王英平

(西安鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司，陜西西安，710048)

離心清洗技術(shù)在印制電路板清洗中的應(yīng)用

王英平

(西安鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司，陜西西安，710048)

焊接屬電子設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵步驟。焊接后必須進(jìn)行清洗才能確保電子設(shè)備的可靠性，延緩其工作壽命。本文重點(diǎn)介紹了一種離心清洗技術(shù)，清洗潔凈度高，能有效去除PCB殘留物。

印制電路板；離心清洗；助焊劑

1 污染物的種類與來(lái)源

印制電路板表面的污染物主要來(lái)自PCB制作與儲(chǔ)運(yùn)、元器件制作與儲(chǔ)運(yùn)、組件裝聯(lián)過(guò)程中所形成的污染[1]。就印制電路組件來(lái)說(shuō)，所謂污染物是指元器件或組件的相關(guān)理化性質(zhì)與電氣性能遭到有害影響所形成的表面沉積物與微粒。組件表面的污染物通常分為微粒污染物、非極性或非離子污染物、極性或離子污染物。

2 離心清洗技術(shù)

2.1 離心清洗的特點(diǎn)

離心清洗技術(shù)是借助離心力來(lái)清洗電子電路元件、精密部件以及半導(dǎo)體組件的一種清洗工藝，具有良好的滲透、溶解與去污效果，在確保元器件清潔度的同時(shí)不會(huì)使元器件受損。

離心清洗技術(shù)的工作原理是在密封的工藝處理腔內(nèi)由電機(jī)帶動(dòng)元器件做旋轉(zhuǎn)與上下運(yùn)動(dòng)。工藝處理腔內(nèi)的溶液清洗劑會(huì)產(chǎn)生離心力，進(jìn)而作用于電路板上的污物。這樣污物在離心力的作用下會(huì)逐漸被分離出來(lái)，達(dá)到清洗的目的。當(dāng)浸泡在清洗溶液中的組件開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)，元器件下層空間與施力方向均在一個(gè)平面上[2]。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所形成的離心力與復(fù)合向心力會(huì)讓待洗組件的周圍便會(huì)充斥著很多清洗溶液混合物。隨著旋轉(zhuǎn)方向的不斷改變，溶液清洗劑會(huì)流向各個(gè)方向，這些力會(huì)共同作用于污物上，使其迅速被溶解沖刷掉。當(dāng)完成清洗后，旋轉(zhuǎn)組件離開(kāi)溶液后，推進(jìn)液體進(jìn)入元器件底部空間的作用力還會(huì)將組件上面的液體甩干。隨后在熱空氣中旋轉(zhuǎn)組件，從而將殘留物清除干凈。

2.2 離心清洗設(shè)備

2.2.1 提升與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

提升系統(tǒng)的工作原理是由氣缸帶動(dòng)，運(yùn)動(dòng)模式為快進(jìn)-慢進(jìn)-慢退-快退。氣缸上下運(yùn)動(dòng)時(shí)有防護(hù)罩與限位裝置對(duì)待洗組件進(jìn)行安全防護(hù)。當(dāng)裝好組件后會(huì)迅速往下移動(dòng)，在快要靠近清洗腔體端面時(shí)開(kāi)始減速，以確保緩慢壓緊。由于清洗腔內(nèi)安有環(huán)形密封圈，能避免旋轉(zhuǎn)過(guò)程中液體發(fā)生外濺。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)使用的是交流伺服電機(jī)，可調(diào)整組件轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)裝置為齒數(shù)比不同的同步帶，能減少噪音與振動(dòng)，確保傳動(dòng)的平穩(wěn)性。轉(zhuǎn)軸的軸承座內(nèi)兩側(cè)安裝了成對(duì)的向心球軸承，以確保系統(tǒng)的剛性。

2.2.2 噴淋與過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為提高噴淋的均勻性，噴嘴在清洗腔體內(nèi)呈環(huán)形分布。扇形噴嘴具有極強(qiáng)的噴射力，廣角扇形噴嘴所噴淋的范圍較廣，因此，通常采用廣角扇形與標(biāo)準(zhǔn)角扇形兩種結(jié)構(gòu)。根據(jù)噴嘴間隔排布的對(duì)比研究與不同方向的對(duì)比研究，結(jié)合實(shí)驗(yàn)確定最科學(xué)的角度與排列方式。對(duì)噴淋溶液的加熱是通過(guò)在線式加熱器完成的，因此，必須選擇最優(yōu)的材質(zhì)，在保證最佳潔凈度的同時(shí)還應(yīng)確保加熱溫度的均勻性。

