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酸的錫鹽和鉛鹽。使用超聲 波清洗并配有預熱裝置時，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)方案作進一步更詳細的描述。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)清洗工藝進行研究，主 要研究內(nèi)容如表1所示。從八方面進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)品進行燒結(jié)和超聲清洗試驗，復雜組件進行試驗，同時選取以往研制生產(chǎn)中不易清洗 的芯片進行了清洗試驗，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。首先是超聲波的強度試驗，超聲波強 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，可以達到 超聲清洗要求。本次試驗使用的超聲清洗機的最大功率是1000W，內(nèi)槽液體面積是42cm* 31cm=1302cm 2，超聲波強度=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)超聲波強度的具體參數(shù)
[0025] 從表2中可以發(fā)現(xiàn)，僅當超聲功率為40%時，超聲波強度為0.307,小于超聲強度 0.4,即此時超聲空化作用不明顯；當超聲功率不小于60%時，對應(yīng)的超聲波強度均大于 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)不同的清洗機型和清洗功率進行計算，使超聲波強度大于〇.4W/cm 2。另外，根據(jù)不 同的清洗對象，來選擇適當?shù)某暡◤姸龋暡◤姸冗^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?？栈饔眠€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，空化作用的強度和清洗頻率是成反比的，頻率越低，空化作用越強，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?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