電子制程清洗技術的演變及其發展趨勢分析-合明科
前面的文章我們對電子制程中產生污染物的來源、分類以及危害作了全面的分析，本文將介紹電子制程涉及的清洗技術的演變及其發展趨勢，并將當前采用的清洗技術進行了分類概括，通過對比不同類型的電子清洗技術的優缺點，使得電子清洗技術的發展趨勢明了，得出安全環保的水基清洗劑是電子清洗的發展趨勢。
隨著電子行業的迅速發展，電子產品不斷地向小型化、高密度、集成化、高可靠性的方向發展。在電子制造的過程中，不可避免的引入了越來越多的污染物。而污染物殘留的存在導致的電子失效問題也變得越來越多。為了確保電子制造工藝的順利進行，保證產品的品質和可靠性，必須在工藝實施的進程中導入清洗制程，其清洗工藝及技術大概經過以下幾個階段的發展。
1. 溶劑清洗技術
早期應用于電子清洗制程的清洗劑，主要為含氟里昂(CFC-1 13)、1，1，1—三氯乙烷、四氯化碳等物質的溶劑型清洗劑。該類清洗劑具有化學穩定性好、無閃點、不燃不爆、干燥快、溶解力強等優點而具有廣泛的適用性。但是ODS類清洗劑對臭氧層具有極強的破壞力，且ODS具有很強的GWP(溫室效應潛能值)，嚴重危害人類的生態環境。因此，1987年制定的《蒙特利爾協議書》規定，發達國家從1996年起不再使用ODS類物質，而發展中國家則允許推遲10年執行此規定。中國也已從2010年起，全部停止氯氟烴(即CFC)和哈龍兩大類主要ODS（消耗臭氧層物質）的生產和使用。因此，開發氟氯烴類清洗的替代技術，是當前發展電子工業亟待解決的問題。
傳統電子制程的清洗，用的較多清洗劑仍是溶劑型清洗劑。該類清洗劑大多具有良好的清洗效果，但是存在毒性高、產生溫室效應、破壞臭氧層、閃點低，易燃易爆等缺點。如HCFC類溶劑，溶解力強，清洗效果好，但屬于ODS類的不環保物質，到2020年也要逐漸淘汰。鹵代烴類溶劑，對人體毒性大，有致癌作用，很多企業已經禁止使用。而石油類、醇類、醚類和酯類等混合型溶劑清洗劑雖然相對較環保，在某些清洗領域可以作為ODS類溶劑的替代品。但是該類溶劑制作的清洗劑清洗力弱，不能達到類似HCFC的清洗效果，且該類清洗劑閃點低，易燃易爆，存在較大的安全隱患。
為了更好地保護員工的身體健康、環境保護地球的生態環境，電子清洗行業正逐漸放棄有毒有害及高VOC的溶劑，改用半水基、水基、無VOC或低VOC含量的清洗劑。
2. 半水基清洗技術
半水基清洗劑是人們在清洗工藝的實踐中，為了保持溶劑清洗優點的同時，又能克服其缺點而研制出的新型清洗劑。通常它是向有機溶劑中加入少量水和表面活性劑形成的。在它的組成中，有機溶劑仍然是主體，所以它基本上保持了有機溶劑原有的性能。半水基清洗劑溶解力高，清洗潔凈度高，含有的有機溶劑對有機物有較好的清洗能力，表面活性劑則提供潤濕、乳化和沖洗功能。漂洗過程有除去離子成分和水溶性污染物的特長，并且降低了原來易燃溶劑的揮發性和可燃性，與大多數金屬和塑料材料相容性好。
雖然半水基清洗劑有很多優點，但是使用時仍遇到了許多問題。半水基清洗劑的使用工藝較溶劑清洗劑復雜，需要增加漂洗和烘干工藝。清洗劑和漂洗液中所含的水分，也可能會引起金屬材料的生銹腐蝕，且清洗后的廢液不能回收利用，且處理困難、處理量大，使用成本高。同時清洗劑中仍含有大量的有機溶劑，仍需考慮有毒溶劑的防護及防燃防爆問題。這些不足，嚴重限制了半水基技術的應用，使半水基清洗劑未能得到廣泛的推廣應用。
3. 水基清洗技術
1987年制定的《蒙特利爾協議書》使得水基清洗劑得到了迅速的發展，甚至成為取代CFC材料的前沿選擇。經過幾十年的發展，水基清洗劑已是較為成熟的技術，是近年來應用較廣泛的一種清洗劑。其主要成分有表面活性劑、乳化劑、滲透劑等，通過潤濕、乳化、滲透、分散、增容等作用實現對污染物的清洗。此類清洗劑的相容性好，價格低，操作安全，不燃不爆，清洗及配方自由度大，可針對不同性質污染物調整配方，再配合加熱、刷洗、噴淋、超聲波清洗等物理清洗手段，對極性及非極性污染物都有較好的清洗效果。
水基清洗劑一般分為中性水基清洗劑和堿性水基清洗劑。由于中性水基清洗劑的清洗力仍有欠缺，目前市場上仍以堿性水基清洗劑為主。在使用堿性產品時，要考慮材料的兼容性。且清洗時一般都需要加熱和超聲、噴淋清洗，干燥時要使用烘干設備，電耗較大，其廢水處理也需要統一考慮。水基清洗劑具有的安全環保、清洗范圍廣、與大多數被清洗物相容性好和綜合成本低等優點，同時基于相關法律政策，許多企業更傾向于采用水基清洗劑。這就要求水基清洗劑向改善清洗效果、改善干燥性能、可循環利用和環境友好等方向發展，以滿足電子行業日益增長的需要。
4. 免清洗技術
由于20世紀90年代早期的免洗焊劑\錫膏的出現，“免洗”一詞成為當時最熱門的話題。按照現行的標準，免清洗的意思是說電路板的殘留物從化學的角度看是安全的，不會對電路板產生任何的影響。通過檢測腐蝕、SIR、電遷移等測試手段，可確定免洗組件的安全可靠性。改用免清洗工藝節省了清洗設備、清洗劑等費用，但是使用固含量低的免清洗助焊劑或錫膏，仍會或多或少的留有殘留物。“免洗”違背了電子產品向更細間距、更高可靠性、更高密度封裝以及低成本的發展趨勢。對于自動程度較高、生產規模較大、焊后產品可靠性能指標要求不太高的企業可采用免清洗工藝，而對于可靠性要求高的產品來說，任何污染物或殘留物都會對電子產品的安全性可靠性產生影響，所以，免清洗并不意味著不需要清洗，清洗制程反而在電子工藝制程中起著越來越重要的作用。
5. 結束語
隨著電子行業對產品可靠性和安全性的要求越來越高，其對清洗工藝的要求也相應提高。清洗作為電子產品生產制造中的一個工序，顯示出了越來越重要的作用。目前我國電子行業對作為最終產品的PCB線路板清洗尚未形成統一的質量清洗規范，由IPC開發、IPC TG Asia 5-31CN技術組翻譯的IPC-CN-65B CN《印制板及組件清洗指南》為電子制程的清洗提供了權威的清洗評估依據。
在全世界生產企業對環保和安全日益關注的今天，傳統高污染、高毒性和易燃易爆的化學溶劑清洗劑必將退出歷史舞臺。以天然環保材料為基礎的水基清洗劑，由于具有低毒環保、對人體危害小、不易燃易爆、可以被降解、使用壽命長等特點，必將成為電子制程清洗的最佳選擇。
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