Là thành phần cơ bản cốt lõi của các thiết bị điện tử, chất lượng và hiệu suất của bảng mạch in đóng vai trò quyết định đến độ ổn định và tuổi thọ của toàn bộ sản phẩm. cácquy trình làm sạch bảng mạch in, như một mắt xích quan trọng để đảm bảo chất lượng bảng mạch in, đóng vai trò không thể thiếu trong toàn bộ quá trình sản xuất.
Tầm quan trọng của việc làm sạch bảng mạch in
Trong quá trình sản xuất, bảng mạch in cần phải trải qua nhiều quy trình phức tạp như hàn, phủ và lắp. Trong các quá trình này, bề mặt của bảng mạch in rất dễ bị ảnh hưởng bởi các chất ô nhiễm khác nhau, điều này không chỉ làm hỏng bề ngoài mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất điện của nó.
Ảnh hưởng đến hiệu suất điện
Sự hiện diện của các chất ô nhiễm có thể làm thay đổi tính chất điện của bề mặt bảng mạch in. Ví dụ, các thành phần ion trong dòng dư có thể làm giảm điện trở bề mặt, dẫn đến sự cố ngắn mạch; Các chất ô nhiễm không phải ion như bụi và vết dầu có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của việc truyền tín hiệu, gây ra các vấn đề như méo và nhiễu tín hiệu, đặc biệt là trong các mạch-tần số cao và các thiết bị điện tử chính xác, nơi tác động này nghiêm trọng hơn.
Giảm độ tin cậy
Bảng mạch in đã hoạt động lâu ngày nếu trên bề mặt còn sót lại các chất ô nhiễm có thể gây ra phản ứng ăn mòn dưới tác động của các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm. Ví dụ, các chân hoặc mạch kim loại sẽ dần bị rỉ sét và ăn mòn dưới sự ăn mòn của các chất ô nhiễm và hơi ẩm, dẫn đến kết nối điện kém và thậm chí là hở mạch, rút ngắn đáng kể tuổi thọ của bảng mạch in và giảm độ tin cậy của sản phẩm.
Không đáp ứng được tiêu chuẩn ngành và yêu cầu của khách hàng
Trong ngành công nghiệp điện tử, đặc biệt là trong quân sự, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác đòi hỏi độ tin cậy cực cao, cũng như ngành điện tử tiêu dùng tập trung vào hình thức và chất lượng sản phẩm, có những tiêu chuẩn nghiêm ngặt về độ sạch của bảng mạch in. Nếu việc làm sạch bảng mạch in không đạt tiêu chuẩn, sản phẩm sẽ không vượt qua được cuộc kiểm tra chất lượng liên quan và không thể đáp ứng mong đợi của khách hàng về chất lượng sản phẩm. Trong trường hợp nghiêm trọng có thể dẫn đến thu hồi sản phẩm và gây thiệt hại lớn cho doanh nghiệp.
Quy trình và đặc điểm làm sạch bảng mạch in phổ biến
Quy trình làm sạch dựa trên nước
Nguyên tắc quy trình: Nước được sử dụng làm môi trường làm sạch chính và các chất hoạt động bề mặt, chất phụ gia, chất ức chế ăn mòn, chất chelat và các thành phần khác được thêm vào nước để tạo thành chất làm sạch-gốc nước. Các chất tẩy rửa gốc nước tận dụng khả năng hòa tan của nước và tác dụng đa dạng của các chất phụ gia như nhũ hóa, phân tán và xà phòng hóa để loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi bề mặt bảng mạch in. Ví dụ, chất hoạt động bề mặt có thể làm giảm sức căng bề mặt của nước, giúp nước dễ dàng xâm nhập giữa các chất ô nhiễm và bề mặt bảng mạch in, đồng thời nhũ hóa và phân tán các chất ô nhiễm trong nước; Chất ức chế ăn mòn có thể ngăn nước ăn mòn các thành phần kim loại trên bảng mạch in.
Ưu điểm của quy trình: Quy trình làm sạch bằng nước-có độ an toàn cao, nước không cháy hoặc nổ, về cơ bản là không-độc hại và ít gây hại cho người vận hành cũng như môi trường. Hơn nữa, thành phần công thức của chất tẩy rửa gốc nước-có mức độ tự do cao và có thể được điều chỉnh theo các loại chất ô nhiễm và vật liệu bảng mạch in khác nhau. Chúng có tác dụng làm sạch tốt đối với cả chất ô nhiễm phân cực và không{5} phân cực, đồng thời có phạm vi làm sạch rộng. Ngoài ra, nước, như một dung môi tự nhiên, không tốn kém và có sẵn rộng rãi.
