機械畢業(yè)設計-基于在線式PCB清洗機機械結構管線路設計

機械畢業(yè)設計-基于在線式PCB清洗機機械結構管線路設計,機械,畢業(yè)設計,基于,在線,PCB,清洗,結構管,線路,設計 密 級 分類號 編 號 成 績 本科生畢業(yè)設計 (論文) 外 文 翻 譯 原 文 標 題 Ultrasonic Cleaning 譯 文 標 題 超聲波清洗 作者所在系別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 機械設計制造及其自動化 作者所在班級 作 者 姓 名 作 者 學 號 指導教師姓名 指導教師職稱 完 成 時 間 教務處制 譯文標題 超聲波清洗 原文標題 PCB Cleaning Technology and Application of Semi Aqueous Cleaning 作 者 Amanda Stuart. 譯 名 阿曼達·斯圖爾特 國 籍 中國 原文出處 Aircraft Engineering 超聲波清洗 超聲波清洗是工業(yè)領域一種廣泛應用的新方法，可以去除工件表面的磨削，研磨，拋光后表面殘留的碎屑，去除工件表面殘留的油污，甚至可以去除油漆層。超聲波清洗能夠應用于從大到小的工業(yè)零件，大到波音 747 飛機的引擎大修，小到手表的部件制作，都有超聲波清洗的用武之地，目前廣泛應用超聲波清洗的行業(yè)涉及電子，精密機械，照明工程，光學，冶金，醫(yī)療儀器設備等諸多領域。 超聲波清洗對工業(yè)的推動和影響是顯而易見的，要真正理解超聲波的價值，我們需要進一步了解超聲波的原理。 超聲波清洗原理 超聲波清洗的作用主要是一種叫做“空化效應”的現(xiàn)象造成的，每分鐘數(shù)以十億計的空泡向內(nèi)爆裂，撞擊到工件的表面，將工件表面的附著物剝離，分散開來。對于一些手工清洗難以達到的位置，（例如深孔，死角等）超聲波清洗也可以有很好的清洗效果，這也是超聲波清洗的一個優(yōu)點。 超聲波清洗常用頻率在 20 千赫到 50 千赫之間，常用清洗溫度在 50 -80 ℃ 之間。 在一個超聲波清洗系統(tǒng)中,空化效應是由于一系列超聲波換能器把聲波導入清洗槽中的清洗液而產(chǎn)生。這個聲波傳遍整個清洗槽, 在液體中產(chǎn)生了波的壓縮和擴張。 在壓縮波時，清洗液中的分子被緊密的壓縮在一起，相反，在擴張波時，分子被快速的拉開了。 擴張是那么戲劇性，以至于分子被裂開了，形成了精微的氣泡。氣泡里是局部真空的。當氣泡周圍的壓力變大時，周圍的液體就涌過來，并使氣泡爆裂。當這個發(fā)生時，就產(chǎn)生了液體的噴射，導致溫度高達 9032華氏度 (約為太陽的溫度)。這個極高的溫度，伴隨著液體噴射的速度，產(chǎn)生了一個非常強烈的清洗作用。然而，因為氣泡的擴張和爆裂周期是那么短暫，伴隨在氣泡外的液體迅速吸收了熱量，從而在清洗過程中防止了清洗槽和清洗液過熱。 影響清洗效果的因素 有 7 個主要影響清洗效果的原因: 1.清洗時間 2.清洗液溫度 3.采用的清洗液 4.工件的外形設計 5.超聲波頻率 6.超聲功率密度 7.清洗裝夾方式 清洗時間 是影響超聲波清洗效果的一個主要因素，清洗時間取決于工件的污染程度以及清潔度要求，典型的清洗時間是 2-10 分鐘，只有少數(shù)工件能夠在很短的時間里面清洗干凈。 實際操作中可能在精細清洗前需要一個預處理過程，一些工件需要一道以上的超聲波清洗工序，在一些時候，需要布置超聲波清水漂洗槽去除（前道工序）殘留的清洗劑。 溫度和清洗劑 是兩個緊密相關的因素。一般來說，使用水作為清洗劑，超聲波作用范圍最好在 60 ℃ ，一些 PH 較高的溶液需要更高的清洗溫度。討論化學藥品的 PH 值是一個好的開始，但是深入的討論化學知識不是這篇文章要涉及的內(nèi)容。 簡要的說，下面所列的是水基超聲波清洗液的主要組成成分水（硬水，軟水，純水，或者蒸餾水） B.酸，或者堿 C.表面活性劑 潤濕劑 分散劑 乳化劑 皂化劑 D.可選成分 螯合劑 抗化劑 緩沖劑 消泡劑 化學藥劑的作用必須充分考慮上面的因素。一些為水射流清洗設計的化學藥品，包括一些防銹劑，不適合用于超聲波清洗作業(yè)中。 工件的裝夾設計 通常超聲波清洗的程序是這樣：把工件裝入工藝料框，經(jīng)過 3-4 個工序（例如：超聲波清洗，噴淋漂洗（可選），浸泡漂洗，干燥），在清洗料框中，有時候超聲波輻射會被工件遮擋住。 大多數(shù)超聲波清洗設備都被設計為專門用途。 在設計階段，要重點考慮超聲波換能器的布置方式，可以采用底置，側置。對于自動超聲波清洗設備，必須準確的布置換能器以保證清洗效果的一致性。一些工件對超聲波清洗和其他工序需要采取不同的裝夾方式。一些工件需要在清洗過程中旋轉或者微動以保證清洗效果。 超聲波輸出頻率 目前大多數(shù)工業(yè)清洗應用中把 40 千赫作為基礎頻率 , 較低的工作頻率。例如 20-25 千赫 , 常用于超聲波空化腐蝕少的金屬，或者極大阻礙或吸收超聲波傳播的場合。 功率密度（每加侖的瓦數(shù)）（ 1 加侖 = 3.8 升 ） 通常，小的工件需要較高的功率密度以達到要求的清洗效果。大多數(shù)工業(yè)清洗設備需要的功率密度在 50-100 瓦 / 加侖。不過，容積超過 50 加侖 的水槽，通常只需要大約 20 瓦 / 每加侖的功率密度，因為超聲波系統(tǒng)水箱容積越大，通常需要的功率密度呈下降趨勢。 工件的清洗載入方式 在清洗設備的設計階段。必須充分考慮工件清洗時候的載入方式，一些較大的工件，內(nèi)部比較難以清洗的工件（例如一些鑄造件），一個原則是只能載入清洗液的一半重量的工件清洗，例如，在 5 加侖 的水中 ( 大約 40 磅 ) ，一次只能載入 20 磅 的工件清洗，在大多數(shù)案例中，分兩次載入較少的工件清洗比一次載入較大的工件清洗效果要好得多。 上面提到的相關因素，在設計一個高品質的超聲波清洗系統(tǒng)式需要綜合考慮，忽視了某一項可能會造成不必要的麻煩。 