PCBA水清洗機(jī)清洗PCBA助焊劑殘留與錫膏如何選擇設(shè)備
近年來(lái)，在電子產(chǎn)品升級(jí)換代的大潮下，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品朝著智能化、迷你化趨勢(shì)發(fā)展。更高的元器件集成度給產(chǎn)品可靠性帶來(lái)了新一輪挑戰(zhàn)，因此在電子制造行業(yè)產(chǎn)生了更高的清洗需求。而清洗設(shè)備作為清洗工藝中的關(guān)鍵組成部分，我們能否在面臨多種選擇時(shí)快速找到最適合的一款設(shè)備呢？
PCBA水清洗機(jī)清洗行業(yè)的引言
在電子制造行業(yè)，清洗工藝不像錫膏印刷，貼片和回流等工藝被普遍使用，因此當(dāng)建立清洗工藝的需求產(chǎn)生時(shí)，極少工程師具備相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。目前市場(chǎng)上的普遍現(xiàn)象是廠商們?cè)谟?jì)劃引入清洗工藝之前通常直接找到設(shè)備制造商。然而設(shè)備商的首要關(guān)注點(diǎn)往往是產(chǎn)量和預(yù)算，對(duì)如何確保清洗之后實(shí)現(xiàn)客戶預(yù)期的產(chǎn)品效果缺乏深究，所以難免買(mǎi)家們（客戶）在后期使用清洗設(shè)備上需要再次尋求幫助。這樣的采購(gòu)邏輯容易帶來(lái)盲目的選擇，結(jié)果既花費(fèi)了原有的富余的采購(gòu)預(yù)算又要為此付出更大的人力物力和使用空間的代價(jià)。所以最好的思路是首先通過(guò)咨詢專(zhuān)業(yè)的工藝專(zhuān)家，聆聽(tīng)他們對(duì)清洗設(shè)備的客觀認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)，并有機(jī)會(huì)參觀全球領(lǐng)先的清洗設(shè)備，盡可能多的了解新的清洗工藝中涉及到的每一個(gè)影響因素以及如何實(shí)現(xiàn)他們之間的最佳匹配。通過(guò)以上的過(guò)程，廠商們?cè)谶x擇設(shè)備上將會(huì)更加理性和自信。
在此背景下，全球領(lǐng)先的電子制造及半導(dǎo)體加工行業(yè)精密清洗產(chǎn)品、服務(wù)和技術(shù)解決方案提供商ZESTRON，利用現(xiàn)有的全球范圍內(nèi)8座專(zhuān)業(yè)技術(shù)中心資源，選擇了來(lái)自全球知名設(shè)備制造商的設(shè)備做了一次平行對(duì)比測(cè)試，力求從清洗表現(xiàn)、化學(xué)品消耗量、烘干效率和溫度曲線等四個(gè)維度說(shuō)明如何選擇清洗設(shè)備。
2. PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗試驗(yàn)
2.1 PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗試驗(yàn)準(zhǔn)備
試驗(yàn)選取了四臺(tái)來(lái)自主流清洗設(shè)備制造商的批量噴淋設(shè)備，他們?cè)跇?gòu)造和操作步驟上均有差異，分別用A B C D 四個(gè)編號(hào)代表。測(cè)試載體均采用我司的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試板，如圖1所示。同時(shí)選取了在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占有率較高的14款錫膏，在本文中分別表示為SP1、SP2、SP3……SP14，其中包含了兩款有鉛錫膏和十二款無(wú)鉛錫膏，具體見(jiàn)
表1所示， PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗回流曲線優(yōu)選爐溫曲線。
本次 PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗試驗(yàn)以普遍使用的水基堿性清洗劑 A作為清洗介質(zhì)。測(cè)試采用的清洗參數(shù)如表2所示，需要說(shuō)明的是，我們采用的清洗參數(shù)，并不是實(shí)際生產(chǎn)所使用的參數(shù)，而是采用了較低的設(shè)置，以便后續(xù)看出不同設(shè)備和錫膏的差異表現(xiàn)。
圖1：PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試板
表1：PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗試驗(yàn)用14款測(cè)試錫膏
表2：PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗清洗設(shè)備參數(shù)概況
2.2 PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗試驗(yàn)過(guò)程與方法
本次研究共進(jìn)行56組測(cè)試，每組測(cè)試均使用18塊測(cè)試板。實(shí)驗(yàn)采用目檢方式，并由兩位不同測(cè)試人員進(jìn)行評(píng)分以便盡量客觀呈現(xiàn)清洗結(jié)果。評(píng)分時(shí)采用1-5分制，1分代表助焊劑殘留物基本不能被去除，5分代表助焊劑殘留物被完全清洗干凈，詳見(jiàn)圖2所示。試驗(yàn)安排具體如表3所示：
