清洗劑的選用和清洗工藝流程

清洗劑的選用和清洗工藝流程

1水基清洗

1.1水基清洗工藝

水基清洗工藝是以水為清洗介質添加表面活性劑、洗滌助劑、緩蝕劑等化學物質混合或合成的可稀釋化學溶液。針對工件不同性質及污染的情況，在水基清洗劑中添加劑，可使其清洗的適用范圍更寬。水基清洗劑對水溶性污垢有很好的溶解作用，再配合加熱、刷洗、噴淋噴射、超聲波清洗等物理清洗手段，能取得更好的清洗效果。在水基清洗劑中加入表面活性劑可使水的表面張力大大降低，使水基清洗劑的滲透、延展能力加強，能更好的深入到工件結構之間的縫隙之中，將產品內部的污垢清洗除。利用水的溶解作用與表面活性劑的乳化分散作用也可以將合成活性類助焊劑的殘留物很好在清除，不僅可以把各種水溶性的污垢溶解去除，而且能將合成樹脂、脂肪等非可溶性污垢去除。對于使用松香基助焊劑或水基清洗劑中加入適當的皂化劑，皂化劑是在清洗印刷電路板時用來與松香中的松香酸、油脂中的脂肪酸等有機酸發生皂化反應，生成可溶于水的脂肪酸鹽（肥皂）的化學物質。這是許多用于清洗印刷電路板上的助焊劑、油脂的清洗劑中常見的成分。皂化劑通常是顯堿性的無機物如氫氧化鈉、氫氧化鉀等強堿，也可能是顯堿性的有機物如單乙醇胺等。在商用皂化劑中一般還含有有機溶劑和表面活性劑成分，以清洗去除不能發生皂化反應的殘留物。由于皂化劑可能對印刷電路板上的鋁、鋅等金屬產生腐蝕，特別是在清洗溫度比較高、清洗時間比較長時很容易使腐蝕加劇。所以在配方中應添加緩蝕劑。但應注意有對于堿性物質敏感的元器件不宜使用含皂化劑的水基清洗劑清洗。

在水基清洗的工藝中如果配合使用超聲波清洗，利用超聲波在清洗液中傳播過程中產生大量調微小空氣泡的“空穴效應”則可以有效的把不溶性污垢從工件上剝除。超聲波清洗時使用的頻率一般在40KHz左右。

水基清洗工藝流程包括清洗、漂洗、干燥三個工序。首先用濃度為2％-10％的水基清洗劑配合加熱、刷洗、噴淋噴射、超聲波清洗等物理清洗手段對印刷電路板進行批量清洗然后再用純水或離子水（DI水）進行2-3次漂洗，最后進行熱風干燥。水基清洗需要使用純水進行漂洗是造成水基清洗成本很高的原因。雖然高質量的水質是清洗質量的可靠保證，但在一些情況下先使用成本較低的電導率在5um·cm的去離子水進行漂洗，最后再使用電導率在18um·cm的高純度去離子進行一次漂洗也可以取得很好的清洗效果。

2半水基清洗

2.1半水基清洗劑

  在半水基清洗劑的組分中一般都有有機溶劑和表面活性劑，在大多數半水基清洗劑的配方中還含有水，但由于水的含量水多（僅占5％-20％），所以從外觀看半水基溶劑與溶劑清洗劑一樣都是透明、均勻的溶液。與一般溶劑清洗劑不同的是半水基清洗劑使用的有機溶劑的沸點比較高，所以揮發性低不必像溶劑清洗劑那樣在封閉環境下進行清洗，而且在清洗過程中不須經常更換清洗劑只須適當補充清洗劑量即可。配制半水基清洗劑用的有機溶劑主要有萜烯類和石油類碳氫溶劑、乙二醇醚、N-甲基吡咯烷西酮等，選擇溶劑類型時應根據工工件的污染情況選擇不同的溶劑。

