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电路板焊接清洗剂的种类
电路板焊接后需要清洗掉表面残留的助焊剂、松香、焊渣、油墨等物质,用于此目的的清洗剂种类较多。
水基清洗剂:
这是以水为清洗介质的清洗剂,为提高清洗效果,会在水中添加少量的表面活性剂、洗涤助剂、缓蚀剂等化学物质(一般含量在2%-10%)。水基清洗剂对水溶性污垢有很好的溶解作用,再配合加热、刷洗、喷淋喷射、超声波清洗等物理清洗手段,能取得更好的清洗效果。例如在清洗印刷电路板上的助焊剂、油脂的清洗剂中,常见添加皂化剂成分,它能与松香中的松香酸、油脂中的脂肪酸等有机酸发生皂化反应,生成可溶于水的脂肪酸盐(肥皂)。不过,皂化剂可能对印刷电路板上的铝、锌等金属产生腐蚀,特别是在清洗温度比较高、清洗时间比较长时很容易使腐蚀加剧,所以在配方中应添加缓蚀剂。并且对于碱性物质敏感的元器件的印制电路板不宜使用含皂化剂的水基清洗剂清洗。水基清洗工艺流程包括清洗、漂洗、干燥三个工序,需要使用纯水进行漂洗,这是造成水基清洗成本很高的原因。它适用于大批量印制电路板制造行业作为清洁电路板的方式,优点是成本较低,清洗剂和水的成本低廉,清洗洁净度基本可以满足使用要求;缺点是水资源浪费量大、环境污染、热能能耗高,效率低、需大面积设备线,初期投入费用巨大,厂址选址难。
有机溶剂清洗剂:
碳氢化合物溶剂:例如乙醇、石油醚、天那水等都属于碳氢溶剂清洗剂。适合中小批量电路板设备化清洗及人工小批量清洗方案,优点是清洗能力较强,效率高,无水污染、设备暂地面积小,清洗洁净度等级达优良级。但碳氢化合物清洗剂需要满足在机器和环境上的防火规范,还需考虑挥发性有机化合物的防漏。
卤化溶剂和氟化溶剂:在大多数PCBA线路板清洗应用中的溶剂清洗剂中,卤化溶剂和氟化溶剂曾被使用,但由于环保问题不建议使用,存在排放上的遏制、可燃性、毒性,和地方法规等限制。
半水基清洗剂:在半水基清洗剂的组分中一般都有有机溶剂和表面活性剂,如最早使用在印制电路板清洗的EC - 7半水基清洗剂就是由萜烯类碳氢溶剂与表面活性剂组成的。在大多数半水基清洗剂的配方中还含有水,但由于水的含量较少(仅占5%-20%),从外观看半水基溶剂与溶剂清洗剂一样都是透明、均匀的溶液。与一般溶剂清洗剂不同的是半水基清洗剂使用的有机溶剂的沸点比较高,所以挥发性低不必像溶剂清洗剂那样在封闭环境下进行清洗,而且在清洗过程中不须经常更换清洗剂只须适当补充清洗剂量即可。其清洗工艺流程也包括清洗、漂洗、干燥三个工序,清洗工序往往配合使用超声波清洗以提高清洗效果减少清洗时间,由于使用超声波会提高清洗剂温度,所以需要注意严格控制好清洗温度,不得超过清洗液的闪点(一般清洗温度控制在70℃以下)。在清洗和漂洗工序之间加有一个乳化回收池,因为半水基清洗液中含有的有机溶剂浓度很高,在清洗后仍会有较多的清洗液沾在印制电路板表面,如果清洗后的印制电路板直接放到水漂洗液中,沾在印制电路板表面上的有机溶剂就会将漂洗水污染,大大增加后面水处理工序的负荷,而乳化回收装置可把沾在印制电路板表面上的有机溶剂通过乳化分散的方式从印制电路板表面剥除,并可在这个装置中利用过滤器和油水分离装置,把有机溶剂和污垢沉淀分离并回收,再用去离子水漂洗2 - 3次即可把污垢去除干净。由于半水基清洗是用水做漂洗剂,所以存在与水基清洗相同的干燥难问题,需要采用类似的多种措施提高烘干速度。
