一種印制電路板超聲波清洗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種印制電路板超聲波清洗方法，其特征在于包括：采用氯仿浸泡印制電路板；確定超聲波強(qiáng)度，選擇超聲波頻率；確定清洗溫度；以及選擇清洗溶液和用量，并根據(jù)所選擇的強(qiáng)度、頻率、溫度以及清洗溶液和用量超聲波清洗印制電路板。本發(fā)明公開的印制電路板超聲清洗工藝使得焊后的印制電路板達(dá)到了高可靠性電子產(chǎn)品的清洗要求，簡化了合成工藝，保護(hù)環(huán)境，降低成本。
【專利說明】
一種印制電路板超聲波清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及印制板清洗領(lǐng)域，尤其涉及一種印制電路板優(yōu)化超聲清洗方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 印制電路板焊接后，一般都會或多或少地有助焊劑殘留物附在基板上。這些殘留 物會對基板造成不良的影響（如短路、漏電、腐蝕、接觸不良等）。給電子制造業(yè)帶來品質(zhì)上 的影響。在激烈的市場競爭中，產(chǎn)品的質(zhì)量往往是一個企業(yè)生存的根本。所以如何保證產(chǎn)品 質(zhì)量是每個企業(yè)所面臨的共同問題。而基板焊接后妥善處理，也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵之 一。所以一般情況對采用活性(RA)型助焊劑焊接的基板必須清洗，對采用中等活性(RM)助 焊劑在精度要求高的場合也必須清洗。復(fù)雜的印制電路板和少數(shù)印制電路板焊后的超聲清 洗一次性通過率偏低，但多次清洗會對電路板造成損傷，影響產(chǎn)品的可靠性。因此，尋找一 種合理的印制電路板焊后超聲清洗技術(shù)，成為我們的當(dāng)務(wù)之急。
[0003] 如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中處理焊接后印制電路板的方法流程圖，其中步驟SlOl為 包括有超聲波清洗;步驟Sl 02為干燥印制電路板，傳統(tǒng)方法中一般包括常溫干燥以及低溫 干燥兩種方法。采用現(xiàn)有的印制電路板清洗方法效率以及安全系數(shù)均較低。
[0004] 本發(fā)明從影響印制電路板焊后超聲清洗的相關(guān)因素及清洗工藝進(jìn)行研究，優(yōu)化超 聲清洗工藝參數(shù)和相關(guān)工藝條件，簡化超聲清洗工藝的同時保證超聲清洗質(zhì)量，從而徹底 解決研制生廣中的印制電路板焊后表面的白色殘留物和顆粒狀物質(zhì)，提尚超聲清洗的效率 和質(zhì)量。
[0005] 印制電路板清洗后會出現(xiàn)發(fā)白現(xiàn)象，說明板上的殘留物沒有清洗干凈。白的東西 一方面包含松香、聚合松香結(jié)晶體，另一方面也包含小分子有機(jī)酸的錫鹽和鉛鹽。使用超聲 波清洗并配有預(yù)熱裝置時，在清洗工藝均符合要求。超聲波發(fā)生器正常情況下，可能是清洗 溶液無法加熱使用，而氣溫較低、空氣濕度大，所以出現(xiàn)了清洗溶液清洗力不足，且造成電 路板洗后發(fā)白現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明公開一種合理的印制電路板焊后超聲清洗工藝，過程簡單，完整合理的分 析出了超聲清洗過程中的超聲波的強(qiáng)度、頻率、溫度及清洗溶液和用量，最終還制定了最佳 的超聲清洗工序，使得焊后印制電路板達(dá)到了高可靠性電子產(chǎn)品的清洗要求，簡化了合成 工藝，保護(hù)環(huán)境，降低成本。
[0007] 本發(fā)明公開了一種印制電路板超聲波清洗方法，其中包括:采用氯仿浸泡印制電 路板;確定超聲波強(qiáng)度;選擇超聲波頻率;確定清洗溫度；以及選擇清洗溶液和用量，并根據(jù) 所選擇的強(qiáng)度、頻率、溫度以及溶液超聲波清洗印制電路板。
[0008] 優(yōu)選的，所述超聲波強(qiáng)度是清洗超聲功率與印制電路板面積的比值。
[0009] 優(yōu)選的，超聲波強(qiáng)度不小于0.4W/cm2〇
[0010] 優(yōu)選的，包括干燥印制電路板，具體包括采用自然干燥或低溫烘干。
[0011]優(yōu)選的，氯仿浸泡印制電路的時間為2-6分鐘。
[0012]優(yōu)選的，超聲波的頻率為53KHz。
[0013]優(yōu)選的，清洗溫度為40~50°C。
[0014] 優(yōu)選的，清洗溶液采用氯仿加酒精，用量以清洗溶液高出印制電路板的基板0.5~ Icm0
【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)印制電路板清洗方法流程圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明實施例提供的印制電路板清洗方法流程圖。 具體實施例