Hạn chế: Quá trình này đòi hỏi một lượng lớn tài nguyên nước và có thể bị hạn chế bởi điều kiện tự nhiên ở những khu vực có nguồn nước khan hiếm. Một số linh kiện điện tử có thể không có khả năng chống nước-và các bộ phận kim loại dễ bị rỉ sét sau khi làm sạch bằng nước. Sức căng bề mặt của nước cao nên khó làm sạch các khe hở nhỏ trên bảng mạch in và loại bỏ triệt để các chất hoạt động bề mặt còn sót lại. Quá trình sấy khô sau khi làm sạch tương đối phức tạp, tiêu tốn nhiều năng lượng, đồng thời phải lắp đặt thiết bị xử lý nước thải, chi phí thiết bị cao và chiếm diện tích lớn.
Quy trình làm sạch dựa trên{0}}bán nước
Nguyên tắc quy trình: Làm sạch bằng nước-bán sử dụng chất làm sạch bao gồm dung môi hữu cơ, nước khử ion và một lượng chất hoạt tính và chất phụ gia nhất định. Dung môi hữu cơ trong loại chất tẩy rửa này có thể hòa tan các chất ô nhiễm không-phân cực trên bề mặt bảng mạch in, chẳng hạn như vết dầu, nhựa thông, v.v; Nước và chất hoạt động bề mặt được thêm vào giúp loại bỏ các chất ô nhiễm phân cực, chẳng hạn như một số chất trợ dung còn sót lại. Sau khi làm sạch, rửa sạch bằng nước để loại bỏ chất tẩy rửa còn sót lại.
Ưu điểm của quy trình: Chất tẩy rửa gốc-bán nước có khả năng làm sạch mạnh mẽ, có thể loại bỏ đồng thời các chất ô nhiễm phân cực và không{1} phân cực, đồng thời có khả năng làm sạch tốt-lâu dài. Do chất tẩy rửa là dung môi hữu cơ nhưng có điểm chớp cháy cao và độc tính tương đối thấp nên chúng tương đối an toàn khi sử dụng. Ngoài ra, các loại phương tiện khác nhau được sử dụng để làm sạch và rửa, và nước tinh khiết thường được sử dụng để rửa, có thể kiểm soát ô nhiễm một cách hiệu quả trong quá trình làm sạch.
Thiếu sót: Quá trình xử lý nước thải và chất lỏng thải do quá trình làm sạch-bán nước tạo ra tương đối phức tạp và chưa được giải quyết triệt để. Nước thải cần được xử lý đặc biệt để loại bỏ dung môi hữu cơ và các chất ô nhiễm khác nhằm đáp ứng tiêu chuẩn xả thải ra môi trường, làm tăng chi phí sản xuất và khó khăn trong xử lý.
Quá trình làm sạch dung môi
Nguyên lý quy trình: Chủ yếu sử dụng khả năng hòa tan của dung môi để loại bỏ các chất ô nhiễm trên bề mặt bảng mạch in. Theo các chất tẩy rửa khác nhau được lựa chọn, chúng có thể được chia thành chất tẩy rửa dễ cháy và chất tẩy rửa không dễ cháy. Các chất tẩy rửa dễ cháy như hydrocacbon hữu cơ và rượu, và các chất tẩy rửa không cháy như hydrocacbon clo hóa và hydrocacbon flo hóa. Dung môi có thể nhanh chóng hòa tan các chất ô nhiễm như vết dầu và cặn thông lượng trên bề mặt bảng mạch in, sau đó mang chúng đi thông qua quá trình bay hơi.
Ưu điểm của quy trình: Quy trình làm sạch bằng dung môi có đặc tính bay hơi nhanh và độ hòa tan mạnh, yêu cầu đối với thiết bị tương đối đơn giản. Ví dụ, chất làm sạch hydrocarbon có khả năng làm sạch mạnh đối với các chất ô nhiễm dạng dầu và độ căng bề mặt thấp, đồng thời có tác dụng làm sạch tốt đối với các đường nối mịn và lỗ chân lông; Chất tẩy rửa gốc cồn có khả năng hòa tan tốt các chất ô nhiễm ion và có tác dụng đáng kể trong việc làm sạch dòng nhựa thông. Ngoài ra, một số dung môi có thể được chưng cất và tái chế để sử dụng nhiều lần, tương đối tiết kiệm.