Ultrasonic Cleaning Ultrasonic cleaning is a good fit for a wide range of applications, from removing swarf and grinding and polishing residue to treating parts covered in oil, grease, or layers of paint. Ultrasonics can be used to clean miniature watch parts or to support the overhaul of jumbo jet engines. And from an industry perspective, the fields of electrotechnics, precision mechanics and light engineering, optics, metal processing, and medical equipment have proven particularly receptive to the ultrasonic concept. So the impact of ultrasonic cleaning is clearly recognizable. But to truly understand the value of ultrasonics, one must understand how ultrasonic cleaners really work. Ultrasonic Cleaning Explained The cleansing effect of ultrasound is the product of a phenomenon called cavitation. Billions of minute gas bubbles implode, causing shock waves that undermine dirt and blast it off a part’s surface. One of the key advantages of this process is that it allows users to clean part surfaces that are completely inaccessible to a manual cleaning process. Ultrasound frequencies generally range between 20 kilohertz and 50 kilohertz, depending on application requirements. Ultrasonic cleaning is typically performed at temperatures between 122 F and 176 F . In an ultrasonic cleaning system, cavitation is produced by introducing sound waves into a cleaning liquid by means of a series of transducers mounted to a cleaning tank. The sound travels throughout the tank and creates waves of compression and expansion in the liquid. In the compression wave, the molecules of the cleaning liquid are compressed together tightly. Conversely, in the expansion wave, the molecules are pulled apart rapidly. The expansion is so dramatic that the molecules are ripped apart, creating microscopic bubbles. The bubbles contain a partial vacuum. As the pressure around the bubbles becomes greater, surrounding fluid rushes in and collapses the bubble. When this occurs, a jet of liquid is created, resulting in temperatures as high as 9,032 F (roughly the temperature of the surface of the sun). The extreme temperature, combined with the liquid jet’s velocity, provides a very intense cleaning action. However, because the bubble expansion and collapse cycle is so short, the liquid surrounding the bubble quickly absorbs the heat, preventing the tank and cleaning liquid from becoming overly hot during the cleaning process. Secrets to Ultrasonic Success There are seven major concerns related to successful ultrasonic cleaning: 1. Time 2. Temperature 3. Chemistry 4. Part Fixture Design 5. Ultrasonic Output Frequency 6. Watts Per Gallon 7. Loading TimeCleaning times can vary tremendously in an ultrasonic process, depending largely on how dirty the part is and how clean is clean. A normal trial period is two to 10 