PCBA水清洗機清洗PCBA助焊劑殘留與錫膏如何選擇設備
近年來，在電子產(chǎn)品升級換代的大潮下，越來越多的電子產(chǎn)品朝著智能化、迷你化趨勢發(fā)展。更高的元器件集成度給產(chǎn)品可靠性帶來了新一輪挑戰(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快速找到最適合的一款設備呢？
PCBA水清洗機清洗行業(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，因此當建立清洗工藝的需求產(chǎn)生時，極少工程師具備相關(guān)經(jīng)驗。目前市場上的普遍現(xiàn)象是廠商們在計劃引入清洗工藝之前通常直接找到設備制造商。然而設備商的首要關(guān)注點往往是產(chǎn)量和預算，對如何確保清洗之后實現(xiàn)客戶預期的產(chǎn)品效果缺乏深究，所以難免買家們（客戶）在后期使用清洗設備上需要再次尋求幫助。這樣的采購邏輯容易帶來盲目的選擇，結(jié)果既花費了原有的富余的采購預算又要為此付出更大的人力物力和使用空間的代價。所以最好的思路是首先通過咨詢專業(yè)的工藝專家，聆聽他們對清洗設備的客觀認識和評價，并有機會參觀全球領(lǐng)先的清洗設備，盡可能多的了解新的清洗工藝中涉及到的每一個影響因素以及如何實現(xiàn)他們之間的最佳匹配。通過以上的過程，廠商們在選擇設備上將會更加理性和自信。
在此背景下，全球領(lǐng)先的電子制造及半導體加工行業(yè)精密清洗產(chǎn)品、服務和技術(shù)解決方案提供商ZESTRON，利用現(xiàn)有的全球范圍內(nèi)8座專業(yè)技術(shù)中心資源，選擇了來自全球知名設備制造商的設備做了一次平行對比測試，力求從清洗表現(xiàn)、化學品消耗量、烘干效率和溫度曲線等四個維度說明如何選擇清洗設備。
2. PCBA水清洗機殘留物清洗試驗
2.1 PCBA水清洗機殘留物清洗試驗準備
試驗選取了四臺來自主流清洗設備制造商的批量噴淋設備，他們在構(gòu)造和操作步驟上均有差異，分別用A B C D 四個編號代表。測試載體均采用我司的標準測試板，如圖1所示。同時選取了在國內(nèi)市場上占有率較高的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鉛錫膏，具體見
表1所示， PCBA水清洗機殘留物清洗回流曲線優(yōu)選爐溫曲線。
本次 PCBA水清洗機殘留物清洗試驗以普遍使用的水基堿性清洗劑 A作為清洗介質(zhì)。測試采用的清洗參數(shù)如表2所示，需要說明的是，我們采用的清洗參數(shù)，并不是實際生產(chǎn)所使用的參數(shù)，而是采用了較低的設置，以便后續(xù)看出不同設備和錫膏的差異表現(xiàn)。
圖1：PCBA水清洗機殘留物清洗標準測試板
表1：PCBA水清洗機殘留物清洗試驗用14款測試錫膏
表2：PCBA水清洗機殘留物清洗清洗設備參數(shù)概況
2.2 PCBA水清洗機殘留物清洗試驗過程與方法
本次研究共進行56組測試，每組測試均使用18塊測試板。實驗采用目檢方式，并由兩位不同測試人員進行評分以便盡量客觀呈現(xiàn)清洗結(jié)果。評分時采用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，詳見圖2所示。試驗安排具體如表3所示：
圖2：PCBA水清洗機殘留物清洗評分依據(jù)
表3：PCBA水清洗機殘留物清洗實驗計劃
以往大量的測試表明，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)造合理擺放了測試板的位置。測試板在四種設備內(nèi)的排列模型如下圖3所示：
圖3：四臺設備中測試板擺放模型
2.3 PCBA水清洗機殘留物清洗試驗結(jié)果與討論
2.3.1 PCBA水清洗機殘留物清洗相同錫膏，相同清洗劑，不同設備
（1）將使用相同錫膏SP1的基板放在四臺清洗設備中，使用水基堿性清洗劑A進行清洗，實驗結(jié)果如下圖4所示：
由以上實驗結(jié)果條形圖可以直觀地看出，18塊板子在設備A、B、C、D中被清洗的結(jié)果完全不同。設備A工作后達到的最大潔凈度是4，設備B中所有板子普遍穩(wěn)定在4-5之間，設備C中有最多達到水平為5的板子，設備D中結(jié)果起伏最大。由此判斷，當使用相同堿性清洗劑時，同一款污染物在四種不同的設備中呈現(xiàn)不同的清洗效果。
2.3.2 不同錫膏，相同清洗劑，不同設備
14種錫膏在4臺清洗設備中分別測試后的結(jié)果如下圖5所示：
14種不同錫膏在同時使用堿性清洗劑后，在四個設備中呈現(xiàn)一些有趣的結(jié)果。錫膏SP5在設備A的作用下，被評估潔凈度得分僅為2.72，然而在C設備中達到3.94，所以當污染物清洗不干凈時，也應該考慮除了基板本身之外，是否是清洗設備的原因。
錫膏SP1在設備B和設備C中清洗效果一樣，錫膏SP2在設備B和設備D一樣。錫膏SP6在設備A,C,D設備中清洗效果一樣。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備中實現(xiàn)相同的潔凈度。所以針對某種特定的錫膏或其他需要被清洗的污染物而言，清洗設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，清洗設備具有可替代性，即不同品牌的清洗設備可以通過專業(yè)的參數(shù)調(diào)節(jié)達到相同的清洗效果。對于設備采購方來說，如果在預算有限的情況下能夠找到設備方面專業(yè)機構(gòu)或人士來協(xié)助挑選清洗設備，并能開發(fā)出定制化的清洗工藝全程方案，那么既能充分利用預算又能避免購買了不合適設備之后可能出現(xiàn)的諸多麻煩。
整體來說，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備同時結(jié)合巧妙的參數(shù)設置對于有效去除污染物至關(guān)重要，而普遍認為的“越貴的設備越好”的觀點難以成立。
3. PCBA水清洗機殘留物清洗總結(jié)與展望
本篇研究僅探討了“對比清洗設備”實驗中的清洗表現(xiàn)部分。研究發(fā)現(xiàn)清洗效果受到清洗對象、清洗介質(zhì)、清洗設備以及各個環(huán)節(jié)參數(shù)設置的影響都較大。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自不同制造商設備的專業(yè)人士，用最輕松地方式了解如何實現(xiàn)它們之間的最佳組合。此外實驗中我們額外驗證了之前的假設，即：由于設備構(gòu)造原因，板子擺放位置不同，清洗效果會有差異。
隨著研究的深入，考慮到電子組裝中元器件混合程度越來越高，堿性清洗劑的應用極可能對敏感元件造成損傷，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用中的優(yōu)劣勢仍值得進一步探討。筆者將在下篇文章對以上研究結(jié)果進行討論，并嘗試提出提高清洗工藝可靠性更佳途徑。
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