用于SMT組裝的先進(jìn)清潔溶劑
您是否正在尋找異丙醇 (IPA) 的有效替代品來清潔表面貼裝技術(shù) (SMT) 組件?雖然 IPA 長(zhǎng)期以來一直是 PCB 清潔的首選溶劑,但有一些先進(jìn)的溶劑可以為免清洗助焊劑去除和清潔電子元件等任務(wù)提供更好的性能、安全性和環(huán)境效益。在這篇文章中,我們將探討最好的 SMT 組裝清潔溶劑、用于 PCB 清潔的 IPA 替代品以及處理頑固殘留物的首選。讓我們深入了解細(xì)節(jié),以幫助您為下一個(gè)項(xiàng)目選擇合適的溶劑。
異丙醇 (IPA) 因其可用性高、成本低且對(duì)輕殘留物具有良好的溶解能力而廣泛用于電子產(chǎn)品清潔。但是,它有局限性。IPA 可能會(huì)與頑固的免清洗助焊劑殘留物作斗爭(zhēng),如果未完全蒸發(fā),可能會(huì)留下水分,并在大批量生產(chǎn)環(huán)境中造成易燃風(fēng)險(xiǎn)。此外,在短缺期間(如 COVID-19 大流行期間看到的情況),尋找 IPA 可能成為一項(xiàng)挑戰(zhàn),促使工程師尋找可靠的替代品。
對(duì)于從事 SMT 組裝的電氣工程師來說,找到合適的清潔溶劑對(duì)于確保印刷電路板 (PCB) 的可靠性和使用壽命至關(guān)重要。助焊劑或污染物的殘留物會(huì)導(dǎo)致腐蝕、漏電或樹枝狀生長(zhǎng)等問題,隨著時(shí)間的推移,這可能會(huì)導(dǎo)致電路故障。這就是為什么探索專為 SMT 組件清潔量身定制的先進(jìn)溶劑是值得付出努力的。讓我們看看為什么替代方案越來越受歡迎,以及是什么使它們有效。
在我們探索替代方案之前,了解 IPA 在 SMT 組件清潔中帶來的具體挑戰(zhàn)非常重要:
有限償付能力:IPA 通常難以溶解頑固的免清洗助焊劑殘留物,這些殘留物被設(shè)計(jì)為無需清潔即可留在電路板上。這些殘留物可能需要更具腐蝕性的溶劑才能完全去除。
蒸發(fā)問題:如果干燥不當(dāng),IPA 會(huì)使水分滯留在組件下方,可能導(dǎo)致短路或腐蝕。
安全問題:IPA 的閃點(diǎn)低至 12°C (53°F),高度易燃,在高溫或火花環(huán)境中會(huì)構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。
環(huán)境影響:雖然 IPA 的毒性低于某些溶劑,但它仍然會(huì)導(dǎo)致?lián)]發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC) 排放,這在許多地區(qū)受到監(jiān)管。
這些挑戰(zhàn)凸顯了對(duì) SMT 組裝清潔溶劑的需求,這些溶劑可以解決免清洗助焊劑等特定殘留物,同時(shí)滿足安全和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
在選擇 IPA 的替代品進(jìn)行 PCB 清潔時(shí),電氣工程師應(yīng)考慮幾個(gè)因素,以確保與其工藝和組件的兼容性。以下是關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn):
償付能力:溶劑必須有效溶解助焊劑殘留物、焊膏和其他污染物,而不會(huì)損壞精密元件或電路板材料。
非導(dǎo)電性:它應(yīng)該是不導(dǎo)電的,以防止在清潔期間或之后發(fā)生短路。
蒸發(fā)速率:快速蒸發(fā)速率可最大限度地降低水分滯留的風(fēng)險(xiǎn),理想情況下不會(huì)留下任何殘留物。
安全概況:低毒性和高閃點(diǎn)可降低工作場(chǎng)所的健康和火災(zāi)危害。
環(huán)境合規(guī)性:在現(xiàn)代制造中,首選 VOC 含量低或符合 REACH 或 RoHS 等法規(guī)的溶劑。
兼容性:溶劑必須可以安全地用于 PCB 上的材料,包括塑料、涂層和阻焊層。
考慮到這些標(biāo)準(zhǔn),讓我們探索一些用于免清洗助焊劑去除和清潔電子元件的最佳溶劑。