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步更詳細(xì)的描述。顯然， 所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實 施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都 應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019] 本發(fā)明從影響印制電路板焊后超聲清洗的相關(guān)因素及相關(guān)清洗工藝進(jìn)行研究，主 要研究內(nèi)容如表1所示。從八方面進(jìn)行探索并提出合理的清洗工序，結(jié)合"小批量、多品種" 的產(chǎn)品進(jìn)行燒結(jié)和超聲清洗試驗，復(fù)雜組件進(jìn)行試驗，同時選取以往研制生產(chǎn)中不易清洗 的芯片進(jìn)行了清洗試驗，從芯片焊接到清洗后干燥，每一環(huán)節(jié)的影響因素都進(jìn)行試驗。
[0020] 表1超聲清洗研究內(nèi)容
[0021]
[0022]如上表1所示，本發(fā)明通過試驗研究超聲波強(qiáng)度、超聲波頻率、清洗溫度以及清洗 溶液和用量等四個方面的實驗來尋找最佳清洗方法。首先是超聲波的強(qiáng)度試驗，超聲波強(qiáng) 度即單位面積的超聲功率。超聲清洗的效果好壞取決于空化作用，但空化作用的產(chǎn)生與超 聲波強(qiáng)度有關(guān)，在通常情況下，在單位面積超過0.3W超聲功率時，空化作用明顯，可以達(dá)到 超聲清洗要求。本次試驗使用的超聲清洗機(jī)的最大功率是1000W，內(nèi)槽液體面積是42cm* 31cm=1302cm 2，超聲波強(qiáng)度=功率/液體面積，根據(jù)以上參數(shù)和公式可以得出不同超聲波 功率對應(yīng)的超聲強(qiáng)度的具體參數(shù)，如下表2所示：
[0023]表2不同超聲波功率對應(yīng)超聲波強(qiáng)度的具體參數(shù)
[0025] 從表2中可以發(fā)現(xiàn)，僅當(dāng)超聲功率為40%時，超聲波強(qiáng)度為0.307,小于超聲強(qiáng)度 0.4,即此時超聲空化作用不明顯；當(dāng)超聲功率不小于60%時，對應(yīng)的超聲波強(qiáng)度均大于 0.4，空化作用明顯能滿足清洗要求。由于超聲波強(qiáng)度越大，空化作用越明顯，清洗效果越 好。根據(jù)不同的清洗機(jī)型和清洗功率進(jìn)行計算，使超聲波強(qiáng)度大于〇.4W/cm 2。另外，根據(jù)不 同的清洗對象，來選擇適當(dāng)?shù)某暡◤?qiáng)度，超聲波強(qiáng)度過大對芯片有可能產(chǎn)生危害。
[0026] 其次，實驗超聲波頻率對印制電路板的影響。空化作用還與超聲波頻率有關(guān)，空化 的產(chǎn)生存在著一個最小的臨界幅度，即空化是隨著頻率的升高而降低的，低頻時易于激發(fā) 空化，空化作用的強(qiáng)度和清洗頻率是成反比的，頻率越低，空化作用越強(qiáng)，損傷可能越大;頻 率越高，空化作用越弱，損傷就可能越小。國外資料建議頻率在33KHz~66KHz，目前使用的 超聲清洗機(jī)的頻率有35KHz、40KHz、KHz三種，試驗使用了 35KHz、40KHz、53KHz三種頻率對印 制電路板進(jìn)行超聲清洗，三種頻率均能清洗干凈，為減少對印制電路板的損傷，應(yīng)選擇高頻 率53KHz。
[0027] 再次，清洗的溫度實驗發(fā)現(xiàn)溫度是影響清洗速度的重要因素，適當(dāng)?shù)靥岣咔逑慈?液溫度，可增加空化能力，縮短清洗時間。
[0028] 在一個實施例中，超聲清洗環(huán)節(jié)設(shè)置了五個不同的溫度梯度，清洗溫度過高時會 對電路板的可靠性產(chǎn)生一定的不良影響，因此，在兼顧清洗質(zhì)量和時間的基礎(chǔ)上，通過試驗 驗證將清洗溫度設(shè)置在15~60°C之間，在五種不同清洗溫度下進(jìn)行試驗，并檢測對應(yīng)的超 聲清洗效果，用五倍放大鏡檢查印制板組裝件表面的殘留物，得到如表3所示的清洗溫度與 離子殘留物的關(guān)系。根據(jù)印制板電路組件用途及要求不同，對清洗后的清潔度要求也不同， 但其潔凈度應(yīng)符合SJ20896-2003,印制電路組件的潔凈度分級和潔凈度等級離子污染物 (NaCl )p/(yg · cm_2) 1~1 · 5尚可靠電子產(chǎn)品Π 1 · 5~3 · 0耐用電子產(chǎn)品ΙΠ 3 · 0~5 · 0-般電 子產(chǎn)品。從試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，清洗溫度在40~50°C之間，超聲清洗效果較明顯，清洗后印 制電路板符合高可靠電子產(chǎn)品的要求。
[0029] 表3清洗溫度與清洗效果對應(yīng)的關(guān)系
