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解析无铅环保清洗剂环保清洗剂在电子行业中的应用
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摘要：在电子工业中，电子装配中的重要部分是电路板组装件，电路板上的各种电子元器件通过涂敷助焊剂、焊膏，再经过波峰焊、回流焊或手工焊接后连接成为一个功能组件，在此过程中由于助焊剂、焊料和环境的影响，板面上滞留下一定数量的残余物，这些残余物将可能直接影响着产品的质量、必须进行清洗才能保证电子产品的可靠性、工作寿命和电气性能.因此电路板组装件的清洗技术是一项十分重要且技术性较强的工作.本文通过分析着重介绍了电路板装焊后的几种清洗工艺方法、效果、特点、适用性及评价，并列举部分清洗案例。关键词：无铅工艺；环保清洗剂；电子清洗
前言在电子产品中，把电子元件、器件、集成块等组装到电路基板上，涂敷上助焊剂、焊膏后，再经波峰焊或回流焊焊接后，是清洗还是免洗，它直接影响到电子产品的工作寿命和可靠性，也关系到环境的污染和人类的健康。首先免洗工艺（即使用助焊剂及锡膏焊接后板面达到离子清洁度、绝缘阻抗等要求，则此产品可以不用清洗）。所以使用此工艺要使用残余物十分低或绝缘阻抗高、腐蚀性小的助焊剂和电路板组件、氮气保护的焊接设备、焊接零缺陷，目前有很多厂商正在使用免洗工艺，但是在现实的生产过程中不可能达到焊接零缺陷，所以难免有部分产品需要后焊去修补，而后焊过程中会产生印记，而且还有一些波峰焊爪脚印记和治具印记，这些印记影响了PCB的外观，所以需要使用不同的清洗方式进行局部或全部清洗。所以现阶段大部分产品还是需要采用不同的清洗方式进行清洗的。采用氟碳溶剂清洗被认为是清洗效果最好的清洗工艺方法。但是，科学家们发现CFCs对大气臭氧层有破坏作用，臭氧空洞的形成对人类生存环境和身体健康带来了严重危害。因此，联合国等国际组织，提出限制使用CFCs的步骤和目标。我国政府在《蒙特利尔协议》上签了字，并成立了以国家环保局领衔的有电子部等单位参加的中国保护臭氧层的组织管理机构，制定了一整套保护臭氧层的经济政策和具体措施。因此，在我国电子工业界如何取代CFCs清洗，减少温室气体物质的排放，改善从业人员的工作环境，降低对从业人员的身体健康的影响，是我们目前面对的问题。所以寻找新的清洗介质和工艺方法、采用新型免清洗焊接技术，是摆在我们面前的重要任务。本文提出的清洗方法、材料和工艺等研究内容，首先阐述在电子加工组件上可能造成需要清洗的污物的来源渠道。
1&清洗的目的及污染物的来源1.1 清洗目的清洗就是清除污染物的过程，PCB的主要清洗任务是清除焊接后PCB板上的污染物，所以，清洗的目的是有效而成功地清除焊接后PCB板上的残余物污染。人们常以肉眼观察PCB来判断干净还是不干净，需不需要清洗？实际上残余物是否需要清洗是由残余物造成的表面绝缘电阻和对介质是否有腐蚀来判断的，当然板面的外观也是一部分厂商要求的指标之一。所以我们首先要了解我们所要清洗的物质到底是什么？它们是怎么来的？它们对我们的产品有哪些危害？
