PCB 技术的水基和半水基清洗

一、水基清洗

1.1 水基清洗工艺

水基清洗工艺使用水作为清洗介质。为提高清洗效果，可在水中加入少量表面活性剂、清洗助剂、缓蚀剂等化学药品（一般为2%～10%）。此外，还可根据印制电路板不同污染类型的具体情况，作为水基清洗剂的添加剂，使其清洗范围更广。水基清洗剂对水溶性污垢有很好的溶解作用，与加热、刷洗、喷淋、超声波清洗等物理清洗方法相结合，可以达到更好的清洗效果。在水性清洗剂中加入表面活性剂，可以大大降低水的表面张力，增强水性清洗剂的渗透和铺展能力，更好地渗透到紧密排列的电子元器件的缝隙中，从而清洗渗出的污垢进入印刷电路板基板的内部。

pcb board

水的溶解和表面活性剂的乳化分散作用也可用于去除合成活性焊剂的残留。不仅能溶解去除各种水溶性污垢，还能去除合成树脂、油脂等非水溶性污垢。使用松香基助焊剂或水基清洗剂时，应加入适当的皂化剂。皂化剂是一种化学物质，用于清洗印制电路板时，将松香中的松香酸、油中的脂肪酸和其他有机酸皂化，生成水溶性脂肪酸盐（皂）。这是许多清洁剂中的常见成分，用于清洁印刷电路板上的助焊剂和油脂。皂化剂通常是强碱性无机物，如氢氧化钠、氢氧化钾等，也可以是碱性有机物，如单乙醇胺。一般来说，市售皂化剂中还含有有机溶剂和表面活性剂成分，用于清洗和去除不能发生皂化反应的残留物。皂化剂可能会腐蚀PCB上的铝、锌等金属，特别是在清洗温度高、清洗时间长的情况下。因此，应在配方中加入缓蚀剂。但需要注意的是，带有碱性敏感元件的印制电路板不宜用含有皂化剂的水性清洁剂清洗。

在水基清洗的PCB工艺中，如果配合超声波清洗，利用超声波传播过程中产生的大量微小气泡的“孔洞效应”，可以有效去除电子接线板上的不溶性污垢在清洗液中。考虑到PCB、电子元器件和超声波的兼容性要求，用于PCB清洗的超声波频率一般在40KHz左右。

水基清洗过程包括清洗、漂洗和干燥。先用浓度为2%～10%的水基清洗剂结合加热、刷洗、喷淋、超声波清洗等物理清洗方法对印制电路板进行分批清洗，然后用清水漂洗。纯水或离子水（去离子水）2-3次，最后用热风吹干。水基清洗的高成本是由于需要使用纯净水进行漂洗。虽然优质的水质是清洗质量的可靠保证，但在某些情况下，先用电导率为5um·cm的低成本去离子水进行漂洗，再用电导率为18um的高纯去离子水进行漂洗 · cm用于漂洗一次。

二、半水基清洗

2.1 半水性清洗剂

有机溶剂和表面活性剂通常存在于半水基清洁剂的成分中。例如，最早用于PCB清洗的EC-7半水基清洗剂，是由萜烯烃类溶剂和表面活性剂组成。大多数半水基清洁剂的配方中也含有水。但由于水份较多（仅5%～20%），半水性溶剂与溶剂型清洗剂一样，是透明、均匀的溶液。与一般的溶剂型清洁剂不同，半水性清洁剂所用的有机溶剂沸点较高，挥发性低，因此不需要像溶剂型清洁剂那样在密闭环境中进行清洁。另外，在清洗过程中不必经常更换清洗剂，适当补充清洗剂的用量即可。配制印制电路板清洗用半水性清洗剂的有机溶剂主要有萜烯类和石油烃类溶剂、乙二醇醚、N-甲基吡咯烷酮等，根据原料的污染情况选择溶剂种类，如印刷电路板和电子元件，以及焊接过程中使用的助焊剂类型。

2.2 半水洗工艺

它还包括三个过程：清洁、漂洗和干燥。超声波清洗常与清洗工艺配合使用，以提高清洗效果，减少清洗时间。由于使用超声波会使清洗剂的温度升高，因此要严格控制清洗温度，不能超过清洗液的闪点（一般清洗温度控制在70℃以下）。在清洗和漂洗工序之间增加了一个乳液回收槽，半水基清洗液中的有机溶剂浓度非常高。清洗后，印制电路板表面仍会有较多的清洗液。如果将清洗后的印制电路板直接放入水漂液中，印制电路板表面的有机溶剂会污染漂洗水，大大增加后续水处理工序的负荷，含有乳化剂和在清洗和漂洗工序之间加入水溶剂，通过乳化分散将印制电路板表面的有机溶剂从印制电路板表面去除。该乳化回收装置利用过滤器和油水分离装置将有机溶剂和污垢沉淀分离回收，由于进入清洗槽的印制电路板表面有机溶剂很少，负载漂洗过程和废水处理减少。然后用去离子水冲洗2-3次，去除污垢。由于半水基清洗以水为漂洗剂，因此存在与水基清洗相同的干燥困难，需要采取类似的措施来提高干燥速度。

2.3 半水基清洗工艺优缺点

半水基清洗工艺的优点是：对各种PCB焊接工艺适应性强，使用半水基清洗工艺无需改变原有焊接工艺；它的清洁能力比较强，可以同时去除水溶性污垢和油渍；它与大多数金属和塑料材料具有良好的相容性。与溶剂型清洗剂相比，不易挥发。使用过程中蒸发损失小的是：与水基清洗一样存在需要用纯水漂洗、干燥困难、废水处理量大等问题。半水基清洗工艺需要占地面积大，设备一次性投资大，尤其是在线清洗机。由于半水性清洗剂含有较多的有机溶剂，因此需要增加对有毒溶剂的防护、防火防爆等安全措施。而且半水性清洗剂不能像溶剂清洗剂一样通过蒸馏回收，PCB生产成本高。