離心清洗工藝是利用溶液循環(huán)清洗達(dá)到去除污物的目的。溶液的潔凈度直接關(guān)系到組件能否被洗凈的目標(biāo)。在此我們采用三級(jí)過(guò)濾法：（1）第一級(jí)：采用精度為5m的過(guò)濾器，用于清除水中的部分懸浮物；（2）第二級(jí)：采用活性炭過(guò)濾器，清除液體內(nèi)的雜質(zhì)，凈化液體。活性炭能夠吸附液體中的很多物質(zhì)，包括有機(jī)物、細(xì)菌、微生物，銀、砷、鉍、鈷、六價(jià)鉻、汞等金屬離子以及氨、溴、氯等非金屬物質(zhì)。（3）第三極：采用專用離子交換樹(shù)脂，LD-20MB-（A）樹(shù)脂，置換出液體內(nèi)的相關(guān)離子[3]。

2.2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）整套控制系統(tǒng)以一臺(tái)可編程控制器（PLC）為中心，用于控制各部件的工作狀態(tài)。觸摸屏為人機(jī)界面，氣缸與電機(jī)屬于清洗組件的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

（2）電氣控制系統(tǒng)：主要組件有控制柜，在設(shè)備后側(cè)上端，采用全封閉式。為避免電器元件被腐蝕，控制柜內(nèi)部有干燥的壓縮空氣。設(shè)備前端有操作面板，上面包括停止與急停按鈕、電源啟動(dòng)、觸摸屏等[3]。電氣控制系統(tǒng)還包括氣缸、傳感器、電磁閥、伺服電機(jī)、加熱元件與泵等組件。

（3）程序控制：根據(jù)生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)，利用觸摸屏與PLC進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。控制模式分為兩種，手動(dòng)與自動(dòng)。手動(dòng)模式多用于檢修與實(shí)驗(yàn)。在自動(dòng)模式下只需人工完成上料與下料操作，設(shè)備會(huì)自動(dòng)運(yùn)行完成清洗與烘干處理。對(duì)于清洗槽的工藝清洗時(shí)間及相關(guān)的參數(shù)均可通過(guò)觸摸屏進(jìn)行設(shè)置。該系統(tǒng)能夠編譯、存儲(chǔ)多個(gè)清洗工藝程序，用戶可自行修改或存儲(chǔ)。

（4）氣動(dòng)控制系統(tǒng)：主要構(gòu)件包括氣缸、電磁閥、氣動(dòng)閥，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程紅的低精度往返式運(yùn)動(dòng)，還具有排水功能。當(dāng)電磁閥收到PLC的操作指令后，通過(guò)將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為氣體通斷信號(hào)，從而使氣缸完成相應(yīng)的動(dòng)作。

3 影響離子清洗效果的主要因素

3.1 清洗劑溫度

這對(duì)清洗效果會(huì)產(chǎn)生較為明顯的影響。筆者通過(guò)在室溫、40℃、60℃的條件下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)60℃時(shí)清洗效果最佳，而室溫條件下最差。盡管一些溶劑的說(shuō)明書上表示無(wú)需加熱，但通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示加熱的效果會(huì)更好。

3.2 離心轉(zhuǎn)速

通過(guò)對(duì)離心旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分別將離心旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為50r/min、100r/min、200r/min、300r/min觀察清洗效果。結(jié)果顯示200r/min的條件下清洗效果最明顯。這表示在離心作用下速度越快，工件與溶劑間所形成的相對(duì)作用力也越大。但是速度過(guò)大所形成的離心力也過(guò)大，從而使整個(gè)系統(tǒng)搖晃，影響設(shè)備的正常工作。

3.3 噴淋的角度與壓力以及噴施方式

大功率的磁力泵的清洗效果更好，特別是在漂洗環(huán)節(jié)中更為重要。通過(guò)對(duì)噴嘴與水刀的實(shí)驗(yàn)顯示，水刀比噴嘴效果更好，由于噴嘴在噴淋時(shí)會(huì)出現(xiàn)霧化現(xiàn)象，造成噴淋壓力不足。水刀的清洗范圍更廣，更易將組件的每個(gè)角落都進(jìn)行均勻的漂洗。噴淋管進(jìn)水口的位置也是影響清洗效果的重要因素之一。噴管選擇從中部進(jìn)水比從下部進(jìn)水的清洗效果更明顯。

[1]岳軍，牛進(jìn)毅.離心清洗應(yīng)用于印制電路板的研究[J].電子工藝技術(shù)，2009，30（6）：330-333.

[2]張熙.離心清洗在印制電路板清洗中的應(yīng)用[J].電子工藝技術(shù)，2012，33（4）：222-225.

[3]石國(guó)麗.淺談?dòng)≈齐娐钒宓囊环N清洗工藝[J].低溫與超導(dǎo)，2012，40（6）：80-82.

Application of centrifugal cleaning technology in PCB cleaning

Wang Yingping
(Xi’an railway signal Co., Ltd.,Xi’an Shaanxi,710048)

Welding is a key step in the production of electronic equipment.After welding must be cleaned in order to ensure the reliability of electronic equipment, delaying its working life.This paper mainly introduces a kind of reliable cleaning technology, centrifugal cleaning technology, which can effectively remove PCB residue.

printed circuit board; centrifugal cleaning; flux