1.2 焊接后PCB板上污染物的来源1.2.1&元器件引线上的污染元器件引线上最常见的污染物是表层氧化物和手印的污染。形成表层氧化物的原因，主要有元器件存放的时间、环境、包装、检验等。手印的主要成分是水、肤油和氯化钠，以及手的防护用品和化妆品等。1.1.2&装联操作中产生的污染在装联过程中，对不需要焊接的部位要用一种胶带掩膜保护起来，在高温焊接的作用下，胶带粘结残留物会变成难以去除的污染物而残留在组件表面上。1.2.3&助焊剂的污染一般助焊剂的作用是活化焊接表面从而形成焊接的合金面，降低焊料的表面张力并帮助形成饱满焊点，但也会带来一定腐蚀性的污染物。目前常用的助焊剂由有机酸和有机酸盐组成活性剂组合，并其中的卤化物、氯化物或氢氧化物都可能变成有腐蚀性的污染物。1.2.4 焊接过程中的污染印制板组件在焊接过程中会产生各种各样的污染，主要有印制板上微小的焊料球，焊料槽内的浮渣、焊料中的金属夹杂、防护油脂及其他污染物。波峰焊焊料中的防氧化油，其主要成份是动、植物油、矿物油、石腊等，在波峰焊后防氧化油会沉积在印制板组件上而造成污染。1.2.5 工作环境的污染工作场地的尘埃，水及溶剂的蒸气、烟雾、微小颗粒有机物，以及静电引起的带电粒子，加重了对电子产品的污染。
1.3 污染物的危害分析污染物对电路及电路板造成的危害可分为化学的、物理的、机械的和光学的污染危害，由此对电路电气功能带来的损害。1.3.1 化学污染的危害化学污染会造成氧化腐蚀，发生化学反应.这种腐蚀会造成金属机械强度的下降，造成元件引线的断裂、印制线条断裂、金属孔化不良、可焊性下降，焊点变暗等严重危害。1.3.2 物理污染的危害物理污染主要指印制电路组件外观损坏，或由于湿气的凝聚。吸收和吸附作用，形成离子污染物的溶解，进而活化的潜在污染危害.这种物理操作虽然不会影响短期内电路的工作性能，但会加速化学污染，光学和其他污染.会带来更严重的危害。1.3.3 机械污染的危害有些产品在生产，使用过程中受到振动或磨擦的影响，造成印制表面与粘结剂界面的损伤与污染，还会产生镀层损伤及氧化物，造成金属焊盘容易脱落及印制板组件脱离的危害。1.3.4 光学污染的危害在光敏电路中，常会遇到污染物的聚集，灰尘的沉降，以及其他污染物的沉积影响了对光的吸收或反射，造成电路信号的改变或终止，使灵敏度降低。1.3.5 对电路性能的危害由于上述化学的、物理的、机械的、光学的污染，造成电路性能的危害，导致改变或终止电路的正常信号传输功能，出现电路中断，或电阻增加，或局部发热氧化，甚至电路短路，当在较高温度和潮湿作用下，由于固体聚合物的分解，还会产生漏电流，介电常数及损耗系数的改变等不良现象，最终导致产品失效。
2 清洗的标准及要求&从以上所说的污染导致的种种危害来看，PCB板上的残留物对于我们的电子产品来说存在一定的安全隐患，特别是对于高精度，高质量要求及处于恶劣环境的电子产品，例如：航空、航天、军事、人体医疗设备及各种精密电子仪器等产品是绝对不允许有残留物影响产品的性能的，所以这些产品焊后必须清洗，清洗后的清洁度必须满足MIL-P-28809、J-STD-001D中有关清洁度指标的要求，其表面绝缘电阻必须符合IPC-A-600标准的要求。对于低端产品和一些对产品干净度要求不高的可以采用免洗助焊剂和锡膏焊接。
3 清洗工艺&目前电子行业中采用的清洗工艺按清洗溶剂分为有机溶剂清洗工艺、水洗工艺、半水洗工艺、免清洗工艺，或按清洗方式为手工刷洗、超声波清洗、冲洗等。
