在SMT裝配中清洗免洗的焊膏殘留物

大家好，

清洗用免洗的焊膏裝配的PCBs很有趣。

最近，我和我在Kyzen的好朋友Mike Bixenman討論了這個話題。

Dr. Ron (DR)

Mike，今天許多無鉛和含鉛含膏的產品都是免洗的。它們被設計用以解決裝配問題，諸如接枝和枕頭缺陷。對於主要應用，免洗產品所剩的少量殘留物不成問題。但是，有些裝配商追求免洗品的性能，但需要清洗免洗品的殘留物，因為他們需要絕對可靠或者化妝品的要求。這些情形有什麼清洗方案嗎?

Mike Bixenman (MB)

絕對如此！

DR

您能告訴我一點有關這些清洗溶液的情況嗎?

MB

工程應用電子裝配的清洗劑時，必須考慮幾個因素。設計土壤構造、受熱、在底部終端元件下的z-軸行程、材料相容性以及清洗設備。典型的工藝目標要求所有的助焊劑都應在一次清洗迴圈中被消除，焊接接頭閃亮(對合金不產生化學腐蝕)，快速生產速度，對商標和其他建築材料沒有具體的效應，較長的化學電解槽壽命以及低操作濃度。

清洗溶液取決於清洗設備。對於溶劑體系，需要一種溶劑清潔劑–性質要求允許阻燃，恒沸混合物，對工人和環境友好。對於經過水洗的溶液清潔劑，清潔劑要求一種可以用水漂洗的溶液混合物，同時與土壤和清洗設備相符合。對於水性清潔劑而言，清潔劑在工程上使用時能夠溶解土壤，極性可導致一種偶極和/或氧化和還原土壤，低表面張力可以降低潤濕角，緩衝劑可以穩定pH，去泡沫可以降低在高壓下發泡的趨勢，抑制劑可以拓寬金屬合金的鈍化範疇。

最關鍵的特性是土壤的自然屬性。隨著焊接溫度的升高以及暴露在更高溫度下時間的增加，焊膏材料肯定改善隔氧性能並妨止助焊劑燒盡。這要求更高的分子量組份，可以改善土壤的性質，以及消除土壤的清潔溶液。其他的因素諸如加工條件以及這些條件如何改變土壤的清潔性能必須考慮進。例如，過度暴露在熱量下可能聚合助焊劑殘留物，使得土壤無法清洗。為了更好地理解並計畫這些因素，溶解度試驗以及使清潔劑符合土壤都有助於設計對於系列的焊接材料殘留物有效的配方。

DR

一般需要哪種類型的設備?

MB

兩個因素必須相稱才能清洗:

1: 清潔劑對於土壤的潛能

2: 清潔機械把清潔劑投放到土壤裏，創造一條需要迅速更換土壤所需要的流動通道的動能。

清潔機要求能夠把清潔液送出某一距離，創造足夠的力在Z-軸下偏轉流體。流體的流動、噴霧碰撞壓力和表面張力效果創造了將清潔流體創造了毛細管吸力將清潔液體移動到縫隙的出口。在支架下清洗時，濕潤的清潔劑(形成小滴)可以改善毛細管功能，滲透並濕潤殘留物。溶解速度取決於土壤、溫度影響以及需要溶解土壤的清潔劑的濃度。硬土的清潔速度慢並以同心（隧穿效應）法消除土壤。軟土的清潔速度快並以隧道效應（多線隧道）法消除土壤。

Z-軸裂口的高度與參透和去除元件下面的土壤所需要的能量，需要清潔土壤和清洗溫度直接相關。有趣的是較低的Z-軸縫隙可以增加助焊劑的毛細管功能，未充滿元件的底邊。發生這種情況時，助焊劑的殘留物會控制和關閉在元件下面的任何流動管道。研究發現表明當能量滴減少，殘缺能量較高時，需要使用高壓、連貫的噴霧機。相比於4-6mil縫隙，在1-2mil縫隙下清洗需要的洗滌時間長4-8倍。較高的洗滌溫度可以增加柔軟效果，輔助滲透和去除土壤。淨效應是，由於元件降低了規格，Z-軸的縫隙高度減少，需要清洗土壤的清潔因素增加。這些效應使得空中噴霧的設備比浸漬清潔設備更有優勢。

DR

清洗結果如何評估，使我們知道電板確實乾淨了?

MB

我們判斷清潔效果的第一層次親眼看到殘留物清潔之後的效果。大多數清潔工藝對於從裝配中清除表面殘留物都沒有問題。問題在於殘留物處在元件的底側。這使得問題複雜，因為在具體元件下的殘留物最容易發生故障。這些位置明確的故障可能降臨現存IPC標準的信任，在整個電板的表面區陰離子和陽離子的殘留物相互關聯。所以，在設計清潔工藝時，我們使用帶有底部終端元件的試驗卡，根據在這些元件下面殘留的助焊劑殘留物的程度判斷清潔性能。為了實現該價值，拆除所有的元件，升級元件下面的殘留物表面區，進行統計分析。

在結束時，讓我補充說明一下，高密度的內連接裝配到電路板上進行的速度很快。在導體之間的傳統的SMT元件間距更大。免洗的焊後殘留物對可靠性產生的風險極小。資訊時代令我們在更小的空間裏期待更高級的功能。由於裝配減少了尺寸，增加了功能的水準，清洗變得更加重要。我希望在這篇採訪稿裏討論的清洗因素洞察了清洗工藝的設計，可能有幫助。

DR

Mike，謝謝。如果人們想更多地瞭解使用免洗焊膏裝配的清洗電板，應該和誰聯繫呢。

MB

謝謝讓我和你的讀者分享。我很樂意幫助任何面臨清潔挑戰的任何人。請和我聯繫，郵件mikeb@kyzen.com。

歡呼!

Dr. Ron 

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