2.2半水基清洗工藝流程

  也是包括清洗、漂洗、干燥三個工序，清洗工序往往配合使用超聲波清洗以提高清洗效果減少清洗時間，由于使用超聲波會提高清洗劑溫度，所以需要注意嚴格控制好清洗溫度，不得超過清洗液的閃點（一般清洗溫度控制在70℃以下）。在清洗和漂洗工序之間加有一個乳化回收池，而半水基清洗液中含有的有機溶劑濃度很高，在清洗后仍會有較多的清洗液沾在工件表面，如果清洗后的產品直接放到水漂洗液中，沾在工件表面的有機溶劑就會將漂洗水污染，大大增加后面水處理工序的負荷，而在清洗和漂洗工序之間增加一個盛有乳化劑水溶劑的乳化回收裝置，就可以把沾在工件表面上的有機溶劑通過乳化分散的方式從產品表面剝離，并可在這個乳化回收裝置中利用過濾器和油水分離裝置，把有機溶劑和污垢沉淀分離并回收，由于進入漂洗槽的工件表面上的有機溶劑已很少，所以既減少了漂洗工序負荷，又減少了廢水處理的負荷。再用去離子水漂洗2-3次即可把污垢去除干凈。由于半水基清洗是用水做漂洗劑，所以存在與水基清洗相同的干燥難問題，需要采用類似的多種措施提高烘干速度。

2.3半水基清洗工藝的優缺點

  半水基清洗工藝的優點是：對各種焊接工藝有適應性強，所以使用半水清洗工藝不必改變原有的焊接工藝；它的清洗能力比較強，能同時去除水溶性污垢和油污；與大多數金屬和塑料材料相容性好，與溶劑清洗劑相比不易揮發使用過程中蒸發損失小缺點是：存在與水基清洗一樣的需要使用純水漂洗、干燥難、廢水處理量大的問題。半水基清洗工藝需要占用較大的場地和空間，設備一次性投資較大特別是在線清洗機。由于半水基清洗劑含有較多的有機溶劑，所以要增加對有毒溶劑的防護、防火防爆等安全措施。而且半水基清洗劑不能像溶劑清洗劑那樣通過蒸餾回收再利用，所以成本較高。

3溶劑清洗工藝

3.1清洗工件使用的有機溶劑

　　使用有機溶劑清洗工件是利用其對污垢的溶解作用，在淘汰CFC-113、TCA等ODS清洗劑后，目前使用溶劑清洗劑主要是HCFC、HFC、HFE等氟系溶劑，另外也可用碳氫溶劑、醇類溶劑等。為了提高氟系溶劑的清洗效果在其中還加入碳氫溶劑、醇類溶劑等形成混合溶劑，有些混合溶劑還是具有恒沸點的共沸混合物（如用HCFC-141b-141b與甲醇、HCFC-225與乙醇配成的共沸混合物溶劑清洗劑）。由于這些氟系溶劑還具有不可燃的優點，而且性能與CFC-113很相近，所以清洗工藝及清洗設備基本不需要改變或只需略加調整即可。

3.2溶劑清洗的優缺點

　　溶劑清洗工藝相對比較簡單，只需用同一種溶劑清洗劑進行清洗和漂洗，由于溶劑清洗劑的揮發性大都很好，所以不需要專門的干燥工藝。溶劑在使用后可以通過蒸餾與污垢分離并循環使用，不僅使成本降低，廢液處理也相對簡單。原使用CFC-113清洗的清洗設備不需大的改造即可使用；溶劑清洗特別適合對水敏感、元器件密封性差的印制電路板的清洗。各種替代溶劑清洗劑存在的缺點在前面已介紹不再重復。

3.3典型的溶劑清洗流程

典型的溶劑清洗流程包括以下幾種：

超聲波加浸泡清洗——噴淋清洗——氣相漂洗和干燥

溶劑加熱浸泡清洗——冷漂洗——噴淋清洗——氣相漂洗和干燥

氣相清洗——超聲波加浸泡清洗——冷漂洗——氣相漂洗和干燥

氣相清洗——噴淋清洗——氣相漂洗和干燥

在考慮采用哪種清洗方法和清洗劑時，應當因地制宜地從本地考慮的實際情況出發，找到最適合的方法。需要考慮的因素包括：原有的清洗工藝設備及生產條件（應盡量利用原有清洗設備的場地條件保持現有生產格局并充分利用原有的生產條件）安全和環保要求的考慮（不燃不爆對人體無害以及對環境不帶來不利的影響到，在考慮采用方案時已經占據越來越重要的地位）對清洗費用及成本的考慮（清洗效果雖好但費用太高，超過企業的承受能力也往往不能被接受，所以通常需在清洗效果和成本允許之間選擇一個平衡點）另外選用哪種清洗劑和清洗方法也應與企業自身今后的發展方向（如自動化水平、生產能力、技術升級等前景）相結合，使選擇性具有前瞻性。