3.1 按清洗溶剂分类3.1.1 有机溶剂清洗使用氟碳类、醇类、醚类、酯类等有机溶剂组合而成的清洗剂进行清洗，该工艺的的机理就是利用有机溶剂将PCB上的残留物溶解并带离PCB，该工艺的优点是能迅速溶解大部分有机物残留特别是松香，具有挥发速度快，清洗速度快，清洗能力强，成本较低。缺点是具有一定毒性，对人体有伤害，易燃烧，清洗不掉某些无机物。3.1.2 水洗工艺水洗工艺是指先用含表面活性剂的水冲洗再用纯水漂洗的过程。水温一般在40 ℃～50 ℃，对水质的纯度要求较高。水洗工艺技术是利用水的分子结构和性能特点，通过选择适当的添加剂来增加清洗能力:（1）可在水中添加一定的皂化物质，使松香焊剂发生变化作用，形成水溶性的松香脂肪酸盐，而被清洗掉；（2）可添加一定的表面活性剂，降低水的表面张力，产生润湿、乳化、分散等作用，把表面粘附的灰尘、油污等清洗掉。（3）可添加一定的两性溶剂，使松香焊剂能溶解在水溶液中而被清洗掉。（4）可添加一定的熬合剂，把印制电路板表面金属离子通过熬合作用而被清除掉。水洗工艺的优点是：无毒，对人体无害，不燃烧。缺点是：清洗时间长，不易挥发，清洗能力弱，对清洗剂的水质要求高，如果是松香型残留物容易发白，如干燥不好PCB很容易生锈。3.1.3 半水洗工艺先用有机溶剂清洗（去除PCB表面有机物残留），再用去离子水清洗（去除PCB表面无机物残留或有机溶剂无法去除的残留）。此工艺机理是先使用溶剂将大部分残余物洗掉，然后用水将余下的离子型残留物洗掉。该工艺的优点是：清洗的干净度好。缺点是：清洗时间长，对清洗剂的水质要求高，如干燥不好PCB很容易生锈，成本高。
3.2 按清洗方式分类3.2.1 手工刷洗用防静电刷沾清洗剂在PCB上刷洗，此工艺主要用于局部清洗或对于有些PCB上有不能清洗的元件，此工艺方法虽然简单，但如果方法使用不当将不能把PCB上残留清洗干净，例如现在很多厂商在清洗的过程中只是用刷子在PCB上来回刷，这样只能使残留物均匀的分布在PCB上并不能将残留物带走，正确的操作方法是将PCB倾斜成45°角，用刷子从上往下刷，让清洗剂溶解残留后随清洗剂流下去。3.2.2 超声波清洗超声清洗的原理是利用超声波在清洗液中硫密相间的向前辐射，使液体发生振荡并产生许多微小泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成，生长，而在正压区迅速闭合。在这种“空化”效应的过程中，气泡闭合形成超过1000个大气压瞬间高压，连续不断地冲击清洗表面，使清洗件表面和缝隙中的污垢迅速剥落，达到洗净清洗件表面的目的。3.2.3 冲洗用清洗剂喷淋到PCB或钢网上让清洗剂溶解残留物并随清洗剂流下，该工艺多用在水洗工艺的后端和SMT钢网的清洗。
4 清洗干净度的评价4.1 目检根据J-STD-001D标准的要求不清洗的PCB肉眼应观测不到明显助焊剂残留；清洗后的PCB肉眼应观测不到明显残留物及污染物。下面列举一些可接受和不可接受的图例
松香残留根据J-STD-001D标准的要求，PCB根据IPC-TM-650 2.3.27测试方法测试，松香的最大允许极限：1级 小于200μg/cm2；2级 小于100μg/cm2；3级 小于40μg/cm2。
4.3 离子残留根据J-STD-001D标准的要求，PCB根据IPC-TM-650 2.3.25测试方法测试，离子残留应小于1.56μg/cm2NaCl。
4.4 表面绝缘阻抗PCB清洗后要满足表面绝缘阻抗的要求，厂商可以根据不同产品做相应的要求。需要测试在高温高湿实验条件环境下的绝缘阻抗，阻抗值的要求根据不同产品或不同客户要求而定。
4.5 腐蚀性清洗后的PCB在高温高湿实验条件环境下不能有明显腐蚀现象。下图为一些出现腐蚀的图片：