minutes, since very few parts are sufficiently clean in a shorter period of time. Precleaning may be required to remove gross contamination or to chemically prepare the parts for a final clean. Some applications require more than one ultrasonic treatment to complete the required cleaning. Ultrasonic rinsing may also be required in some cases to more thoroughly remove wash chemicals. Temperature & ChemistryTemperature and chemistry are closely related. Generally, ultrasonic cleaning in an aqueous solution is optimized at 140 F . Some high pH solutions require higher temperatures. The chemical pH is a good place to start; but a thorough examination of chemistry is beyond the scope of this article. In brief, the following should be considered the main components of aqueous ultrasonic cleaning chemistry: A. Water (hard, soft, DI, or distilled) B. pH C. Surfactants Wetting agents Dispersants Emulsifiers Saponifiers D. Optional Ingredients Sequestrants Inhibitors Buffering agents Defoamers The chemical formulation must consider all of the above characteristics. Some chemicals designed for spray cleaning — or that include rust inhibitors — are not suitable for ultrasonic cleaning. Part Fixture DesignThe procedure for ultrasonic cleaning is generally as follows: Put parts in basket and place basket through three or four process steps (i.e., ultrasonic wash, spray rinse (optional), immersion rinse, dry). Some parts loaded in baskets can mask or shadow from the radiated surface of the ultrasonic transducers. Most ultrasonic cleaning systems are designed for specific applications. Bottom-mounted transducers or side-mounted transducers are important considerations during the process design stage. Automated systems must specifically address the location of the transducers to ensure cleaning uniformity. Some parts require individual fixturing to separate the part for cleaning or subsequent processes. Some parts require slow rotating or vertical motion during the cleaning to ensure critical cleanliness. Ultrasonic Output FrequencyThe majority of the ultrasonic cleaning that is done in industrial applications today uses 40 kHz as a base frequency. Lower frequencies, such as 20-25 kHz, are used for large masses of metal where ultrasonic erosion is of little consequence. The large mass dampens or absorbs a great amount of the ultrasonic cleaning power. WattsPer GallonIn general, smaller parts require higher watts per gallon to achieve the desired level of cleanliness. Most industrial ultrasonic cleaning systems use watt density from 50 to 100 watts per gallon. However, tanks over 50 gallons usually require only about 20 watts per gallon because ultrasonic processes traditionally