離心清洗技術在印制電路板清洗中的應用

王英平

(西安鐵路信號有限責任公司，陜西西安，710048)

離心清洗技術在印制電路板清洗中的應用

王英平

(西安鐵路信號有限責任公司，陜西西安，710048)

焊接屬電子設備生產過程中的一個關鍵步驟。焊接后必須進行清洗才能確保電子設備的可靠性，延緩其工作壽命。本文重點介紹了一種離心清洗技術，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 污染物的種類與來源

印制電路板表面的污染物主要來自PCB制作與儲運、元器件制作與儲運、組件裝聯過程中所形成的污染[1]。就印制電路組件來說，所謂污染物是指元器件或組件的相關理化性質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

2.1 離心清洗的特點

離心清洗技術是借助離心力來清洗電子電路元件、精密部件以及半導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不會使元器件受損。

離心清洗技術的工作原理是在密封的工藝處理腔內由電機帶動元器件做旋轉與上下運動。工藝處理腔內的溶液清洗劑會產生離心力，進而作用于電路板上的污物。這樣污物在離心力的作用下會逐漸被分離出來，達到清洗的目的。當浸泡在清洗溶液中的組件開始旋轉時，元器件下層空間與施力方向均在一個平面上[2]。在旋轉過程中所形成的離心力與復合向心力會讓待洗組件的周圍便會充斥著很多清洗溶液混合物。隨著旋轉方向的不斷改變，溶液清洗劑會流向各個方向，這些力會共同作用于污物上，使其迅速被溶解沖刷掉。當完成清洗后，旋轉組件離開溶液后，推進液體進入元器件底部空間的作用力還會將組件上面的液體甩干。隨后在熱空氣中旋轉組件，從而將殘留物清除干凈。

2.2 離心清洗設備

2.2.1 提升與旋轉系統設計

提升系統的工作原理是由氣缸帶動，運動模式為快進-慢進-慢退-快退。氣缸上下運動時有防護罩與限位裝置對待洗組件進行安全防護。當裝好組件后會迅速往下移動，在快要靠近清洗腔體端面時開始減速，以確保緩慢壓緊。由于清洗腔內安有環形密封圈，能避免旋轉過程中液體發生外濺。旋轉系統使用的是交流伺服電機，可調整組件轉速。傳動裝置為齒數比不同的同步帶，能減少噪音與振動，確保傳動的平穩性。轉軸的軸承座內兩側安裝了成對的向心球軸承，以確保系統的剛性。

2.2.2 噴淋與過濾系統設計

為提高噴淋的均勻性，噴嘴在清洗腔體內呈環形分布。扇形噴嘴具有極強的噴射力，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準角扇形兩種結構。根據噴嘴間隔排布的對比研究與不同方向的對比研究，結合實驗確定最科學的角度與排列方式。對噴淋溶液的加熱是通過在線式加熱器完成的，因此，必須選擇最優的材質，在保證最佳潔凈度的同時還應確保加熱溫度的均勻性。

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

2.2.3 控制系統設計

（1）整套控制系統以一臺可編程控制器（PLC）為中心，用于控制各部件的工作狀態。觸摸屏為人機界面，氣缸與電機屬于清洗組件的執行機構。

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

（3）程序控制：根據生產工藝標準，利用觸摸屏與PLC進行編程設計。控制模式分為兩種，手動與自動。手動模式多用于檢修與實驗。在自動模式下只需人工完成上料與下料操作，設備會自動運行完成清洗與烘干處理。對于清洗槽的工藝清洗時間及相關的參數均可通過觸摸屏進行設置。該系統能夠編譯、存儲多個清洗工藝程序，用戶可自行修改或存儲。

（4）氣動控制系統：主要構件包括氣缸、電磁閥、氣動閥，可實現系統運行過程紅的低精度往返式運動，還具有排水功能。當電磁閥收到PLC的操作指令后，通過將電信號轉化為氣體通斷信號，從而使氣缸完成相應的動作。

3 影響離子清洗效果的主要因素

3.1 清洗劑溫度

這對清洗效果會產生較為明顯的影響。筆者通過在室溫、40℃、60℃的條件下開展實驗發現60℃時清洗效果最佳，而室溫條件下最差。盡管一些溶劑的說明書上表示無需加熱，但通過實驗結果顯示加熱的效果會更好。

3.2 離心轉速

通過對離心旋轉速度進行實驗研究，分別將離心旋轉速度設為50r/min、100r/min、200r/min、300r/min觀察清洗效果。結果顯示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作用力也越大。但是速度過大所形成的離心力也過大，從而使整個系統搖晃，影響設備的正常工作。

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，特別是在漂洗環節中更為重要。通過對噴嘴與水刀的實驗顯示，水刀比噴嘴效果更好，由于噴嘴在噴淋時會出現霧化現象，造成噴淋壓力不足。水刀的清洗范圍更廣，更易將組件的每個角落都進行均勻的漂洗。噴淋管進水口的位置也是影響清洗效果的重要因素之一。噴管選擇從中部進水比從下部進水的清洗效果更明顯。

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

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

[3]石國麗.淺談印制電路板的一種清洗工藝[J].低溫與超導，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