合明科技公司的清洗剂&针对目前清洗剂的使用状况和针对不同的工艺要求，以及环保意识的不断加强和完善，通过多年实验研发出了多款针对不用工艺的环保清洗剂，下面列举几个具代表性的清洗剂：1090#：是一款混合有机溶剂型清洗剂，无色透明，比重0.965，不含无机卤素，符合Sony SS-00259的物质管理规范要求，广泛应用与电子制程中的组件、PCB的焊后清洗，可适用于机洗和手工清洗能有效的去除PCB板面的焊接残留物，减少离子污染的程度，提高绝缘电阻，板面干净度和外观得到明显改善，特别适用于SMT焊接后PCB残留物的清洗，清洗能力强，清洗后板面非常干净，能有效抑制PCB上锡膏残留物发白，1090#不仅能适用于PCB残留物的清洗，还能运用在钢网的离线清洗及机器的保养上。1090#典型清洗工艺：&清洗目的：对SMT回流焊PCB上的焊膏残留进行清洗&清洗方式：将焊接后的PCB放入装满1090#的超声波清洗槽，打开超声并清洗5 min～10 min，取出PCB晾干或烘干。1050#：是一款混合有机溶剂型清洗剂，无色透明，比重0.70，无卤，符合Sony SS-00259的物质管理规范要求，应用于SMT钢网的在线及离线清洗，清洗效果好，清洗后清洗液分布均匀，挥发速度快，对锡膏影响影响小。因此款清洗剂清洗后清洗液分布均匀并清洗速度快所以在钢网的在线清洗上表现尤其优越。1050#典型清洗工艺：清洗目的：对SMT在线钢网进行清洗清洗方式：暂停印刷，钢网下涂敷1050#，用无尘布进行擦拭，继续印刷。1060#：是一款混合有机溶剂型清洗剂，无色透明，比重：0.78，无卤，符合Sony SS-00259的物质管理规范要求，广泛应用与电子制程中的组件、PCB的焊后清洗，可适用于机洗和手工清洗，能有效的降低离子污染的程度，提高绝缘电阻，板面外观得到明显改善，特别针对许多厂商遇到的板面清洗后发白现象，可大幅降低发白现象的发生，并在清洗后体现光亮干净的效果。在PCB波峰焊后的板面残留物清洗、PCB的后焊件和补焊残留物的清洗上表现优越。&1060#典型清洗工艺：&清洗目的：对波峰焊PCB上助焊剂残留和后焊中锡线残留进行清洗&清洗方式：将焊接后的PCB倾斜45°，用防静电刷沾1060#从PCB上方往下方刷，重复几次后观察是否清洗干净，如没清洗干净继续重复操作，清洗干净后将PCB晾干。
6 结束语&在未来电子组装实施过程中，清洗工作仍然将继续扮演一个非常重要的角色。通过大量的设计和柔性化的工作，将会提高清洗工艺的适用范围，增强电子类产品的可靠性，这种全面的提高肯定会将在未来实现。未来在环境方面保护条例的限制无疑也将会是越来越严格的。确保新的或者现有的清洗介质和技术能够符合环境保护的要求，同时也能够符合用户的使用安全和效果要求是我们仍要继续的工作。
注：本文中图片引用IPC-A-610D
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最新分公司编者按：2011亚洲户外用品展览会在南京举行，参展的户外品牌天伦天不仅凭借与清华大学登山队的签约活动赚足观展人员的眼球。同时，天伦天与文创太阳能（福建）科技有限公司携手推出了一系列户外科技用品，时尚新潮的外表下，到处充满了环保的元素。
　　2011亚洲户外用品展览会在南京举行，参展的户外品牌天伦天不仅凭借与清华大学登山队的签约活动赚足观展人员的眼球。同时，天伦天与文创太阳能（福建）科技有限公司携手推出了一系列户外科技用品，时尚新潮的外表下，到处充满了环保的元素。