Nhược điểm: Một số chất tẩy rửa dung môi truyền thống, chẳng hạn như dung môi hữu cơ có chứa clo và flo, có mối nguy hiểm đáng kể đối với môi trường và một số đã được liệt kê là vật liệu bị cấm hoặc bị hạn chế. Trong khi đó, chất tẩy rửa dung môi hầu hết dễ bay hơi và dễ cháy, gây ra những mối nguy hiểm nhất định về an toàn và yêu cầu các biện pháp bảo vệ an toàn nghiêm ngặt. Hơn nữa, một số dung môi có mức độ ăn mòn nhất định đối với các vật liệu như nhựa và cao su, có thể ảnh hưởng đến các thành phần liên quan trên bảng mạch in.
Không có quá trình làm sạch
Nguyên lý quy trình: Trong quá trình hàn, sử dụng chất trợ dung không làm sạch hoặc chất hàn không làm sạch, sau khi hàn sẽ trực tiếp đi vào quy trình tiếp theo mà không cần làm sạch. Chất hàn không làm sạch có thể được chia đại khái thành ba loại: loại nhựa thông, loại có thể rửa được, chất hàn-hòa tan trong nước và chất hàn có hàm lượng chất rắn thấp. Nguyên tắc là tối ưu hóa công thức của từ thông, sao cho chất dư sau khi hàn không ảnh hưởng xấu đến hiệu suất và độ tin cậy của bảng mạch in, hoặc lượng dư cực kỳ thấp mà không cần phải làm sạch đặc biệt.
Ưu điểm của quy trình: Quy trình không làm sạch có lợi thế đáng kể trong việc đơn giản hóa quy trình, giảm các bước làm sạch và do đó tiết kiệm thời gian và chi phí lao động. Đồng thời, do không cần sử dụng chất tẩy rửa và thiết bị nên còn giảm chi phí sản xuất và ô nhiễm môi trường. Trong sản xuất các sản phẩm điện tử đòi hỏi chi phí cao và hiệu quả sản xuất, chẳng hạn như các sản phẩm truyền thông di động, chúng đã được sử dụng rộng rãi.
Hạn chế ứng dụng: Đối với các sản phẩm có yêu cầu độ tin cậy cực cao, chẳng hạn như các sản phẩm điện tử trong ngành hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác, ngay cả khi không sử dụng chất tẩy rửa, vẫn có thể có ít nhiều cặn, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của sản phẩm trong môi trường khắc nghiệt, vì vậy việc làm sạch thường vẫn là cần thiết. Hơn nữa, quy trình không làm sạch đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ quá trình hàn và đảm bảo nghiêm ngặt về chất lượng hàn, nếu không các tạp chất còn sót lại có thể gây ra vấn đề.
Quá trình làm sạch siêu âm
Nguyên lý quy trình: Sử dụng hiệu ứng xâm thực do sóng siêu âm truyền trong môi trường lỏng tạo ra để làm sạch bảng mạch in. Máy phát siêu âm tạo ra các tín hiệu dao động tần số-cao, được chuyển đổi thành các dao động cơ học tần số- cao bằng đầu dò và truyền vào dung dịch làm sạch. Trong dung dịch tẩy rửa, sự dao động tần số cao của sóng siêu âm gây ra sự thay đổi mật độ phân tử chất lỏng, tạo thành vô số bong bóng nhỏ. Khi những bong bóng này vỡ ra ngay lập tức, chúng sẽ tạo ra một lực tác động cực mạnh, giống như vô số “vụ nổ” cực nhỏ, tác động lên bề mặt các bảng mạch in khiến chất bẩn trên bề mặt nhanh chóng rơi ra, nhờ đó đạt được hiệu quả làm sạch.
Ưu điểm của quy trình: Làm sạch bằng siêu âm có thể thâm nhập sâu vào các khoảng trống, lỗ nhỏ và các khu vực khó tiếp cận khác của bảng mạch in để làm sạch, không để lại góc chết. Đối với một số bảng mạch in có hình dạng phức tạp và cấu trúc bề mặt mịn, nó có tác dụng làm sạch tốt. Trong khi đó, làm sạch bằng siêu âm có thể được kết hợp với các quy trình làm sạch khác như làm sạch bằng nước{2}}, làm sạch bằng dung môi, v.v. để nâng cao hơn nữa hiệu quả và chất lượng làm sạch. Ngoài ra, quá trình này có tốc độ làm sạch nhanh và thường có thể hoàn thành trong thời gian ngắn, hiệu quả làm sạch tốt đạt được trong khoảng 15 phút.