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SMA清洗原理及工艺优化

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:清洗就是为了破坏或削弱这种结合机理。所以,对于SMA的清洗,重要的是了解溶剂的物理和化学性能,以及掌握应用工艺,以便在限定时间内达到期望的洗净度等级。皂化反应是去除松香剩余物污染的常用方法,其目的是采用安全的水清洗溶液代替溶剂基的清洗溶液。

SMA清洗原理及工艺优化

1.污染物的结合机理

一般认为污染物和SMA是依靠物理结合或化学结合,多数情况下这两种结合都存在。清洗就是为了破坏或削弱这种结合机理。

(1)物理结合 引起污染物粘接的物理结合可以包括机械力和吸收力(毛细作用力),这种力把PCB表面的污染物“拉住”。产生污染物的机械粘接是由于污染物粘连到PCB的显微表面凹凸不平的部位。在PCB上铜箔被蚀后,PCB表面就形成凹凸不平的显微表面,使得PCB的真正表面积是视在表面的几十倍。这是促进和维持污染物和PCB表面之间很强的机械结合的理想条件。当毛细作用把污染物吸进PCB或组件多孔区时发生污染物的吸收,污染物的吸收与污染物一般地留在基板上相比是更主要的污染原因。例如,层压印制电路板用的树脂或焊接掩膜中的树脂混合和固化不好,导致树脂的聚合反应不充分,清洗时未聚合的树脂就被溶解掉,结果出现多孔表面,污染物通过毛细作用被吸入多孔表面。当SMA经受多次再流焊接工艺时,焊接掩膜会失去粘性,特别是当采用干膜时,出现掩膜皱褶或其他边缘起卷、裂纹或空隙,最终产生开口,液体污染物从这里被吸收进入焊接掩膜底下,这种情况下,污染物不能被除去。

(2)化学结合 化学结合是通过价键耦合或通过“吸附现象”形成的,污染物通过化学结合粘附到基板上,非常难以去除。当两种材料的两个或更多原子共享其最外层电子而结合在一起时就叫做价键耦合。PCB上的铜箔和元器件引线上所形成的金属氧化物就是价键耦合的例子。吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附发生在分子级,它始终在PCB表面进行、材料的弱分子力能引起接触材料的吸引亲和力,这种吸附通常称为润湿。由于强化的化学反应而发生的吸附为化学吸附。例如,当熔融钎料与清洁的铜表面接触时发生化学吸附,形成金属间化合物。另一种化学吸附是由于层压基板固化不足,从而在焊接工艺期间焊接掩膜上形成有机物间化合物。

2.去污染机理(www.xing528.com)

(1)去污染方法 去除SMA上的污染物,就是要削弱和破坏污染物和SMA之间的结合。采用适当的溶剂,通过污染物和溶剂之间的溶解反应和皂化反应提供能量,就可达到破坏它们之间的结合,使污染物溶解在溶剂中,从而达到从SMA上去除污染物的目的。用溶剂溶解污染物方法已经广泛地用在SMA的焊后清洗中,而且可以重复清洗,直至全部污染物被溶解和从粘着的表面上去除。但是,由于SMA上组装了不同引线间距、不同形状和不同类型的SMD,使清洗工艺操作比在PCB表面上进行更复杂和困难。所以,对于SMA的清洗,重要的是了解溶剂的物理和化学性能,以及掌握应用工艺,以便在限定时间内达到期望的洗净度等级。

(2)皂化反应 松香酸和海松酸是松香的主要成分,它几乎完全不溶于水,因此,用水溶性清洗工艺去除松香钎剂剩余物时会出现一些困难。为解决这些问题,采用表面活性剂和水一起与松香剩余物发生化学反应,使之转化成可溶于水的脂肪酸盐(皂),这就是“皂化反应”(见图5-18)。氢氧化胺和单乙醇胺是用于松香的皂化反应的典型表面活化剂。皂化反应是去除松香剩余物污染的常用方法,其目的是采用安全的水清洗溶液代替溶剂基的清洗溶液。但是,这种方法对于复杂的SMA的清洗有一定困难,即使采用高压喷射和去离子水漂洗也难以获得满意的清洗效果。所以,对于采用松香基钎剂焊接的SMA,有效的清洗方法和相应清洗工艺及清洗设备,才能获得符合一定标准要求的洗净度等级。

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图5-18 皂化反应

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