防靜電儀器供應(yīng)商
專業(yè)清潔系統(tǒng)供應(yīng)商
ESD門禁系統(tǒng)集成商
傳統(tǒng)電子信息制造業(yè)，面臨著許多挑戰(zhàn)：首先，人口紅利逐漸消失，新生代勞動力認(rèn)為傳統(tǒng)制造業(yè)工作 --- 附加值低、工作枯燥重復(fù)等，導(dǎo)致制造業(yè)用工出現(xiàn)短缺、并且成本上升。其次，上游產(chǎn)業(yè)客戶的更高要求和下游產(chǎn)業(yè)客戶的技術(shù)革新，都逼迫電子信息領(lǐng)域正加快變革和創(chuàng)新的步伐。因此，出現(xiàn)了智能化和數(shù)字化的要求，也出現(xiàn)了機器換人、企業(yè)上云、5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字工廠等新型工廠，都帶動了電子制造業(yè)的發(fā)展。
電子產(chǎn)品和組件的制造過程，必然使用到錫膏和助焊劑進(jìn)行工藝加工，會在基板和組件上留下殘留物，如未經(jīng)處理，在應(yīng)用環(huán)境中歷經(jīng)溫度和濕度的聯(lián)合作用，極有可能產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕或電化學(xué)遷移現(xiàn)象，引起基板和組件的電性能偏離、線路短路乃至完全失效，從而造成功能破壞、形成可靠性風(fēng)險。此外，5G信號的高頻傳輸特性，對信號傳輸導(dǎo)體的材質(zhì)、表面狀態(tài)以及表面附著物都有非常嚴(yán)格的要求，以保障5G信號傳輸趨膚效應(yīng)的有效性、降低傳輸失真和損耗。迄今為止，沒有一種助焊劑和錫膏的殘留能夠確保對5G信號趨膚效應(yīng)沒有影響或可以忽略，因此清洗制程成為電子產(chǎn)品和組件必不可少的工序。
清洗工藝在電子產(chǎn)品制造領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，由來已久。行業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品向著小型化、高密度、集成化、高可靠性的方向發(fā)展。在制造過程中，不可避免的引入了越來越多的污染物。而污染物殘留的存在導(dǎo)致的電子失效問題也變得越來越多，為了確保電子制造工藝的順利進(jìn)行，保證產(chǎn)品的品質(zhì)和可靠性，必須在工藝過程中設(shè)置清洗制程。
一、電子行業(yè)清洗制程中常用的清洗劑
早期電子行業(yè)的清洗制程主要采用氣相清洗方式，其基本工作原理是選用合適的溶劑置于清洗槽中，對其加熱使其汽化。將待清洗之產(chǎn)品懸掛于槽上方，汽化的溶劑接觸到產(chǎn)品冷凝變成液態(tài)，帶走產(chǎn)品上助焊劑殘留物、異物等進(jìn)入溶劑槽。清洗槽中的溶液加熱后再次汽化，而助焊劑、異物等不會被汽化而留在槽內(nèi)，汽化的永遠(yuǎn)是純凈的溶劑。此清洗工藝效率高，溶劑可反復(fù)長期使用，成本低，是理想的清洗方案。氣相清洗劑的選擇評估過程應(yīng)避免出現(xiàn)禁用物質(zhì)，如《蒙特利爾議定書》禁用了CFC / HCFC等對大氣層有破壞的溶劑類物質(zhì)。
1990年代，清洗劑是單一醇類、異丙醇（IPA）、丙酮等碳?xì)湎登逑磩?，其清洗效果也比較理想，效率高、成本低。但清洗制程產(chǎn)生大量的廢液，廢液處理成為環(huán)保要求的巨大障礙。21世紀(jì)中國電子制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)入發(fā)展快車道，此階段水基和半水基型清洗液被廣泛選用。經(jīng)過長期的實戰(zhàn)應(yīng)用，伴隨著環(huán)保政策的逐漸收緊，現(xiàn)在水基型清洗劑技術(shù)成為優(yōu)先選擇，但大量的廢水排放需求，也讓一些新建項目萌生了棄用水基型清洗劑的方案，去選擇一些低VOC、低GWP、零ODP的溶劑型清洗劑。
隨著電子產(chǎn)品輕薄短小密的快速發(fā)展，PCBA制程中焊點高度縮小至20μm（如部分QFN、SON元件），需要設(shè)法使得清洗劑能有效的進(jìn)入20μm的微縫隙內(nèi)并將殘留物帶走。有兩個技術(shù)方向：