have shown diminishing returns in large tanks sizes. LoadingLoading of the parts to be cleaned must be considered when developing an ultrasonic cleaning process. A large dense mass, for example, prevents internal surfaces from being thoroughly cleaned (i.e., metal castings). A rule of thumb is that the load by weight should be less than the weight of half the water volume. So, for example, in five gallons (approximately 40 lbs .) of water, the maximum workload should be less than 20 lbs . In some cases, it is better to ultrasonically clean two smaller loads rather than one larger load. Each of the factors outlined here must be considered when specifying an ultrasonic application to ensure a high level of cleaning success. Neglecting any single factor can have a negative impact on the overall cleaning process. 指 導 教 師 評 語 外文翻譯成績： 指導教師簽字： 年 月 日 注：1. 指導教師對譯文進行評閱時應注意以下幾個方面：①翻譯的外文文獻與畢業(yè)設計（論文）的主題是否高度相關，并作為外文參考文獻列入畢業(yè)設計（論文）的參考文獻；②翻譯的外文文獻字數(shù)是否達到規(guī)定數(shù)量（3 000字以上）；③譯文語言是否準確、通順、具有參考價值。 2. 外文原文應以附件的方式置于譯文之后。 理工科類 本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告 論文(設計)題目 基于在線式PCB清洗機 機械結構管線路設計 作者所在系別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 機械設計制造及其自動化 作者所在班級 作 者 姓 名 作 者 學 號 指導教師姓名 指導教師職稱 完 成 時 間 說 明 1．根據(jù)學校《畢業(yè)設計(論文)工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》。開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2．開題報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)教研室論證審查后生效。開題報告不合格者需重做。 3．畢業(yè)設計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．開題報告中除最后一頁外均由學生填寫，填寫各欄目時可根據(jù)內(nèi)容另加附頁。 5．閱讀的主要參考文獻應在10篇以上（土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減），其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 6．參考文獻的書寫應遵循畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范要求。 7．開題報告應與文獻綜述、一篇外文譯文和外文原文復印件同時提交，文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在2000字左右。 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 指導教師姓名 職 稱 講師 工作單位 機電工程學院 課題來源 工作課題 課題性質 應用設計 課題名稱 基于在線式PCB清洗機機械結構管線路設計 本設計的科學依據(jù) （科學意義和應用前景，國內(nèi)外研究概況，目前技術現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等） 電子技術的迅猛發(fā)展給人類社會進入信息化時代起到了巨大的推動作用，印制電路板（PCB）是電子產(chǎn)品中的基礎部件。在電子組裝工作中，對 PCB進行有效地清洗，是確保產(chǎn)品具有高可靠性的重要一環(huán)。那么如何才能確保 PCB 具有高可靠性？通過選擇合適的清洗技術將有助于提高 PCB 組件的電性能和可靠性。隨著可以獲取的清洗材料和化學品種類的愈來愈多，關鍵的問題是需要了解采用哪一種對于提升可靠性的功效最佳；成功地選擇和裝備適當?shù)那逑床牧弦笕藗儗λ玫那逑丛O備和電子裝配過程要求有清晰的認識。 不管你選擇哪一種清洗方式進行清洗，都需要對付實施了清洗操作以后的事情。為了能夠做好這事情，越來越多的裝配廠商采用了“閉環(huán)”方法。實現(xiàn)一個“閉環(huán)”清洗操作工藝簡單地說就意味著反復的實施洗滌和沖洗解決方案。 在未來這些方面和所有的電子組裝實施過程中，清洗工作仍然將繼續(xù)扮演一個非常重要的角色。通過大量的設計和柔性化的工作，將會提高總的工藝適用范圍，增強可靠性和可測性，這種全面的提高肯定會將在未來實現(xiàn)。未來在環(huán)境方面保護條例的限制無疑也將會是非常嚴格的。 設計內(nèi)容和預期成果 （具體設計內(nèi)容和重點解決的技術問題、預期成果和提供的形式） 一、工作內(nèi)容 1、 進行課題調(diào)研，消化課題設計所需的理論知識。 