水基清洗剂的特点:
水资源浪费量大,由于需要多次漂洗,并且漂洗过程要求使用纯水或离子水,大量的水在这个过程中被消耗。
存在环境污染风险,一方面是因为添加的化学物质可能会对环境造成污染,如果处理不当,这些化学物质可能流入自然水体或土壤中;另一方面,清洗后的废水如果未经有效处理直接排放,其中含有的污染物会对环境产生不良影响。
热能能耗高,在清洗过程中,可能需要对水基清洗剂进行加热以提高清洗效果,这就需要消耗大量的热能。同时,干燥过程也需要消耗能量,因为水的蒸发需要热量。
效率低,整个清洗过程包括清洗、漂洗、干燥等多个工序,耗时较长,而且每个工序都需要一定的时间来保证效果,相比一些有机溶剂清洗剂,其清洗效率较低。
需大面积设备线,初期投入费用巨大,厂址选址难。由于水基清洗涉及到水的供应、处理和排放等问题,需要较大的场地来安置设备,而且设备的投资成本较高,对厂址的选择也有一定要求,例如需要靠近水源并且有完善的污水处理设施等。
成本优势明显,主要成分是水,添加的其他化学物质如表面活性剂、洗涤助剂、缓蚀剂等含量较少,所以总体成本较低。例如在大规模的印制电路板制造企业,如果对成本控制要求较高,水基清洗剂是比较好的选择。
对水溶性污垢的溶解能力强,这是因为水本身就是一种良好的溶剂,能够溶解许多极性物质。像电路板焊接过程中产生的一些水溶性助焊剂残留等污垢,水基清洗剂能有效去除。
配合多种物理清洗手段效果好。如在加热的情况下,分子运动加快,清洗剂的活性增强;刷洗可以直接去除一些附着较牢的污垢;喷淋喷射能使清洗剂到达电路板的各个角落;超声波清洗可以深入到紧密排列的电子元器件之间的缝隙之中,将渗入到印制电路板基板内部的污垢清洗除。
优点方面:
缺点方面:
有机溶剂清洗剂的特点:
优点:
缺点:
有机溶剂含量高,清洗效果较好,能够有效去除电路板上的污垢。由于含有有机溶剂,它对一些油污、松香等非水溶性污垢有较好的溶解能力。
挥发性低,不必像一般溶剂清洗剂那样在封闭环境下进行清洗,在开放或半开放的环境中也能进行清洗操作,降低了对清洗设备的封闭性要求。
在清洗过程中不须经常更换清洗剂只须适当补充清洗剂量即可,这是因为其有机溶剂的沸点比较高,在清洗过程中损失较少,从一定程度上节约了清洗剂的使用量和成本。
清洗和漂洗工序之间需要特殊处理,因为清洗后电路板表面沾有较多有机溶剂,直接漂洗会污染漂洗水,增加水处理工序负荷,所以需要在中间增加乳化回收装置来处理有机溶剂。
存在干燥难的问题,与水基清洗类似,由于使用水做漂洗剂,干燥过程比较困难,需要采用多种措施来提高烘干速度,这也在一定程度上影响了清洗效率。
优点:曾经具有较好的清洗性能,对一些特殊的污垢或者在特定的清洗需求下,卤化溶剂和氟化溶剂能够表现出较好的溶解性和清洗效果。
缺点:由于环保问题不建议使用,这些溶剂可能会破坏大气臭氧层,如CFC - 113是一种曾被用于清洗印制电路板的有机溶剂,但由于对大气臭氧层有破坏作用,已经被禁用。同时,还存在排放上的遏制、可燃性、毒性,和地方法规等限制,例如在一些地区,对卤化溶剂和氟化溶剂的使用、排放有严格的法律规定,限制了其在电路板清洗中的应用。
优点:
缺点:
