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电装基础306:浅谈水基清洗剂的清洗原理

 昵称47074140 2020-08-06

提问:免清洗焊膏或焊剂中,所谓的免清洗是什么意思?难道可以不清洗吗?这种助焊剂焊接后的产品,在放大镜下观察,板面还比较干净,没有明显的残留物。但是用酒精擦拭后,焊点周围反而出现一些白色物质,而且这些白色物质特难清洗掉,如果不清洗会影响产品性能吗?

回答:理论上讲,所谓“免清洗助焊剂”,通常是指焊接后,焊剂的理论固体残留量极低,而且残留物属于高绝缘物质,不会影响电子产品的绝缘性能。
有红外光谱分析报道确认,免清洗助焊剂经过酒精擦拭后出现的白色残余物,主要成份是原助焊剂中的“松香树脂类化合物”。但这些白色残余物不是传统意义上的松香树脂,而是经过焊接高温后,分子量较焊接前已经明显增大了的聚合松香类树脂化合物,因而即便不作清洗,常态下焊点部位的电绝缘性也不会受到明显影响。但是,在复杂环境条件下应用的高可靠性产品,不仅要求电子产品焊接件能在常态下具备优良的绝缘性能,而且还要求能在湿热条件中,仍然要保持高绝缘性。免清洗助焊剂的残余物,虽然比纯松香树脂的抗潮湿性能好一点,但在大多数情况下,终究还是扛不住湿热试验的考验,最终会导致印制板组件(PCBA)的绝缘性下降。
另外,由于在复杂环境下服役的高可靠性产品,普遍需要喷涂三防漆,而免清洗助焊剂残余物再怎么“分子量增大”,也难以达到和超过三防漆树脂的分子量。把三防漆覆盖在这些残余物上,尤如将坚固的城墙修筑在沙滩上,一遇”风吹草动”,三防涂层的性能就会因基础不牢固被击垮了。
同时,前面已经提到,免清洗助焊剂残余物的主要成份就是“松香树脂残余物”(有可能还夹带点活性剂残余物)。这些残余物,不用清洗溶剂去作用它,由于它的残留量很少,因此眼睛根本看不见,甚至还能保留一些“防护性”能力。但如果采用了清洗剂去触碰了它,使它被“溶胀”了,反而”激发“了它的吸潮性。吸潮后的这些树脂残余物,由于水分子是以“结晶水”的方式滞留于其中的,因而会使其体积膨胀若干倍,从而显示出“白色雾状”或“粉末状”。更要命的是,这些“白色物质”由于被“水合物化”之后,就彻底改变了原始树脂的溶剂溶解特性,使其用许多溶剂都难以溶解掉。另一方面,这些“水合物化了的树脂残余物,由于也不属水溶性物质,因而用常规的水基清洗剂也难以清洗干净。
正因为如此,所以“清洗业界”有种说法,“免清助焊剂,焊后清洗比不清洗更糟糕”!这也许就是航天产品禁限用免清洗型助焊剂的原因。

如果从理论上来探讨这些已被水合物化的助焊剂残留物的清洗方法,我认为这种树脂水合物,只能依赖清洗业界的专家们称之为“皂化”原理,我称之为“乳化”原理的水基清洗液,伴随水基清洗机的冲刷或搅拌方式,才有可能去除。
没有底部端子器件的PCBA,可以采用喷淋式水基清洗剂(机)清洗;有底部端子器件的PCBA,则宜采用具有浸泡、空气搅拌和涌流(射流)技术的水基清洗机来清洗。
乳化水基清洗技术,是利用清洗剂中的有机溶剂,润湿、膨胀助焊剂残余物,并借助清洗剂中的表面活性剂的渗透作用,以及清洗剂的冲刷(击)作用,使成片的助焊剂残余膜产生许多小裂缝;再借助清洗剂(机)持续不断的上述冲刷(击)、膨松、渗透效应,使成片状的助焊剂残余膜上的裂纹越来赿多,并越来越来深。当裂纹抵达印制板(PCB)表面后,清洗剂进一步的冲刷(击)、膨松、渗透作用,就会沿小片状助焊剂残余膜的底部发展,最终将残余膜剥离下来。在上述“清洗”过程中,清洗剂中的有机溶剂和表面活性剂,以及PH(酸碱度)调节剂,才是真正的“清洗剂”;而水,只是清洗剂动态作用助焊剂残余物的载体;水温,则是清洗效率的加速剂。


廖小波

       曾从事材料表面处理工艺研究多年;后从业PCB制造业三十余年,出任过生产线总工;成都新欣神风电子科技公司副总工程师(兼总工艺师);现任成都宏明电子股份有限公司特聘工艺专家。

成都宏明电子股份有限公司系四川省高新技术认证企业、国家企业技术中心。从1987年至今已连续30多年荣获中国电子元件百强企业称号。2018年被评为“国家技术创新示范企业”。


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