2、 查閱相關資料，完成開題、外文資料翻譯、文獻綜述。 3、進行理論分析，完成線路，管路的方案設計。 4、根據(jù)現(xiàn)有清洗機的方案，進行閉環(huán)設計的選擇。 5、進行撰寫使用說明書。 6、對重點線路進行分析。 7、撰寫畢業(yè)論文，進行畢業(yè)答辯。 二、最終成果 1、管路圖。 2、線路圖。 3、主視圖。 4、畢業(yè)設計論文。 擬采取設計方法和技術支持 （設計方案、技術要求、實驗方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 清洗機的總體結構比較復雜，線路與管路多，其主要是線路與管路的布置。通常線路與管路較容易設計，而安裝與布線比較難保證，往往成為生產(chǎn)中的關鍵。在制定機體的外形尺寸時，應該將布線的維修，保養(yǎng)，更換部件作為重點來考慮。在設計開始的過程中，我們必須要認真分析線路，仔細的分析，如，管路設計的功能性，安全性，可行性。 技術要求： (1)根據(jù)功能要求，設計并繪制指定的線路管路圖。要求結構合理，工作效率高，制造方便，盡量降低成本和制造難度，并對功能和技術經(jīng)濟性進行分析。 (2)設計并繪制總圖。 (3)根據(jù)清洗機設計和制造特點。 實現(xiàn)本項目預期目標和已具備的條件 （包括過去學習、研究工作基礎，現(xiàn)有主要儀器設備、設計環(huán)境及協(xié)作條件等） 一、預期目標： 1．完成總圖的繪制。 2．制定線路設計方案、裝配圖及撰寫畢業(yè)設計說明書。 3．通過本次設計,掌握機械產(chǎn)品的設計流程。 二、已具備條件： 1．通過大學期間的學習，對機械設計方面的知識有了一定的儲備，學習過《工程圖學》、《機械原理》、《機械設計》等課程，多次的課程設計也讓我們具有了一定的設計經(jīng)驗。 2．掌握solidworks，CAD等三維設計軟件的使用方法。 3.進行清洗機的拆裝工廠生產(chǎn)參觀實習。 4在圖書館及網(wǎng)上查閱的相關文獻。 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進度 (以周為單位) 第 4 周 ：理論分析，設計方案可行性評價，方案確定。。 第 5 周 ：開題報告。 第 6 周～第7周：查閱資料進行前期調(diào)研。 第 8 周～第9周：總結資料，完成總體設計。 第10周～第11周：設計管路，及其管路布局。 第12周～第13周：繪制線路草圖。 第14周：畢業(yè)設計查重。 第16周：畢業(yè)答辯。 開 題 報 告 審 定 紀 要 時 間 地點 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務（職 稱） 姓 名 職 務（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 5 本科生畢業(yè)設計(論文)文獻綜述 設計 (論文)題目 基于在線式PCB清洗機 機械結構管線路設計 作者所在系別 機電工程學院 作者所在專業(yè) 機械設計制造及其自動化 作者所在班級 作 者 姓 名 作 者 學 號 指導教師姓名 指導教師職稱 完 成 時 間 教務處制 說 明 1．根據(jù)學校《畢業(yè)設計(論文)工作暫行規(guī)定》，學生必須撰寫畢業(yè)設計(論文)文獻綜述。文獻綜述作為畢業(yè)設計(論文)答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2．文獻綜述應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計(論文)工作前期內(nèi)完成，由指導教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻綜述各項內(nèi)容要實事求是，文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學生撰寫文獻綜述，閱讀的主要參考文獻應在10篇以上（土建類專業(yè)文獻篇數(shù)可酌減），其中外文資料應占一定比例。本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料。 5．文獻綜述的撰寫格式按畢業(yè)設計(論文)撰寫規(guī)范的要求，字數(shù)在2000字左右。文獻綜述應與開題報告同時提交。 畢 業(yè) 設 計（論 文）文 獻 綜 述 基于在線式PCB清洗機機械結構管線路設計 摘 要：清洗是PCB組裝中的一道重要工序，它對電子產(chǎn)品的質量和可靠性起著極為重要的作用。對于高性能電子產(chǎn)品，不論是通孔插裝還是表面組裝，在回流焊、波峰焊或浸焊后，基板及其組件都需要進行嚴格有效的清洗，以去除助焊劑殘留物和各種污染物。特別是對于表面組裝工藝，由于助焊劑可進入表面組裝元器件和基板之間的微小空隙中，從而使清洗顯得更為困難也更顯重要。主要介紹了PCB組件電裝生產(chǎn)中清洗的必要 性和常見的清洗方法，概述PCB半水清洗機的試驗及設計與應用。 關鍵詞：焊接工藝；殘留物；清洗工藝；半水清洗 Abstract: Cleaning is an important process during PCB assembly, and it impacts the quality and reliability of electronic products. Strict and effective cleaning for base board and component of high performance electronic product must be done to remove flux residue and pollutant after reflow soldering, wave soldering or dip soldering, no matter whether it is assembled by through hole or surface mounted technology, especially during surface mounted