[0030]
[0031 ]最后，本發(fā)明的實施例中實驗了清洗溶液和用量對印制電路的影響研究。首先選 擇清洗溶液：目前常規(guī)的清洗方式是先氯仿清洗一次、再酒精清洗兩次，在試驗中使用采用 丙三醇代替氯仿，但清洗效果不明顯，此外用丙酮和酒精1:2的混合液代替氯仿，部分芯片 清洗效果較差，建議維持原清洗液:氯仿和酒精。表4所示為不同清洗方案實驗結(jié)果。
[0032]表4不同清洗方案實驗結(jié)果
[0033]
[0034] 另外不同的清洗溶液使用量體現(xiàn)出的效果也不盡相同。試驗中選用了三組清洗液 用量進(jìn)行試驗:一組清洗液液面與印制電路板齊平，二組清洗液液面高出印制電路板〇 . 5~ lcm，三組清洗液液面高出印制電路板1~3cm。試驗發(fā)現(xiàn)二組和三組清洗效果無差異，一組 清洗效果略微偏差，芯片邊緣有輕微的酒精印跡。
[0035]理論上上來說:溶劑過少，只是剛剛蓋過殼體，這其實和空振差不多，不僅不能發(fā) 揮超聲波的作用，相反可能損傷印制電路板上的芯片和元器件;溶劑過多，清洗效果不變， 但成本提高。實驗發(fā)現(xiàn)清洗液液面高出基板或金屬基座0.5~I cm最佳。
[0036]圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的實施例清洗印制電路板的方法流程圖。通過采用實驗中 參數(shù)結(jié)合本發(fā)明的清洗方法，使得焊后印制電路板達(dá)到了高可靠性電子產(chǎn)品的清洗要求， 簡化了合成工藝，保護(hù)環(huán)境，降低成本。步驟S201，首先將焊接后的印制電路板浸泡在一定 配比的氯仿溶液中，配比可以采用實驗中最佳配比方式，比如采用氯仿單獨(dú)浸泡印制電路 板2-6分鐘。步驟S102,采用超聲波清洗印制電路板，主要包括確定超聲波強(qiáng)度、超聲波頻 率、選擇清洗溫度以及清洗溶液和溶液用量。為獲取最佳的超聲波清洗效果可以參考上述 實驗中獲取的最佳參數(shù)來實施。比如超聲波強(qiáng)度選擇成0.4W/cm 2，且頻率在53KHz為最佳。 最后執(zhí)行步驟S103，干燥印制電路板，可以采用自然干燥或者低溫烘干。
[0037]通過本發(fā)明公開的印制電路板焊后超聲清洗工藝，過程簡單，完整合理的分析出 了超聲清洗過程中的超聲波的強(qiáng)度、頻率、溫度及清洗液的選擇和用量，最終還制定了最佳 的超聲清洗工序，使得焊后印制電路板達(dá)到了高可靠性電子產(chǎn)品的清洗要求，簡化了合成 工藝，保護(hù)環(huán)境，降低成本。
[0038]以上所揭露的僅為本發(fā)明實施例中的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā) 明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種印制電路板超聲波清洗方法，其特征在于包括： 采用氯仿浸泡印制電路板； 確定超聲波強(qiáng)度； 選擇超聲波頻率； 確定清洗溫度；以及 選擇清洗溶液和用量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板超聲波清洗方法，其特征在于所述超聲波強(qiáng)度是 清洗超聲功率與印制電路板面積的比值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的印制電路板超聲波清洗方法，其特征在于超聲波強(qiáng)度不小于 0.4ff/cm2〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板超聲波清洗方法，還包括干燥印制電路板。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的印制電路板超聲波清洗方法，具體包括采用自然干燥或低溫 烘干。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板超聲波清洗方法，其特征在于采用氯仿浸泡印制 電路的時間為2 -6分鐘。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板超聲波清洗方法，其特征在于，超聲波的頻率為 53KHz〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板超聲波清洗方法，其特征在于，清洗溫度為40~50 cC。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板超聲波清洗方法，其特征在于，清洗溶液采用氯仿 加酒精，用量為清洗溶液高出印制電路板的基板〇. 5~lcm。
【文檔編號】B08B3/08GK105921459SQ201610413889
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】呂瀟雅, 馬乾力, 王丹
【申請人】深圳市微納集成電路與系統(tǒng)應(yīng)用研究院