,将电子产品洁净度分为三个等级,如表1所示。
    在实际工作中,根除污染实际上几乎是不可能的,一个折中的办法就是确定电路板上的污染可以和不可以接受的程度。按照IPC-J-STD-001E标准助焊剂残留三级标准规定<40μg/cm2,离子污染物含量三级标准规定≤1.5(Nacl)μg/cm2,萃取溶液电阻率>2×106Ω·cm。

请注意,随着PCBA的微型化,几乎可以肯定这个含量是太高了。现在常用的是离子污染物要求大约≤0.2(Nacl)μg/cm2。


5.2 氧等离子清洗机PCBA洁净度检测方法

5.2.1 氧等离子清洗机目测法

    利用放大镜(X5)或光学显微镜对PCBA进行观察,通过观察有无焊剂固体残留物、锡渣锡珠、不固定的金属颗粒及其它污染物,来评定清洗质量。通常要求PCBA表面必须尽可能清洁,应看不到残留物或污染物的痕迹,这是一个定性的指标,通常以用户的要求为目标,自己制定检验判断标准,以及检查时使用放大镜的倍数。这种方法的特点是简单易行,缺点是无法检查元器件底部的污染物以及残留的离子污染物,适合于要求不高的场合。

5.2.2 氧等离子清洗机溶剂萃取液测试法


溶剂萃取液测试法又称离子污染物含量测试。它是一种离子污染物的含量平均测试,测试一般都是采用IPC方法(IPC-TM-610.2.3.25),它是将清洗后的PCBA,浸入离子度污染测定仪的测试溶液中(75%±2%的纯异丙醇加25%的DI水),将离子残留物溶解于溶剂中,小心收集溶剂,测定它的电阻率。
离子污染物通常来源于焊剂的活性物质,如卤素离子,酸根离子,以及腐蚀产生的金属离子,结果以单位面积上的氯化钠(NaCl)当量数来表示。即这些离子污染物(只包括那些可以溶入在溶剂)的总量,相当于多少的NaCl的量,并非在PCBA的表面一定存在或仅存在NaCl。 

5.2.3 氧等离子清洗机表面绝缘电阻测试法(SIR)

此法是测量PCBA上导体之间表面绝缘电阻,表面绝缘电阻的测量能指出由于污染在各种温度、湿度、电压和时间条件下的漏电情况。其优点是直接测量和定量测量;而且可以检测局部区域是否存在焊剂。由于PCBA焊膏中的残留焊剂主要存在于器件与PCB的夹缝中,特别是BGA的焊点,更难以清除,为了进一步验证清洗效果,或者说验证所使用的锡膏的安全性(电气性能),通常采用测量元器件与PCB夹缝中的表面电阻来检验PCBA的清洗效果。


一般SIR测量条件是在环境温度85℃、环境湿度85%RH和100V测量偏压下,试验170小时。

5.2.4 氧等离子清洗机离子污染物当量测试法(动态法)

参见SJ20869-2003中第6.3的规定。

5.2.5氧等离子清洗机焊剂残留量的检测

参见SJ20896-2003中第6.4的规定。

6、氧等离子清洗机几种先进的清洗工艺

现在,很多PCBA的生产制造中都用到了清洗工艺,对于不同级别要求的产品、采用的助焊剂以及经过的工序的差别,需采用的清洗剂、所需设备、工艺都不相同。大部分设备供应商都推出了清洗机设备及其清洗方案,并首先对制造工厂的焊接后的残留物的检测分析,然后给出针对性的系统清洗解决方案。有全自动化的在线式清洗机、半自动化的离线式清洗机、手工清洗机等,有适用于全水基(用离子水清洗)、半水基(用化学物质水溶液清洗,如皂化液)以及全化学溶剂的方式清洗。很多公司倾向于采用水基清洗剂,并向环境友好方向发展。全球知名清洗产品及技术支持供应商有ZESTRON、KYZEN等。