assembly, flux may get into the tiny gaps between the components and base board, which makes the cleaning even more challenging and crucial. The necessity of cleaning and some common cleaning methods in the PCB assembly production are introduced. The experiment and application of PCB semi aqueous cleaning are discussed. Key words: Soldering technology; Residue; Cleaning technology; Semi aqueous cleaning 1 產(chǎn)品清洗的必要性及概述 1.1 一般產(chǎn)品清洗的必要性 經(jīng)過焊接后的PCB會有助焊劑殘留，這是焊接過程中不可避免的，殘留在PCB上的助焊劑隨著時間的推移會逐漸粉化，同時隨著環(huán)境中的濕度、灰塵油 煙、靜電及各種有害氣體的侵蝕，粉化的助焊劑會不斷吸收這些雜質。對精密電路而言，由于污穢中鹽分或酸堿及其氣體和潮氣或水分結合形成電解質 溶液，加之碳漬或不活潑金屬的存在充當原電池反應的陰極和陽極，使電路表面發(fā)生原電池反應，造成電化學腐蝕、漏電、短路和電遷移等；而干燥的灰塵也使觸點接觸不良而放電，以及造成散熱不良和引發(fā)火災事故；酸堿及其氣體也直接通過氧化還 原腐蝕電路；靜電不同程度累積造成元件的軟擊穿和硬擊穿。因此電子產(chǎn)品裝焊后的清洗效果直接關系到該產(chǎn)品的電氣性能、工作壽命和可靠性。清洗也是高可靠性電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的關鍵工序。另外選擇何種清洗方式，更是一項十分重要而技術性很強的工作，也直接影響到電子產(chǎn)品的工作壽命和可靠性，也關系到環(huán)境的污染和人類健康[1]。 1.2 “免清洗”技術的概念 從廣義上來說，免清洗技術是指印制板在焊接后不需采用任何溶劑清洗，而直接進入后道組裝和測試工序的技術。從這個定義出發(fā)，對同一種助焊 劑而言，當它應用在不同檔次的產(chǎn)品生產(chǎn)時，它可以被認為是免清洗助焊劑，也可能被定義為需要清 洗的助焊劑。例如在消費性電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中，即使使用普通的松香型助焊劑，PCB在焊接以后，雖然板上留有明顯的助焊劑殘渣，但卻不需要清洗，其產(chǎn) 品的可靠性也是有目共睹的，因此，在討論免清洗技 術時，應當把特定的產(chǎn)品對象與工藝方法同時做出規(guī) 定，因而我們對免清洗技術提出一個狹義的定義： “免清洗技術，是指在高可靠性電子產(chǎn)品和耐用電子 產(chǎn)品的生產(chǎn)中，印制板在焊接后不需采用任何溶劑清 洗，而直接進入后組裝和測試工序的技術?！边@里，要搞清“免清洗”技術和“免清洗”工 藝的區(qū)別?！懊馇逑础惫に囀窃诋a(chǎn)品生產(chǎn)過程中采 用的一種工藝條件，在滿足特定的“免清洗”工藝 條件后是不需要再進行產(chǎn)品清洗的。而從上面講 述的“免清洗”技術的概念可以看出，引入“免清 洗”技術并不是完全不用清洗，而是要根據(jù)產(chǎn)品的 需求來決定需不需要清洗。實際上，有一個常見的 錯誤概念就是使用了“免清洗”技術再不需要組件 的清洗了。 2 電子產(chǎn)品污染物的來源及其危害 污染物是指任何使基板、元器件或組件的化學、物理和電性能降低的表面沉積物、雜質、夾渣 以及被吸附物。在PCA的組裝、組件安裝和表面貼裝過程中，焊劑的使用及焊接和生產(chǎn)環(huán)境等均會產(chǎn)生不同程度的污染物。 2.1 印制板和組件污染物的來源 2.1.1 元器件引線上的污染 最常見的污染物是表面氧化層和手印。形成表面氧化層的原因是元件的存放時間、環(huán)境和包裝等。手印的主要成分是水、膚油和氯化鈉以及護手用品。 2.1.2 裝聯(lián)操作中的污染 在裝聯(lián)過程中，對不需要焊接的部位多采用膠帶、熱塑化合物等掩膜保護起來。在高溫焊接作用下，膠帶粘結殘的會變成難以去除的污染物，而殘 留在組件表面上。 2.1.3 助焊劑的污染： 一般助焊劑的作用是活化焊接表面，但也會帶來一定腐蝕性的污染物，目前常用的松香型助焊劑及無機溶劑中的囟貨物、氯化物或氫氧化物都可能變成有腐蝕性的污染物。 2.1.4 焊接過程中的污染： 印制板組件在焊接過程中會產(chǎn)生各種各樣的污染，主要是印制板上微小的焊料球，焊料槽內(nèi)的浮渣、焊料中的金屬夾雜、防護油脂及其他污染物，波峰焊料中的防氧化油，其主要成分是動、植物 油、礦物油和石臘等，在波峰焊后防氧化油會沉積在印制板組件上而造成污染。 2.1.5 工作環(huán)境的污染 工作場地塵埃、水及溶劑的蒸汽、煙霧、微小顆粒有機物以及靜電引起的帶電粒子，加重了對電子產(chǎn)品的污染。 2.2 污染物的危害分析 2.2.1 化學污染的危害 化學污染會造成氧化腐蝕，發(fā)生化學反應，這種腐蝕會造成金屬機械強度下降，造成元件引線的 斷裂、印制線條斷裂、金屬化孔不良、可焊性下降 和焊點變暗等嚴重危害。 2.2.2 物理污染的危害： 物理污染主要指印制板組件外觀損壞，或由于濕氣的凝聚、吸收和吸附作用，形成離子化污染、 溶解進而活化潛在的污染危害，這種物理操作雖然 不會影響短期內(nèi)電路的工作性能，但會加速化學污染，帶來更嚴重的危害。 2.2.3 機械污染的危害 有些產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用過程中受到振動或磨擦的影響，造成印制板表面與粘結界面的損傷與污 染，還會產(chǎn)生鍍層損傷及氧化物，造成金屬焊盤容 易脫落的危害。 2.2.4 光學污染的危害 在光敏電路中，常會遇到污染物的聚集、灰塵的沉降以及其他污染物的沉積，影響了光敏電路對 光的吸收或反射，造成電路信號的改變或終止，使靈敏度降低。