清洗能力较强,能够有效去除电路板上的各种污垢,包括助焊剂、松香、焊渣等。对于一些比较顽固的污垢,碳氢化合物溶剂的溶解性较好,可以快速将其溶解并去除。
效率高,相比水基清洗剂,其清洗过程相对简单,不需要像水基清洗那样进行多次漂洗等复杂工序,能够在较短的时间内完成清洗任务。
无水污染,因为不涉及大量的水使用和排放,所以不会产生水污染问题,这对于一些对水资源管理严格或者水资源缺乏的地区非常有利。
设备暂地面积小,由于不需要庞大的水处理设备等,有机溶剂清洗设备相对紧凑,占用的场地面积较小。
清洗洁净度等级达优良级,能够满足较高的清洁度要求,对于一些对电路板清洁度要求较高的电子产品,如精密电子仪器等,碳氢化合物溶剂能够提供较好的清洗效果。
需要满足在机器和环境上的防火规范,碳氢化合物溶剂大多具有可燃性,在使用过程中如果遇到火源可能会引发火灾,所以在设备的设计和使用环境上需要采取防火措施,如使用防火设备、保持通风良好等。
要考虑挥发性有机化合物的防漏,挥发性有机化合物(VOCs)对环境和人体健康有一定危害,如果发生泄漏,不仅会造成清洗剂的浪费,还会对周围环境和操作人员健康产生不良影响。
碳氢化合物溶剂特点:
卤化溶剂和氟化溶剂特点:
半水基清洗剂的特点:
成分区别:
水基清洗剂是以水为主体,添加少量的表面活性剂、洗涤助剂、缓蚀剂等化学物质。例如其中的皂化剂是一种特殊成分,可与某些污垢发生皂化反应。而有机溶剂清洗剂则以有机溶剂为主要成分,如碳氢化合物溶剂(乙醇、石油醚等)、卤化溶剂和氟化溶剂(虽然因环保问题受限但成分不同)以及半水基清洗剂中的萜烯类碳氢溶剂等。半水基清洗剂还含有表面活性剂并且水占一定比例(5% - 20%)。
清洗原理区别:
水基清洗剂主要依靠水的溶解作用以及添加成分的协同作用。如表面活性剂可降低水的表面张力,使清洗剂能够深入到电路板的微小缝隙中,对污垢进行乳化、分散等作用后去除。有机溶剂清洗剂则是利用有机溶剂对污垢的溶解性,像碳氢化合物溶剂能够溶解许多非极性的污垢,如松香、油脂等。半水基清洗剂结合了有机溶剂和水的特点,有机溶剂先对污垢进行溶解,然后在乳化回收过程中借助水的作用将污垢去除。
适用范围区别:
水基清洗剂适用于大批量印制电路板制造行业,因为其成本较低,但对设备和场地等有一定要求。有机溶剂清洗剂中的碳氢化合物溶剂适合中小批量电路板设备化清洗及人工小批量清洗方案,卤化溶剂和氟化溶剂虽曾用于特殊清洗需求但现在受限制较多。半水基清洗剂在一些对有机溶剂要求挥发性低、不需要频繁更换清洗剂的场合较为适用。
环保性能区别:
水基清洗剂虽然存在水资源浪费和可能的环境污染风险,但相比卤化溶剂和氟化溶剂,对臭氧层无破坏作用。有机溶剂清洗剂中的碳氢化合物溶剂存在挥发性有机化合物的排放和防火等环境与安全问题,而卤化溶剂和氟化溶剂由于对臭氧层破坏等严重环保问题不被提倡使用。半水基清洗剂相对来说在有机溶剂挥发性控制方面有一定优势,但由于含有有机溶剂也需要注意相关的环保问题。
清洗成本区别:
水基清洗剂的成本主要在清洗剂本身和水,以及设备的投入上。由于需要纯水漂洗和大面积设备,初期投入大,但清洗剂和水的单价较低。有机溶剂清洗剂中碳氢化合物溶剂的成本除了清洗剂本身,还有防火、防漏等安全措施方面的投入。卤化溶剂和氟化溶剂由于受法规限制,在使用、处理等方面成本较高。半水基清洗剂的成本包括有机溶剂、表面活性剂以及特殊处理设备(如乳化回收装置)等方面的投入。