清洗液小分子化、增加滲透效能。通過添加各種活性劑等成份，將清洗劑分子基團(tuán)打碎縮小其分子團(tuán)尺寸，以便于進(jìn)入微小縫隙。
通過添加劑降低液體的表面張力是另一個改善清洗效果的有效途徑。合適的噴淋壓力是確保清洗效果與提升清潔效率的基礎(chǔ)。雖然可以通過增加液體流量來提升噴淋壓力，但對于微小縫隙而言，清洗劑進(jìn)入元件底部的能量需求更大。
二、清洗設(shè)備的發(fā)展
清洗設(shè)備技術(shù)發(fā)展與清洗劑的發(fā)展相匹配，超聲清洗技術(shù)因而快速發(fā)展。溶劑型清洗劑在超聲振動時因加熱而加速揮發(fā)，這增加了不安全風(fēng)險，一些事故導(dǎo)致溶劑型清洗劑的超聲清洗工藝的應(yīng)用逐漸淡出，然而一些高沸點的溶劑產(chǎn)品較為成功的減小了安全風(fēng)險，并出現(xiàn)了增長的機遇。
有一部分電子產(chǎn)品上零件不允許超聲振動作業(yè)，所以此類產(chǎn)品清洗也無法選擇超聲清洗工藝。水基清洗劑的發(fā)展為超聲清洗制程保留了一定的市場，現(xiàn)如今，清洗載具、鋼板、治具、金屬件、塑膠件等仍可以使用水基清洗劑超聲清洗工藝，尤其是IGBT模塊的清洗也較多的選擇此工藝。在PCBA領(lǐng)域，鋼網(wǎng)清洗、印刷不良PCB清洗越來越多的企業(yè)選擇水基型或半水基型清洗劑增壓噴淋/噴流清洗工藝。
噴淋清洗工藝能夠被廣泛應(yīng)用，是因為其物理激勵能力可靈活調(diào)整（噴淋水速），通過調(diào)整噴嘴的位置、角度、覆蓋面積等還可以降低陰影效應(yīng)的影響，確保清洗品質(zhì)的同時，可以保證清洗效率；可用于鋼板清洗、PCB清洗、PCBA清洗等作業(yè)。清洗劑都存在表面張力，當(dāng)被清洗物體間隙極小時，清洗劑進(jìn)入微小縫隙將殘留物帶走的困難大幅度增加，這給清洗制程帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。
三、清洗行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)
隨著電子行業(yè)對產(chǎn)品可靠性和安全性的要求越來越高，其對清洗工藝的要求也相應(yīng)提高。目前我國電子行業(yè)對作為最終產(chǎn)品的PCB線路板清洗尚未形成完全統(tǒng)一的質(zhì)量規(guī)范，由IPC發(fā)布的IPC-CN-65B CN《印制板及組件清洗指南》為電子制程的清洗提供了較權(quán)威的清洗評估依據(jù)。
清洗制程最終的目標(biāo)是確保產(chǎn)品清洗干凈。以PCBA為例，最為常用的參考標(biāo)準(zhǔn)是IPC-CH-65B. 該標(biāo)準(zhǔn)明確了清洗劑的類型、清洗后潔凈度標(biāo)準(zhǔn)（離子殘留濃度）、清洗后板面變色發(fā)白等的原因等。如何保證清洗效果是PCBA業(yè)者關(guān)心所在。通常分為兩個路徑管理：
一是監(jiān)控清洗后的產(chǎn)品，通過測量其潔凈度來指導(dǎo)清洗制程是否需要變更、調(diào)整，如更換清洗液、更換濾芯等。
另一途徑是監(jiān)控清洗過程，如清洗液中的有效成份（濃度）、pH值、漂洗水的pH值、漂洗水的電導(dǎo)率等。
但就管理角度而言，建議采納后者作為清洗制程的管理辦法，同時結(jié)合前者，對清洗制程進(jìn)行綜合管控。下圖簡要描述了關(guān)于PCBA清洗后清潔度的判定標(biāo)準(zhǔn)和要求：
清洗制程的種類豐富，應(yīng)用過程管制點不同，如何保證清洗品質(zhì)，如何保證清洗不產(chǎn)生變色等異常，如何降低清洗產(chǎn)生的廢液等話題，都是值得專業(yè)人員關(guān)注的技術(shù)點所在，現(xiàn)在主要的清洗工藝包括：在線式/批次式噴淋或噴流清洗工藝、超聲清洗工藝、氣相清洗工藝、手工刷洗工藝、等離子清洗工藝、二氧化碳清洗工藝等等。
PCBA在清潔后再涂敷三防敷形涂層，可以提高三防涂層與PCB和表面器件的附著力；IGBT模塊產(chǎn)品在灌封前徹底清潔，有助于提高灌封膠與灌封物體間的結(jié)合力。敷形涂層使用前強烈要求對PCB/PCBA經(jīng)過清洗制程，確保表面無助焊劑、焊渣、灰塵、油污等污染物，以確保噴涂質(zhì)量和涂層的附著力。清洗+三防敷形涂層可以共同提高PCBA的可靠性，下圖僅供參考：
(選自《一步步新技術(shù)》和網(wǎng)絡(luò)文章)