氧等离子清洗机

一种全自动化的在线式清洗机实物图,见图7所示。该清洗机针对SMT/THT的PCBA焊接后表面残留的松香助焊剂、水溶性助焊剂、免清洗性助焊剂/焊膏等有机、无机污染物进行彻底有效的清洗。它适用于大批量PCBA清洗,采用安全自动化的清洗设备置于电装产线,通过不同的腔体在线完成化学清洗(或者水基清洗)、水基漂洗、烘干全部工序。清洗过程中,PCBA通过清洗机的传送带在不同的溶剂清洗腔体内,清洗液必须与元器件、PCB表面、金属镀层、铝镀层、标签、字迹等材料兼容,特殊部件需考虑能否经受清洗。

等离子清洗机清洗原理清洗工艺流程为:

入板----化学预洗----化学清洗----化学隔离----预漂洗----漂洗----最后喷淋----风切干燥----烘干。清洗过程如图8示。

氧等离子清洗机

氧等离子清洗机
 一种半自动化的离线式实物图,见图9所示。该清洗机针对SMT/THT的PCBA焊接后表面残留的松香助焊剂、水溶性助焊剂、免清洗性助焊剂/焊膏等有机、无机污染物进行彻底有效的清洗。它适用于小批量多品种PCBA清洗,通过人工的搬运进行可设置在产线的任何地方,离线在一个腔体内完成化学清洗(或者水基清洗)、水基漂洗、烘干全部工序。清洗过程中,PCBA通常需夹具固定或是放在篮子(basket)里进行,清洗液必须与元器件、PCB表面、金属镀层、铝镀层、标签、字迹等材料兼容,特殊部件需考虑能否经受清洗。
PCBA在清洗篮中的放置密度和放置倾角是有一定要求的,这两个因素对清洗效果会有直接的影响,如图10所示。

等离子清洗机清洗原理-工清洗机

  一种手工清洗机(也称恒温清洗槽)实物图,见图11所示。该清洗机针对SMT/THT的PCBA焊接后表面残留的松香助焊剂、水溶性助焊剂、松香助焊剂、免清洗性助焊剂/焊膏等有机、无机污染物进行彻底有效的清洗。它适用于小批量样品PCBA清洗,通过温度控制,适应MPC微相清洗剂手工清洗工艺,在一个恒温槽内完成化学清洗。
注意:超声波清洗作为投资少、便于实施的方案也为一些PCBA生产制造商所采用。但是,航天军工限(禁)用超声波清洗工艺,超声波清洗不应用于清洗电气或电子部件、元器件或装有电子元器件的部件,清洗时应采取保护措施,以防元器件受损(美军标DOD-STD-2000-4A《电气和电子设备通用焊接技术要求》);IPC-A-610E-2010三级标准也一般禁止超声波清洗工艺。

7  真空等离子清洗机系统设计与工艺考量

随着环保理念的深入人心、政府对破坏大气层的罪魁祸首氟利昂的禁用,业界寻找了免清洗工艺来节省成本和致力于环保,但随着组装密度和复杂性不断提高,引脚和焊盘之间的间隙越来越小,许多人开始担心电路板上的微粒对于电气性能潜在危害,随着使用时间的推移,不清洗PCBA可能会存在电化学迁移、漏电电流、高频电路中的信号失真等潜在风险。
近两年从国外开始重视起清洗问题,出现了许多的清洗设备供应商和方案公司,提供清洗设备、溶剂和清洗工艺服务。我国军工企业也相应开始这方面的应用研究,代工和生产制造企业的PCBA清洗的顾客要求越来越多。
对于清洗问题,在产品的生命周期中所有与产品有关的人员都必须把清洗纳入他们的计划中,从产品的策划设计开始就要考虑清洗的可制造性设计,PCB的设计、元器件的选择、组装工艺要求对产线的改造等等。