由于上述化學的、物理的、機械的和光學的污染，造成電路性能的危害，導致改變或終止電路的正常信號傳輸，出現(xiàn)電路中斷或電阻增加或局部發(fā)熱氧化，甚至電路短路。當在較高溫度下和潮濕環(huán)境下，由于固體聚合物的分解，還會產(chǎn)生漏電流、介電常數(shù)及損耗系數(shù)的改變等不良現(xiàn)象，最終導致產(chǎn)品失效。 3 PCB板清洗的目的 通過清洗去除設備表面及元器件上的助焊劑、灰塵、纖維、金屬和非金屬及其氧化物碎屑、汗跡、指紋和油污等污垢，消除電路板漏電、電化學 腐蝕的根源，消除導致電路性能改變、退化和失效 的根源；有效消除靜電，防止電路軟擊穿及硬擊穿，保證設備正常工作以及避免重大惡性事故的發(fā)生；減少更換硬件（零件）的時間、數(shù)量和人力， 降低維護成本；防止設備老化，延長使用壽命，提高設備利用率（延長運行時間），增加運營收入，減少生產(chǎn)成本。 4 配置選項 1）觸摸屏控制系統(tǒng) 主菜單 輸入/輸出監(jiān)控屏 壓力監(jiān)控屏 故障報警屏 l 基于Windows的圖形化界面，功能強大 l 編程界面密碼保護 l 操作界面容易 l 機器控制超出設置，具有觸摸屏顯示和聲音報警 l 燈塔 l 進板處具有光敏傳感器，自動感應控制開機和停機 l 12” LCD觸摸屏 2）裝料 l 1個急停按鈕 l 1個ESD接地插座 l 12”長固定進板延伸 3）預洗區(qū)(12’’長) l 一個噴淋模塊，帶有4個能夠快速分離的噴管（48個噴頭）[見圖1] l 電磁閥和流量表監(jiān)視和控制外供水實現(xiàn)預清洗隔離，預清洗后的外供水直接排放到下水道 或者 l 預清洗階段的供水直接從清洗模塊中的水箱及管道供水，變成長度48”的 循環(huán)清洗階段 l 上、下噴管的噴淋壓力獨立控制 l 噴淋壓力表緊臨上、下噴管的控制噴閥 l 容易維護的過濾網(wǎng)[見圖2] l 內(nèi)部透明滑板蓋和外部耐溫觀察窗，便于清洗中實時觀察 l 可移動的訪問端口，便于水箱的清潔 l 噴淋后上、下氣刀隔離 4）清洗區(qū)（36”長） l 4個13KW鎳鉻合金發(fā)熱體，位于前隔離壁，易于維護和保養(yǎng) l 過溫保護 l 低液位保護 l 帶液位控制，自動補液 l 自動配液系統(tǒng)（選件），包括流量泵，自動按照濃度配比 l 3個噴淋模塊，共12個能夠快速分離的噴管（144個噴頭）[見圖1] l 獨立的門閥噴淋壓力控制，分別控制上、下噴管的噴淋壓力 l 噴淋壓力表緊臨上、下噴管的控制噴閥 l 高性能7.5馬力不銹鋼離心泵 l 不銹鋼耐高壓管路 l 可移動的低損耗過濾篩，在泵的前端(60目，0.254mm) l 容易維護的過濾網(wǎng)[見圖2] l 可移動的訪問端口，便于水箱的清潔 l 內(nèi)部透明滑板蓋和外部耐溫觀察窗，便于清洗中實時觀察 l 獨立的水箱排水閥 圖 1 快速可拆卸噴淋臂 圖 2 容易保養(yǎng)的過濾網(wǎng)和加熱器 5）隔離漂洗區(qū)（20”長） l 阻止清洗階段的化學溶劑帶入到漂洗水箱 l 增加液體浸入器件下面 l 上、下各一個氣刀管，帶可調(diào)旋轉方向 l 帶有2個能夠快速分離的噴管（24個噴頭）[見圖1] l 由控制閥和流量表控制和監(jiān)控外部供水，漂洗水直接排放到下水道 或者 l 隔離用的漂洗水由漂洗水箱和水泵提供，由閥門和流量表進行控制和監(jiān)控 l 上、下各一個用于漂洗后隔離的氣刀管，帶可調(diào)旋轉方向 l 內(nèi)部透明滑板蓋和外部耐溫觀察窗，便于漂洗中實時觀察 6）循環(huán)漂洗區(qū)(16”長) l 3個13KW鎳鉻合金發(fā)熱體，位于前隔離壁，容易接近 l 過溫保護 l 低液位保護 l 帶液位控制，自動補液 l 1個噴淋模塊，共4個能夠快速分離的噴管（48個噴頭）[見圖1] l 獨立的門閥噴淋壓力控制，分別控制上、下噴管的噴淋壓力 l 噴淋壓力表緊臨上、下噴管的控制噴閥 l 高性能7.5馬力不銹鋼離心泵 l 不銹鋼耐高壓管路 l 可移動的低損耗過濾篩，在泵的前端(60目，0.254mm) l 容易維護的過濾網(wǎng)[見圖2] l 可移動的訪問端口，便于水箱的清潔 l 內(nèi)部透明滑板蓋和外部耐溫觀察窗，便于清洗中實時觀察 l 獨立的水箱排水閥 l 直接排放下水道或串級排放 7）最終漂洗區(qū)（11”長） l 1個噴淋模塊，帶有2個能夠快速分離的噴管（20個噴頭）[見圖1] l 水壓力取決于進水壓力決定 l 電磁閥和流量表控制和監(jiān)視噴嘴的噴淋 l 可移動的訪問端口，便于水箱的清潔 l 內(nèi)部透明滑板蓋和外部耐溫觀察窗，便于最終漂洗中實時觀察 l 容易維護的過濾網(wǎng)[見圖2] l 氣刀去除和沖刷掉最終漂洗水 8）干燥(41”長或者47.5”長（帶有紅外加熱模塊選件）) l 2個氣刀模塊，每個模塊帶2個上部和1個下部氣刀（標配） l 可選紅外加熱隧道模塊（選件） l 1個高性能15馬力渦輪風機，帶自動張力調(diào)整皮帶 l 1個高性能10馬力渦輪風機，帶自動張力調(diào)整皮帶 l 每個風機都有壓力計 l 風機滑動移出，維修更容易[見圖3] l 耐溫觀測窗，用于生產(chǎn)過程觀察 l 隔離風機和氣刀倉，使設備運行時噪音更低 l 定制的脫模風刀，用于高效率的干燥[見圖4] l 上部風刀高度和角度可調(diào)整 l 下部風刀角度可調(diào)整 l 雙層玻璃觀測窗降低噪音 l 可重復使用的聚丙烯氣刀過濾器 l 干燥區(qū)利用非循環(huán)風降低干燥腔內(nèi)的濕度 圖3 可以滑動移出的風機 圖4 風刀高度和角度可調(diào) 9）下料 l 1個急停按鈕 l 隔離靜音罩 l 1個靜電接地插座 l 固定的12”長外延出口 10）傳輸系統(tǒng) l 傳輸寬帶24” l 傳輸軌道的保險裝置在噴管和氣刀的位置處 l 不銹鋼(302)，0.5 ”網(wǎng)格間距和0.072”線徑的履帶（標配） l 上部保護網(wǎng)，不銹鋼(302)，0.375 ”網(wǎng)格間距和0.072”線徑的履帶（選件） l 驅動保護由滑動離合器提供 l 傳輸系統(tǒng)有ESD接地保護 l 履帶返回路徑在漂洗和清洗模塊的外面 l 上部保護網(wǎng)和底部傳輸網(wǎng)聯(lián)合驅動（同1個驅動馬達） l 標準配置3” 產(chǎn)品高度容差 l 馬達功率：1/4HP 11）排放 l 隱藏的整體管路 l 3個10”外部排放口，帶阻尼 l 回收排放系統(tǒng)結合過濾網(wǎng)篩用于最低限度的化學溶劑損耗 5 半水清洗機工藝試驗 半水清洗是將溶劑清洗和水清洗組合起來的工藝方法。