电子制程清洗技术的演变及其发展趋势分析-合明科技

 

 

前面的文章我们对电子制程中产生污染物的来源、分类以及危害作了***的分析，本文将介绍电子制程涉及的清洗技术的演变及其发展趋势，并将当前采用的清洗技术进行了分类概括，通过对比不同类型的电子清洗技术的优缺点，使得电子清洗技术的发展趋势明了，得出安全环保的水基清洗剂是电子清洗的发展趋势。

随着电子行业的迅速发展，电子产品不断地向小型化、高密度、集成化、高可靠性的方向发展。在电子制造的过程中，不可避免的引入了越来越多的污染物。而污染物残留的存在导致的电子失效问题也变得越来越多。为了确保电子制造工艺的顺利进行，保证产品的品质和可靠性，必须在工艺实施的进程中导入清洗制程，其清洗工艺及技术大概经过以下几个阶段的发展。

1. 溶剂清洗技术

早期应用于电子清洗制程的清洗剂，主要为含氟里昂(CFC-1 13)、1，1，1—三氯***、***等物质的溶剂型清洗剂。该类清洗剂具有化学稳定性好、无闪点、不燃不爆、干燥快、溶解力强等优点而具有广泛的适用性。但是ODS类清洗剂对臭氧层具有极强的***力，且ODS具有很强的GWP(温室效应潜能值)，严重危害人类的生态环境。因此，1987年制定的《蒙特利尔协议书》规定，发达***从1996年起不再使用ODS类物质，而发展中***则允许推迟10年执行此规定。中国也已从2010年起，全部停止氯氟烃(即CFC)和哈龙两大类主要ODS（消耗臭氧层物质）的生产和使用。因此，开发氟氯烃类清洗的替代技术，是当前发展电子工业亟待解决的问题。

传统电子制程的清洗，用的较多清洗剂仍是溶剂型清洗剂。该类清洗剂大多具有良好的清洗效果，但是存在毒性高、产生温室效应、***臭氧层、闪点低，******等缺点。如HCFC类溶剂，溶解力强，清洗效果好，但属于ODS类的不环保物质，到2020年也要逐渐淘汰。卤代烃类溶剂，对***毒性大，有致***作用，很多企业已经禁止使用。而石油类、醇类、醚类和酯类等混合型溶剂清洗剂虽然相对较环保，在某些清洗领域可以作为ODS类溶剂的替代品。但是该类溶剂制作的清洗剂清洗力弱，不能达到类似HCFC的清洗效果，且该类清洗剂闪点低，******，存在较大的安全隐患。

为了更好地保护员工的身体健康、环境保护地球的生态环境，电子清洗行业正逐渐放弃******及高VOC的溶剂，改用半水基、水基、无VOC或低VOC含量的清洗剂。
2. 半水基清洗技术

半水基清洗剂是人们在清洗工艺的实践中，为了保持溶剂清洗优点的同时，又能克服其缺点而研制出的新型清洗剂。通常它是向***中加入少量水和表面活性剂形成的。在它的组成中，***仍然是主体，所以它基本上保持了***原有的性能。半水基清洗剂溶解力高，清洗洁净度高，含有的***对有机物有较好的清洗能力，表面活性剂则提供润湿、乳化和冲洗功能。漂洗过程有除去离子成分和水溶性污染物的特长，并且降低了原来***溶剂的挥发性和可燃性，与大多数金属和塑料材料相容性好。

虽然半水基清洗剂有很多优点，但是使用时仍遇到了许多问题。半水基清洗剂的使用工艺较溶剂清洗剂复杂，需要增加漂洗和烘干工艺。清洗剂和漂洗液中所含的水分，也可能会引起金属材料的生锈腐蚀，且清洗后的废液不能回收利用，且处理困难、处理量大，使用成本高。同时清洗剂中仍含有大量的***，仍需考虑***溶剂的防护及防燃防爆问题。这些不足，严重限制了半水基技术的应用，使半水基清洗剂未能得到广泛的推广应用。

3. 水基清洗技术

1987年制定的《蒙特利尔协议书》使得水基清洗剂得到了迅速的发展，甚至成为取代CFC材料的前沿选择。经过几十年的发展，水基清洗剂已是较为成熟的技术，是近年来应用较广泛的一种清洗剂。其主要成分有表面活性剂、乳化剂、渗透剂等，通过润湿、乳化、渗透、分散、增容等作用实现对污染物的清洗。此类清洗剂的相容性好，价格低，操作安全，不燃不爆，清洗及配方自由度大，可针对不同性质污染物调整配方，再配合加热、刷洗、喷淋、超声波清洗等物理清洗手段，对极性及非极性污染物都有较好的清洗效果。

水基清洗剂一般分为中性水基清洗剂和碱性水基清洗剂。由于中性水基清洗剂的清洗力仍有欠缺，目前市场上仍以碱性水基清洗剂为主。在使用碱性产品时，要考虑材料的兼容性。且清洗时一般都需要加热和超声、喷淋清洗，干燥时要使用烘干设备，电耗较大，其废水处理也需要统一考虑。水基清洗剂具有的安全环保、清洗范围广、与大多数被清洗物相容性好和综合成本低等优点，同时基于相关***政策，许多企业更倾向于采用水基清洗剂。这就要求水基清洗剂向改善清洗效果、改善干燥性能、可循环利用和环境友好等方向发展，以满足电子行业日益增长的需要。

