從清洗能力來講,我們所使用的溶劑中氯氟烴化三氯三氟乙烷(簡稱 CFC-113),具有脫脂效率高、對(duì)助焊劑殘?jiān)芙饬?qiáng)、易揮發(fā)、無毒、不燃不爆、對(duì)電子元器件和 PCB 無腐蝕以及性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),是一種最為理想的溶劑。但它對(duì)大氣臭氧層有破壞作用,嚴(yán)重危害人類的生存環(huán)境。1987年在加拿大蒙特利爾各國政府簽署了保護(hù)臭氧層協(xié)定書—《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》,業(yè)界不斷進(jìn)行探索,尋求較好的禁止使用消耗臭氧層物質(zhì)(ODS,ozonedepleting substance)的替代清洗溶劑。到目前為止,還沒有可完全替代且在清洗能力上優(yōu)異的溶劑。
大部分的中小型代工廠或生產(chǎn)制造工廠基于成本的考慮,均采用手工刷洗的清洗方式。即用防靜電刷沾清洗劑在PCB上刷洗,將PCB傾斜成45°角,用刷子從上往下刷,讓清洗劑溶解殘留后隨清洗劑流下去。主要用于局部清洗或?qū)τ谟行㏄CB上有不能清洗的元件的PCBA的清洗,此工藝方法雖然簡單,但效率低下,清洗劑消耗量大。
對(duì)于知名的代工廠或大型生產(chǎn)制造工廠陸續(xù)重新考慮清洗工藝,配置相應(yīng)的在線式清洗機(jī)或離線式清洗機(jī),以設(shè)備清洗替代人工清洗,保證PCBA清洗品質(zhì)。
在實(shí)際的清洗過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)手工焊接的PCBA,在放置后出現(xiàn)板面發(fā)白現(xiàn)象,白色印跡散布在焊點(diǎn)周圍異常突出,或者波峰焊焊接的PCBA板面清洗出現(xiàn)暗污印跡嚴(yán)重影響外觀驗(yàn)收,不符合IPC-A-610E-2010標(biāo)準(zhǔn)。
白色殘留物在PCBA上是常見的污染物,一般多為焊劑的副產(chǎn)物。常見的白色殘留物是聚合松香,未反應(yīng)的活化劑以及焊劑與焊料的反應(yīng)生成物氯化鉛或溴化物等,這些物質(zhì)在吸潮后,體積膨脹,部分物質(zhì)還與水發(fā)生水合反應(yīng),白色殘留日趨明顯,這些殘留物吸附在PCB上除去異常困難,若過熱或高溫時(shí)間長,出問題更嚴(yán)重,從焊接工藝前后的PCB表面的松香及殘留物的紅外光譜分析結(jié)果證實(shí)了這一過程。
不管板子在清洗后出現(xiàn)白色殘留,或者是免清洗的板子存儲(chǔ)后出現(xiàn)白色物質(zhì),還是返修時(shí)發(fā)現(xiàn)的焊點(diǎn)上的白色物質(zhì),無非有四種情況:
1.焊劑中的松香:大多數(shù)清洗不干凈、存儲(chǔ)后、焊點(diǎn)失效后產(chǎn)生的白色物質(zhì),都是焊劑中本身固有的松香。松香通常是透明、硬且脆的無固定形狀的固態(tài)物質(zhì),不是結(jié)晶體,松香在熱力學(xué)上不穩(wěn)定,有結(jié)晶的趨向。松香結(jié)晶后,無色透明體就變成了白色粉末。如果清洗不干凈的話,白色殘留就可能是松香在溶劑揮發(fā)后形成的結(jié)晶粉末。當(dāng)PCB在高濕條件下存儲(chǔ),當(dāng)吸收的水分達(dá)到一定程度時(shí),松香就會(huì)從無色透明的玻璃態(tài)向結(jié)晶態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變,在視角上看就是形成白色粉末。究其本質(zhì)仍是松香,只是形態(tài)不同,仍具有良好的絕緣性,不會(huì)影響到板子的性能。松香中的松香酸和鹵化物(如果使用的話)一起作為活性劑使用。人造樹脂通常在低于100℃以下不與金屬氧化物反應(yīng),但溫度高于100℃時(shí)反應(yīng)迅速,它們揮發(fā)與分解快,在水中的可溶性低。
2.松香變性物:這是板子在焊接過程中,松香與焊劑發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì),而且這種物質(zhì)的溶解性一般很差,不容易被清洗,滯留在板子上,形成白色殘留物。但是這些白色物質(zhì)都是有機(jī)成分的,仍能保證板子的可靠性。
3.有機(jī)金屬鹽:清除焊接表面氧化物的原理是有機(jī)酸與金屬氧化物反應(yīng)生成可溶于液態(tài)松香的金屬鹽,冷卻后與松香形成固溶體,在清洗中隨松香一起除去。如果焊接表面、零部件氧化程度很高,焊接后生成物的濃度就會(huì)很高。當(dāng)松香的氧化程度太高時(shí),可能會(huì)與未溶解的松香氧化物一起留在板子上。這時(shí)候板子的可靠性會(huì)降低。
4.金屬無機(jī)鹽:這些可能是焊料中的金屬氧化物與助焊劑或焊膏中的含鹵活性劑、PCB焊盤中的鹵離子、元器件表面鍍層中的鹵離子殘留、FR4材料含鹵材料在高溫時(shí)釋放的鹵離子反應(yīng)生成的物質(zhì),一般在有機(jī)溶劑中的溶解度很小。
在組裝過程中,對(duì)于電子輔料極有可能使用了含鹵素的助焊劑(雖說供應(yīng)商提供的都是環(huán)保助焊劑,但完全不含鹵素的助焊劑還是比較少的),焊接后板面殘留有鹵素類離子(F、Cl、Br、l)。這些離子狀鹵素殘留物,本身不是白的,也不足以導(dǎo)致板面泛白。這類物質(zhì)遇水或受潮后生成了強(qiáng)酸,這些強(qiáng)酸開始和焊點(diǎn)表面的氧化層起反應(yīng),就生成了酸鹽,也就是看到的白色物質(zhì)。