下面,我們整理了一份高級(jí)清潔溶劑列表,這些溶劑在各種 SMT 組裝應(yīng)用中的性能優(yōu)于 IPA。這些替代方案是根據(jù)它們的有效性、安全性和行業(yè)采用率來選擇的。
氫氟醚,如 3M Novec 氟化液,是專為電子元件的精密清洗而設(shè)計(jì)的工程溶劑。它們不易燃,毒性低,對(duì)助焊劑殘留物具有出色的溶解能力。
好處:HFE 迅速蒸發(fā),不留殘留物。它們不導(dǎo)電,可在帶電電路上使用。它們的閃點(diǎn)通常高于 60°C (140°F),比 IPA 安全得多。
應(yīng)用:非常適合對(duì)無清洗助焊劑殘留物的 PCB 進(jìn)行蒸汽脫脂和超聲波清洗。
缺點(diǎn):與 IPA 相比,成本更高,通常在每升 50 至 100 美元之間,具體取決于配方。
用例:在航空航天或醫(yī)療設(shè)備等高可靠性應(yīng)用中,無殘留清潔是沒有商量余地的,HFE 是首選。
丙酮與其他溶劑混合時(shí),可以成為 PCB 清潔的有力替代品。它在溶解助焊劑等有機(jī)殘留物方面非常有效,但由于其腐蝕性,必須謹(jǐn)慎使用。
好處:快速蒸發(fā),對(duì)頑固殘留物具有很強(qiáng)的溶解能力。通常比專用溶劑更實(shí)惠,每升成本約為 10 至 20 美元。
應(yīng)用:最適合用刷子或棉簽手動(dòng)清潔非敏感組件。
缺點(diǎn):會(huì)損壞 PCB 上的塑料和涂層。易燃,閃點(diǎn)為 -20°C (-4°F)。不適合浸泡或超聲波清洗。
用例:適用于助焊劑在特定區(qū)域積聚較多的返修站中的現(xiàn)場(chǎng)清潔。
水基清潔劑通常與表面活性劑結(jié)合使用,是溶劑型清潔劑的環(huán)保替代品。它們的配方可去除助焊劑殘留物,而不會(huì)產(chǎn)生與易燃溶劑相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。
好處:不易燃、低 VOC,對(duì)大多數(shù) PCB 材料都是安全的。成本效益高,濃縮溶液通常低于每升 15 美元。
應(yīng)用:用于噴霧或浸入式清洗系統(tǒng),通常隨后進(jìn)行漂洗和干燥步驟。
缺點(diǎn):需要徹底干燥以防止水分滯留。與溶劑相比,對(duì)重質(zhì)、烘烤的殘留物效果較差。
用例:適用于優(yōu)先考慮環(huán)境合規(guī)性的大批量 SMT 裝配線。
萜烯基溶劑源自柑橘皮等天然來源,是傳統(tǒng)化學(xué)品的可生物降解替代品。它們可有效溶解松香助焊劑等有機(jī)殘留物。
好處:環(huán)保,低毒。成本適中,通常每升 20-40 美元。
應(yīng)用:適用于輕到中度助焊劑殘留物的手動(dòng)或自動(dòng)清潔。
缺點(diǎn):蒸發(fā)速度比 IPA 或 HFE 慢,如果沖洗不當(dāng),可能會(huì)留下輕微殘留物。
用例:對(duì)于注重可持續(xù)性的實(shí)驗(yàn)室或小規(guī)模運(yùn)營(yíng)來說,這是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
Chemtronics Flux-Off 等商業(yè)助焊劑去除劑專為電子元件清潔而配制。它們通常裝在帶有刷子附件的氣霧罐中,以便精確應(yīng)用。
好處:專為免清洗助焊劑去除量身定制,對(duì)組件的風(fēng)險(xiǎn)最小。不導(dǎo)電且快干。
應(yīng)用:非常適合 SMT 組件的現(xiàn)場(chǎng)清潔或返工。
缺點(diǎn):大規(guī)模使用價(jià)格昂貴,每 10 盎司罐裝成本約為 15 至 12 美元。不適用于浸入式清洗。
用例:非常適合工程師對(duì)單個(gè)電路板進(jìn)行維修或修飾。
免清洗助焊劑設(shè)計(jì)為在焊接后留在 PCB 上,但在某些情況下,必須去除以防止長(zhǎng)期可靠性問題,尤其是在殘留物會(huì)吸收水分并導(dǎo)致漏電的潮濕環(huán)境中。以下是免清洗助焊劑去除的最佳溶劑:
氫氟醚 (HFE):它們具有很強(qiáng)的溶解能力和快速蒸發(fā)能力,即使在狹窄的部件下,它們也對(duì)免清洗助焊劑非常有效。測(cè)試表明,HFE 可以將離子污染降低到 1.56 μg/cm2 以下,符合 IPC-TM-650 等嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