圖2：PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗評(píng)分依據(jù)
表3：PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗實(shí)驗(yàn)計(jì)劃
以往大量的測(cè)試表明，清洗的結(jié)果往往與基板擺放的角度和方向有關(guān)，而且處于清洗籃中不同的位置板子在清洗之后可能呈現(xiàn)不同的潔凈度。所以我們根據(jù)清洗設(shè)備的清洗籃與噴淋臂安裝噴嘴的不同構(gòu)造合理擺放了測(cè)試板的位置。測(cè)試板在四種設(shè)備內(nèi)的排列模型如下圖3所示：
圖3：四臺(tái)設(shè)備中測(cè)試板擺放模型
2.3 PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.3.1 PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗相同錫膏，相同清洗劑，不同設(shè)備
（1）將使用相同錫膏SP1的基板放在四臺(tái)清洗設(shè)備中，使用水基堿性清洗劑A進(jìn)行清洗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖4所示：
由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果條形圖可以直觀地看出，18塊板子在設(shè)備A、B、C、D中被清洗的結(jié)果完全不同。設(shè)備A工作后達(dá)到的最大潔凈度是4，設(shè)備B中所有板子普遍穩(wěn)定在4-5之間，設(shè)備C中有最多達(dá)到水平為5的板子，設(shè)備D中結(jié)果起伏最大。由此判斷，當(dāng)使用相同堿性清洗劑時(shí)，同一款污染物在四種不同的設(shè)備中呈現(xiàn)不同的清洗效果。
2.3.2 不同錫膏，相同清洗劑，不同設(shè)備
14種錫膏在4臺(tái)清洗設(shè)備中分別測(cè)試后的結(jié)果如下圖5所示：
14種不同錫膏在同時(shí)使用堿性清洗劑后，在四個(gè)設(shè)備中呈現(xiàn)一些有趣的結(jié)果。錫膏SP5在設(shè)備A的作用下，被評(píng)估潔凈度得分僅為2.72，然而在C設(shè)備中達(dá)到3.94，所以當(dāng)污染物清洗不干凈時(shí)，也應(yīng)該考慮除了基板本身之外，是否是清洗設(shè)備的原因。
錫膏SP1在設(shè)備B和設(shè)備C中清洗效果一樣，錫膏SP2在設(shè)備B和設(shè)備D一樣。錫膏SP6在設(shè)備A,C,D設(shè)備中清洗效果一樣。由此可以看出，同一款錫膏在使用相同的清洗劑情況下，可以在多種不同的清洗設(shè)備中實(shí)現(xiàn)相同的潔凈度。所以針對(duì)某種特定的錫膏或其他需要被清洗的污染物而言，清洗設(shè)備的選擇不是唯一的。因此，在正確選擇清洗劑和合理調(diào)節(jié)清洗參數(shù)的情況下，清洗設(shè)備具有可替代性，即不同品牌的清洗設(shè)備可以通過(guò)專(zhuān)業(yè)的參數(shù)調(diào)節(jié)達(dá)到相同的清洗效果。對(duì)于設(shè)備采購(gòu)方來(lái)說(shuō)，如果在預(yù)算有限的情況下能夠找到設(shè)備方面專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)或人士來(lái)協(xié)助挑選清洗設(shè)備，并能開(kāi)發(fā)出定制化的清洗工藝全程方案，那么既能充分利用預(yù)算又能避免購(gòu)買(mǎi)了不合適設(shè)備之后可能出現(xiàn)的諸多麻煩。
整體來(lái)說(shuō)，在使用相同清洗介質(zhì)的前提下，相同的錫膏（污染物）在四種不同設(shè)備中清洗之后的結(jié)果基本存在差異。這反映出選擇一款合適的清洗設(shè)備同時(shí)結(jié)合巧妙的參數(shù)設(shè)置對(duì)于有效去除污染物至關(guān)重要，而普遍認(rèn)為的“越貴的設(shè)備越好”的觀點(diǎn)難以成立。
3. PCBA水清洗機(jī)殘留物清洗總結(jié)與展望
本篇研究?jī)H探討了“對(duì)比清洗設(shè)備”實(shí)驗(yàn)中的清洗表現(xiàn)部分。研究發(fā)現(xiàn)清洗效果受到清洗對(duì)象、清洗介質(zhì)、清洗設(shè)備以及各個(gè)環(huán)節(jié)參數(shù)設(shè)置的影響都較大。為了能高效建立一套清洗工藝或?qū)ΜF(xiàn)有工藝完成優(yōu)化，我們建議首先尋找可以客觀介紹來(lái)自不同制造商設(shè)備的專(zhuān)業(yè)人士，用最輕松地方式了解如何實(shí)現(xiàn)它們之間的最佳組合。此外實(shí)驗(yàn)中我們額外驗(yàn)證了之前的假設(shè)，即：由于設(shè)備構(gòu)造原因，板子擺放位置不同，清洗效果會(huì)有差異。
隨著研究的深入，考慮到電子組裝中元器件混合程度越來(lái)越高，堿性清洗劑的應(yīng)用極可能對(duì)敏感元件造成損傷，而pH中性清洗劑具有極佳的材料兼容性和出色的清洗能力，因此關(guān)于堿性清洗劑和pH中性清洗劑在清洗工藝應(yīng)用中的優(yōu)劣勢(shì)仍值得進(jìn)一步探討。筆者將在下篇文章對(duì)以上研究結(jié)果進(jìn)行討論，并嘗試提出提高清洗工藝可靠性更佳途徑。
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