半水清洗是一種介于有機溶劑清洗和水清 洗之間的清洗工藝方法。在工藝流程中，首先使用對焊劑殘留物有較強的溶解能力的有機溶劑清洗，再用水洗，以除去有機性污垢和其他污染物，然后有機溶劑與水形成的乳化液進行乳化清洗，最后用純水漂洗和烘干。這種清洗方法的最大優(yōu)點在于它不僅能清除掉有機性的松香焊劑殘留物，而且還能有效除去離子物質的痕跡。半水洗工藝基本上仍屬 于水清洗工藝的范疇，但加入的有機溶劑可以從水中分離出來重復使用。由于其他清洗方法有著這樣或那樣的弊端，目前使用半水清洗這種工藝方法的 較多。由于產(chǎn)品對可靠性要求很高的特殊性，要求PCB組件的焊接必須是采用松香基助焊劑，同時結合洗滌效果、生產(chǎn)成本、適應性、先進性和環(huán)保等方面因素，根據(jù)實際情況，采用半水洗工藝為優(yōu)。 6 清洗機和清洗劑的選擇 我們選擇的水清洗設備具有以下一些特點 ： （1）全方位噴淋，20個不對稱排列的噴嘴同時噴淋 PCB，上下兩個方向的噴嘴每旋轉180°產(chǎn)生20個相互交織的的噴淋模式，配合運動式PCB清洗框，完全消除了陰影效應，大大提高清潔效果及速度； （2）內(nèi)置清潔度控制裝置，操作者可以根據(jù)要求，預先設定清潔度數(shù)值，機器自動對漂洗水進行測定，直到PCB達到預定的清潔度要求； （3）配置缺水保護功能，避免設備缺水狀態(tài)下運行對設備造成損壞及產(chǎn)品在缺水狀態(tài)下進入烘干程序后，引起產(chǎn)品損壞； （4）全電腦控制，只需要設定幾個參數(shù)即可使其自動完成溶劑加熱、溶劑加注、清洗、漂洗、清潔度測試、烘干和打印等流程；（5）一體化結構，操作方便，可全自動操作，適用于電子行業(yè)多種類型PCB批量性清洗。 7 半水洗清洗應注意的幾個問題和所需要的結構 根椐工藝試驗的結論 ，半水清洗在應用過程中，有以下幾點需要注意： （1）烘干問題，這個問題對于所有清洗設備都存在，因為利用機器本身烘干，時間比較長，是資源的一種浪費，現(xiàn)在我們基本都是將產(chǎn)品烘干到不滴水后，放入烘箱進行徹底烘干，當然如果生產(chǎn)任務不緊張的話，也可以用機器自身烘干。 （2）當清洗的組件上有遇清洗液而產(chǎn)生溶解標 記和粘接劑時，應采取有效的防護措施后方可清洗 或更換清洗溶劑。 （3）經(jīng)過測定，第一二次排放的漂洗水有機物含量超標，按規(guī)定應不能直接排放。 （4）溶劑配制的清洗液使用一段時間后，如要徹底更換，需送到污水處理廠。但按我公司清洗量計算此問題可以忽略，因為在每次清洗過程中會損失一定的清洗液，經(jīng)過一段清洗后再填加一些新的清洗液到原溶劑槽中，將快飽和的溶劑進行稀釋以此來保證清洗液的容污能力，可不斷地循環(huán)利用。 （5）為了保障設備供水需求，需專門為其配置一臺去離子水裝置。去離子水置要求：去離子水的阻值必須大于10MΩ，出水量要求純水產(chǎn)量為大于200kg/h。 8 結論 PCB在焊接以后采用溶劑進行清洗，目的是提高電子產(chǎn)品質量。清洗是電子裝聯(lián)中一道關鍵工序，在生產(chǎn)高、精、尖電子產(chǎn)品中尤其需要完善的清洗工藝來保證產(chǎn)品質量。由本文的分析及試驗可以看出，半水清洗應該是目前最適合大多數(shù)電子產(chǎn)品的清洗工藝。 參考文獻 [1]　陳正浩. 印制電路板組裝件綠色清洗技術[J]. 確電子工藝技術, 2007，28（06）：367-369. [2]　張玲蕓. 印制電路組件的清洗工藝[J]. 電子工藝技術，2009， 　30（04）：206-209 . [3]　吳民，孫海林，陳興橋. 印制板半水清洗技術研究[J]. 電子工藝技術，2010，31（04）：209-211 . [4]　胡智勇. 利用離心式半水工藝實施清洗處理[J]. 印制電路信息， 2007（03）：65-68. [5]朱夢圓,朱廣偉,錢君龍,顧釗,俞振飛,周貝貝,王國祥.SMT法插標分析沉積物中磷的地球化學形態(tài)[J].中國環(huán)境科學,2012,(08):1502-1507. [6].TP-SeriesUltrasonicCleaningMachines[J].China'sForeignTrade,1994,(09):54. [7]Cunjing Ge,Feifei Ma,Peng Zhang,Jian Zhang. Computing and estimating the volume of the solution space of SMT(LA) constraints[J]. Theoretical Computer Science,2016,. [8]R.S. Clouthier. SMT Stencil Cleaning - A Decision that Could Affect Production[J]. Soldering & Surface Mount Technology,1996,8(3). [9]G.Grossmann.ContaminationofVariousFlux/CleaningCombinationsonSMTAssemblies:ADiscussionofDifferentAnalysisMethods[J].Soldering&SurfaceMountTechnology,1996,8(1). [10]Teruhito Ohnishi,Yuichi Hirofuji. The Cleaning Technology Using the D. I. Water for SMT[J]. HYBRIDS,1991,7(3). 畢 業(yè) 設 計（論 文）文 獻 綜 述 指導教師意見 指導教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負責人： 年 月 日