專用助焊劑去除劑:Flux-Off 等產(chǎn)品的配方針對(duì)免清洗殘留物,不含腐蝕性化學(xué)品,確保組件安全。
水性清潔劑:使用正確的表面活性劑和清潔工藝(例如,在 40–60°C 下加熱噴霧),這些可以有效地處理免清洗助焊劑,盡管干燥至關(guān)重要。
在 SMT 組裝期間或之后清潔電子元件需要精確以避免損壞。以下是無論您選擇哪種溶劑,都可以遵循的一些最佳實(shí)踐:
使用正確的工具:軟刷、棉簽或超聲波清潔器可以幫助涂抹溶劑,而不會(huì)劃傷組件或?qū)ζ涫┘訅毫Α?/span>
測(cè)試兼容性:始終使用溶劑測(cè)試 PCB 或組件的一小塊區(qū)域,以確保它不會(huì)降解材料。例如,丙酮可以溶解連接器中使用的某些塑料。
控制應(yīng)用:手動(dòng)清潔時(shí),請(qǐng)少量使用溶劑,以避免在組件下積聚。使用壓縮空氣或熱風(fēng)槍(在低設(shè)置下,約 50–60°C)幫助干燥。
遵循安全協(xié)議:戴手套、安全眼鏡,并確保適當(dāng)?shù)耐L(fēng),尤其是在使用易燃或高 VOC 溶劑的情況下。
測(cè)量結(jié)果:使用離子污染測(cè)試儀驗(yàn)證清潔后的清潔度水平。對(duì)于高可靠性應(yīng)用,目標(biāo)是低于 1.56 μg/cm2 的 NaCl 當(dāng)量值。
您選擇的溶劑通常取決于工廠中使用的清潔方法。以下是常用方法和兼容溶劑的快速比較:
方法 | 最佳溶劑 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
---|---|---|---|
手動(dòng)清潔 | IPA、丙酮混合物、助焊劑去除劑 | 精確、低成本 | 耗時(shí)且不一致的結(jié)果 |
超聲波清洗 | HFE、水基清潔劑 | 徹底,觸及組件 | 需要干燥,如果調(diào)整不當(dāng),可能會(huì)損壞組件 |
蒸汽脫脂 | HFE、萜烯類溶劑 | 快速、無殘留 | 設(shè)備昂貴,需要溶劑回收 |
隨著環(huán)境法規(guī)的收緊,選擇符合 REACH(化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)和限制)或加利福尼亞州 SCAQMD(南海岸空氣質(zhì)量管理區(qū))等標(biāo)準(zhǔn)的 SMT 組裝清潔溶劑至關(guān)重要。HFE 和水基清潔劑等溶劑的 VOC 含量通常較低(例如,HFE 的 VOC 水平低于 50 g/L,而 IPA 的 VOC 含量為 786 g/L),使其成為可持續(xù)制造的更好選擇。
此外,考慮廢物處理。丙酮或 IPA 等溶劑需要處理危險(xiǎn)廢物,而一些水基清潔劑如果符合當(dāng)?shù)刂改?,可以更容易地處理。?qǐng)務(wù)必咨詢您工廠的環(huán)境團(tuán)隊(duì),以確保合規(guī)性。
SMT 組裝清潔不再使用 IPA,這為先進(jìn)溶劑開辟了一個(gè)世界,可以提高性能、安全性和環(huán)境影響。無論您是在處理頑固的免清洗助焊劑殘留物,還是需要可靠的解決方案來清潔電子元件,氫氟醚、水基清潔劑和專用助焊劑去除劑等選項(xiàng)都能為不同的應(yīng)用提供量身定制的優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于電氣工程師來說,關(guān)鍵是使溶劑與您的特定工藝、預(yù)算和法規(guī)要求相匹配。在全面采用之前,請(qǐng)小批量測(cè)試不同的替代品,并始終優(yōu)先考慮符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的清潔度水平(例如,離子污染低于 1.56 μg/cm2)。通過升級(jí)清潔方法,您可以提高 PCB 的可靠性,并確保在最苛刻的環(huán)境中也能保持長(zhǎng)期性能。
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