　　在天伦天的展区，记者在体验区域体验太阳能的。据现场工作人员介绍，这就是天伦天和文创太阳能共同研发的户外产品。其中可分为给手机、电脑、照明用品充电的充电系列产品、各种造型的露营照明系列产品和外观时尚、新潮的音响系列产品。他们的共同点就是以太阳能作为能源，属于环保绿色的产品。
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关于举办首届全国六西格玛项目行业赛区(海尔杯)发表赛的通知
发布时间：
　　各行业质量管理协会、有关单位及个人：
　　为促进企业更好地应用六西格玛管理方法，快速提升企业六西格玛项目实施水平，为企业创造更多价值，同时为六西格玛团队成员提供一个展示改进成果、切磋改进技术、分享改进经验的舞台，根据中国质协字〔2014〕38号文件精神中国电子质量管理协会计划在中国质量协会的统一部署和指导下举办首届全国六西格玛项目行业赛区(海尔杯)发表赛，现将有关事项通知如下：
　　一.参赛时间及地点
　　1.参赛时间：6月30日至7月3日。
　　报到时间：6月30日报到。
　　2.会议地点：河北省石家庄市国源朗怡酒店
　　地 址：河北省石家庄市鹿泉开发区上庄镇
　　3.乘车路线:
　　石家庄正定机场：乘民航大巴车到新百广场，转乘325路、游5交车至上庄站下车，北行200米路西。
　　新火车站：325、320路公交车，至上庄站下车北行200米路西。
　　北 站：乘38路至西王，换乘325、游5路公交车至上庄站下车北行200米路西。
　　二. 参赛人员
　　各行业质量管理协会下属实施六西格玛管理的企业和申请注册六西格玛黑带资格的个人，均可以项目团队的形式参加项目发表赛，每队至少2人参与项目发表。
　　三. 参赛结果
　　1.项目发表赛成绩分为优秀、入围及鼓励三类;
　　2.获项目发表赛优秀成绩的项目，将直接推荐为全国六西格玛优秀项目，并在全国六西格玛大会上给予表彰;
　　3.获项目发表赛入围成绩的项目，可在巩固项目成果后，再次申报全国优秀六西格玛项目评选;
　　4.获项目发表赛入围及优秀成绩的项目，其黑带/绿带人员在申报注册六西格玛黑带/绿带资格时，可免予进行现场答辩;
　　5.参加发表赛的优秀六西格玛项目，可优先推荐在中国质量杂志及中国质量网上刊登;现场发表成绩突出者，优先获邀在全国六西格玛大会上进行发表。
　　四.申报时间及其他事项
　　1. 即日起可直接向中国电子质量管理协会QC小组工作部申报参赛。申报材料包括发表用PPT和参赛报名表(见附件1)，申报时间为5月20日至6月10日。逾期不报视为弃权。报名后如不能参加，请用电话或电子邮件告知;
　　2. 发表赛由全国六西格玛管理推进工作委员会专家委员会提供技术支持;
　　3. 发表者需要准备中文的PPT，每个参赛项目发表20分钟;
　　4.参会人员每人交会务费1500元。会议统一安排食宿，费用自理;
　　5. 发表赛比赛规则(见附件2);
　　6. 联系单位、联系人、电话、申报材料邮寄地址：
　　单 位：中国电子质量管理协会
　　联系人：杨智宝 王金英
　　联系电话：秘书处010-
　　质量管理小组工作部 010-
　　传 真：010-
　　E-mail：;
　　申报材料邮寄地址：北京市亦庄经济技术开发区同济南路8号
　　中国电子质量管理协会质量管理小组工作部
　　邮 编：100176
　　全国六西格玛管理推进工作委员会办公室：
　　联 系 人：范小龙 徐雪梅
　　联系方式：(兼传真)
　　邮箱：6sigma@ xxm@
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