大多数设计师把清洗列为设计以后的事情,留给工艺工程师去做,但是PCB的布局设计对清洗的能力的影响极大,后续生产制造中的清洗并非能解决所有问题。


7.1 真空等离子清洗机控制PCB及元器件清洁度

来料PCB与元器件应保证表面无明显污染物,元器件表面的污染物也会因工艺原因带到PCB上。一般PCB的离子污染应控制在1.5mgNaCl/cm2以下,元器件在保持可焊性的同时,要保证同样的清洁度要求。

7.2 真空等离子清洗机防止PCBA转移过程污染

在不少企业组装好的PCBA随意堆放,车间环境差,无抽风设备,人员赤手空拳行事,极易引起PCBA板面的污染,汗渍污染却不可避免,因此必须采取必要的措施,保证作业条件必要的清洁度要求。

7.3 真空等离子清洗机焊料焊剂的选择

主要包括助焊剂、焊膏、焊锡条、焊锡丝。理想的焊剂在工艺中由于预热及焊接热,还有锡波的清洗,会使焊剂中的活性物质得到充分地利用,将清洁度保持到最佳。此外,SMT使用的部分焊膏的残留物极多,而且去除极难。因此选用焊料焊剂非常重要,最好从通过检测的产品中选择,并进行必要的工艺试验,使之与清洗过程相匹配,再确定使用。

7.4 真空等离子清洗机加强工艺控制

PCBA的主要残留物来自焊剂。因此在保证焊接质量的条件下,适当提高焊接时的预热及焊接温度,以及必要的焊接时间,使尽可能多的离子残留会随高温分解或挥发,从而得到清洁的PCBA。此外,其他控制措施,比如采用防潮树脂保护PCBA的表面,间接地防止或降低离子残留物的影响,这也不失一个好办法。
在PCBA组装生产过程中,做好组装工夹具SMT钢网、焊接托盘的清洗其目的就是要防止污染,保证PCBA的洁净度。

7.5 真空等离子清洗机使用清洗工艺

绝大部分的PCBA的离子污染在清洗前难达到小于1.5mgNaCl/cm2,许多要求高的PCBA,必须经过严格的清洗。清洗时既要针对松香或树脂,又要针对离子性的残留,根据化学上的相似相溶原理清洗。清洗就是残留物的溶解过程,因此必须使用极性与非极性的混合溶剂,才能有效的去除PCBA的残留。

氧等离子清洗机

7.6 微薄等离子清洗机注意事项

  • (1)印制板组装件装焊后应尽快进行清洗(因为焊剂残留物会随着时间逐渐硬化并形成金属卤酸盐等腐蚀物),彻底清除印制板的残留焊剂、焊料及其它污染物。
  • (2)在清洗时要防止有害的清洗剂侵入未完全密封的元器件内,以免对元器件造成损害或潜在的损害。
  • (3)印制板组件清洗后,放入40~50℃的烘箱中烘烤干燥20~30分钟,清洗件未干燥前,不应用裸手触摸器件。
  •  (4)清洗不应对元器件、标识、焊点及印制板产生影响。

氧等离子清洗机结束语

一般电子产品PCBA的组装要经过SMT+THT工艺流程,其间要经过波峰焊焊接、回流焊焊接、手工焊接及其他焊接过程,不管是什么方式的焊接,组装(电装)工艺过程都是主要
的组装污染来源。氧等离子清洗机就是一个焊接残留物的溶解去除过程,清洗的目的是通过保证良好表面电阻、防止漏电,从而在本质上延长产品寿命。

从不断发展的电子产品市场可以看出,现代和未来的电子产品将会变得越来越小,对高性能和高可靠性的要求将比以往任何时候都更为强烈。彻底清洗是一项十分重要而技术性很强的工作,它直接影响到电子产品的工作寿命和可靠性,也关系到对环境的保护和人类的健康。要从整个生产工艺系统的角度来重新认识和解决焊接清洗问题,方案的实施要配合助焊剂、焊料焊膏、焊锡丝等焊接材料的使用,使有机溶剂、无机溶剂及其混合溶剂或者水洗或者免清洗与其做到匹配,才能有效除去残留,使清洗洁净度较容易得以满足顾客期望。

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