4. 免清洗技术

由于20世纪90年代早期的免洗焊剂\锡膏的出现，“免洗”一词成为当时***热门的话题。按照现行的标准，免清洗的意思是说电路板的残留物从化学的角度看是安全的，不会对电路板产生任何的影响。通过检测腐蚀、SIR、电迁移等测试手段，可确定免洗组件的安全可靠性。改用免清洗工艺节省了清洗设备、清洗剂等费用，但是使用固含量低的免清洗助焊剂或锡膏，仍会或多或少的留有残留物。“免洗”违背了电子产品向更细间距、更高可靠性、更高密度封装以及低成本的发展趋势。对于自动程度较高、生产规模较大、焊后产品可靠性能指标要求不太高的企业可采用免清洗工艺，而对于可靠性要求高的产品来说，任何污染物或残留物都会对电子产品的安全性可靠性产生影响，所以，免清洗并不意味着不需要清洗，清洗制程反而在电子工艺制程中起着越来越重要的作用。

5. 结束语

随着电子行业对产品可靠性和安全性的要求越来越高，其对清洗工艺的要求也相应提高。清洗作为电子产品生产制造中的一个工序，显示出了越来越重要的作用。目前我国电子行业对作为***终产品的PCB线路板清洗尚未形成统一的质量清洗规范，由IPC开发、IPC TG Asia 5-31CN技术组翻译的IPC-CN-65B CN《印制板及组件清洗指南》为电子制程的清洗提供了***的清洗评估依据。

在全世界生产企业对环保和安全日益关注的今天，传统高污染、高毒性和******的化学溶剂清洗剂必将退出历史舞台。以天然环保材料为基础的水基清洗剂，由于具有低毒环保、对***危害小、不******、可以被降解、使用寿命长等特点，必将成为电子制程清洗的***佳选择。

 

 

以上一文，仅供参考！

过去，电路组件在回流焊后几乎都要进行清洗工艺。但随着《蒙特利尔协议》的出台以及禁止采用清洁溶剂去除电路组件中的污染物，业界已有相当长一段时间采用免清洗技术替代原有清洗工艺。

 

现在，由于小型化和部件底部与电路板表面之间的间隙越来越小，大多数组件上可容许的残留物量按发展的需要，已经到了不得不清洗的程度。所以我还将介绍新的《IPC J-STD-001增订本1》标准中关于清洁度测试要求的变化，这是对突然爆发的清洗需求，以及随之而来的清洁度测试需求的回应。

 

大部分变化与溶剂萃取物（ROSE）电阻率的测试有关，ROSE是过去30年至40年测试清洁度的主要方法。ROSE测试并没有消失，只会被更多地使用。过时的是ROSE测试通过与否的限值。ROSE测试仪在上世纪70年代是用来确定是否通过以及是否清洁，而现在是用于监控制程并提供验证。

现如今，电子产品领域的革新正在发生，消费类产品的使用环境发生了很大变化，在很大程度上可谓是存在于恶劣的环境中。比如数亿家庭所使用的智能电表充满着电子元件，按使用要求只能存在于户外环境。牙刷、冰箱、内置于足球和网球拍中的加速度计量器等也聚集着电子元件，所有这些产品都会经历恶劣的环境条件。每当温度或湿度变化时，残留物耐受量就会减少。通常情况下，对1级电子产品的可靠性没有很高的期望值，但当我们将它们置于室外，情况就变了，恶劣环境会导致它们失效。

 

物联网的爆发，使得我们将越来越多的电子元器件和组件放置在过去从未出现过的地方，对可靠性的要求显著增加，更多的电子产品需要去除生产过程中的残留物。往常如果元器件或组件出现的故障会危及到用户生命安全，我们才会被要求去除残留物，这被认为是高可靠性要求。现在，许多消费类产品，甚至有些1级消费品也需要清洗，因为它将为制造商带来更好的商誉。我们看到业界很多类产品都被要求清洗，而过去，至少是过去30年，这些是不需要的。

 

特别是离子污染。通常在恶劣环境下，它只要不与湿气和电流相结合就不会造成麻烦。因为离子残留物、湿气和电流三者组合在一起才会产生电化学迁移，对组件造成许多致命的影响。去除这三个因素中的任何一个，就可解决问题。所以如果切断电源，就不会发生电化学迁移；同样，防止组件与湿气接触，组件上留下的残留物也不会对可靠性造成影响。然而，实际上在大多数情况下，我们无法阻止湿气接触组件，我们当然更不可能为了提高可靠性而关闭电源，所以剩下的就只有去除残留物一项了。

很多人对清洗的认识还停留在上世纪的80年代末90年代初。人们使用包装上贴着“免清洗”的焊膏焊接他们的产品，就把“免清洗”当作是一种指令——“不要清洗”。

 

现在清洗工艺又再次回到行业，但仍然存在错误认知或缺乏适当的信息。我们为什么要清洗“免洗”的电路板？其中有很多理由。现在被清洗***多的助焊剂恰恰都是免洗的，我们大多数客户都在清洗免清洗助焊剂。

 

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