针对不同焊接工艺的差异:
在波峰焊后的电路板清洗中,如果使用了无机助焊剂(这种助焊剂清洁效果好但腐蚀性强),可能需要使用具有强清洗能力且能防止腐蚀再次发生的清洗剂。例如一些专业的水基清洗剂,通过添加合适的缓蚀剂来在清洗后保护电路板表面。而对于表面贴焊后的电路板,由于焊接过程中使用的助焊剂类型可能不同,如松香基助焊剂残留,可能更适合使用有机溶剂清洗剂,像碳氢化合物溶剂能较好地溶解松香残留物。
针对不同电路板材质的差异:
对于刚性电路板,可能承受清洗的能力较强,一些具有较强清洗能力但可能对材质有一定影响的清洗剂(如在严格控制下的卤化溶剂或氟化溶剂)如果处理得当也可以使用。然而对于柔性电路板,需要选择温和、低腐蚀性的清洗液,以确保其柔韧性和可靠性。例如专门为柔性电路板设计的水基清洗剂,会在配方上避免使用对柔性材料有不良影响的化学物质,并且在清洗工艺上也会采用较为温和的条件,如较低的清洗温度、较弱的超声功率等。
针对不同污染物的差异:
如果电路板上的污染物主要是松香、油脂等非极性物质,那么有机溶剂清洗剂会更有效,像碳氢化合物溶剂可以快速溶解这些物质。但如果是水溶性的助焊剂残留、汗迹等极性污染物,水基清洗剂的效果可能更好。专业的清洗剂会根据主要污染物的类型进行针对性的配方设计,例如一些针对含有多种污染物的电路板的复合型清洗剂,会同时具备溶解不同类型污染物的成分。
在清洗工艺要求上的差异:
对于一些要求高洁净度的电路板,如用于航空航天、高端医疗设备的电路板,专业的清洗剂在清洗工艺上会有更严格的要求。可能需要采用多道清洗工序,如先进行粗洗去除大部分污垢,再进行精洗确保达到极高的洁净度标准。并且在清洗设备上也有特殊要求,例如使用高精度的超声波清洗设备,能够精确控制超声频率和功率,以确保清洗效果的同时不会对电路板造成损伤。而对于一些普通消费电子的电路板清洗,清洗工艺相对简单,对清洗剂的要求更多是在成本和基本清洗效果方面。
合明科技:
该品牌在电路板清洗方面有多年的经验,专注于水基清洗剂20多年。其水基清洗剂具有材料兼容性强,干净度好,不发白,清洗负载能力高,使用寿命长,无卤环保安全等特点,适用于多种PCBA清洗工艺,如汽车电子ECU电路板清洗、半导体封测清洗等多种电路板清洗场景。合明科技的产品体现了水基清洗剂在满足多种复杂电路板清洗需求方面的优势,尤其是在对环保和材料兼容性要求较高的领域表现突出。
其他品牌(未提及具体名称的常见品牌):
在市场上还有众多其他品牌的电路板清洗剂。一些品牌可能侧重于有机溶剂清洗剂,这些产品可能在清洗速度和对某些特定污垢(如松香等)的溶解性上有优势,但可能需要在防火、防漏和环保方面进行更多的考虑。例如一些普通的碳氢化合物溶剂清洗剂品牌,其产品可能在中小批量电路板清洗中应用广泛,但由于没有特殊的配方改进,可能在对某些特殊材质电路板的兼容性上存在不足。还有一些品牌可能在半水基清洗剂方面有自己的特色产品,在挥发性控制、清洗效果维持等方面进行优化,但在干燥处理方面可能需要用户有更多的配套措施。不同品牌在产品定位、适用场景、环保性能、清洗效果等方面存在差异,用户需要根据自身的电路板清洗需求、成本预算、环保要求等因素综合选择合适的品牌和产品。