超聲波清洗技術在國外是一種很成熟的清洗技術,廣泛應用于機械、電子等領域。焊接后電路板的清洗是其中很重要的一個應用。國內在這方面的應用也較為普遍,但是,不能不說,很多廠家并沒有搞清超聲波清洗的基本原理,因此,在應用超聲波清洗技術時存在十分不規范的一面,甚至和超聲波清洗的原理完全相悖。有些廠家,名義上用的是超聲波清洗,實際上只是作為一個普通的浸泡清洗槽來使用,由于超聲波清洗工藝不合理,根本無法將電路板清洗干凈。不僅沒有發揮超聲波清洗清洗質量好、清洗效率高的優點,相反,有可能對電路板及其元器件造成損傷。
電路板超聲波清洗工藝參數的選擇
超聲波清洗有幾個重要的工藝參數:頻率、功率、時間、清洗溶劑、電路板的放置方式、超聲波強度。錯誤的超聲波清洗工藝也正是在這幾個問題上沒有真正掌握。
頻率的重要性
當工作頻率很低(在人的聽覺范圍內)就會產生噪音。當頻率低于20kHz時,工作噪音不僅變得很大,而且可能超出職業安全與保健法或其他條例所規定的安全噪音的限度。在需要高功率去除污垢而不用考慮工件表面損傷的應用中,通常選擇從20kHz～30kHz的較低清洗頻率。該頻率范圍內的清洗頻率常常被用于清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。高頻通常被用于清洗較小、較精密的零件,或清除微小顆粒。高頻還被用于工件表面不允許損傷的應用。使用高頻可從幾個方面改善清洗性能。隨著頻率的增加,空化泡的數量呈線形增加,從而產生更多更密集的沖擊波使其能進入到更小的縫隙中。如果功率保持不變,空化泡變小,其釋放的能量相應減少,這樣有效地減小了對工件表面的損傷。高頻的另一個優勢在于減小了黏滯邊界層(泊努里效應),使得超聲波能夠“發現”極細小的微粒。這種情況近似于小溪中水位降低時可以看清溪底的小石子。電路板上由于有各種元器件甚至是比較嬌貴的器件,而且電路板表面凹凸不平,有許多細小的狹縫,因此電路板的清洗當然必須采用較高頻率。國外資料建議頻率在33kHz～66kHz。但現實中有人認為,頻率越高越容易對電路板造成損傷,而低頻往往是安全的,這是完全錯誤的觀點。
化學溶劑的選擇
考慮到清洗液的物理特性對超聲清洗的影響,其中蒸汽壓、表面張力、黏度以及密度應為顯著的影響因素。溫度能影響這些因素,所以它也會影響空化作用的效率。選擇清洗液時,應考慮以下四個因素:
(1)清洗效率:通過做實驗選擇有效的清洗溶劑。
(2)操作簡單:所使用的液體應安全無毒、操作簡單且使用壽命長。
(3)成本:廉價的清洗溶劑的使用成本并不一定[敏感詞]。使用中必須考慮到溶劑的清洗效率、安全性、一定量的溶劑可清洗多少工件、利用率[敏感詞]等因素。當然,所選擇的清洗溶劑必須達到清洗效果,并應與所清洗的工件材料兼容。水為普通的清洗液,故使用水基溶液的系統操作簡便,使用成本低,應用廣泛。然而對于某些材料以及污垢等并不適用于水性溶液,那么還有許多溶劑可供選用。其中性價比相對較高的有酒精溶劑。
(4)化學溶劑的用量:溶劑的用量一般超聲波清洗機的使用說明書中都會說明,一般必須超過清洗槽容積的三分之二。而事實上,常常有人為了節約成本,用很少的溶劑,甚至只是剛剛蓋過平鋪在槽底的電路板,這其實和空振差不了太多,不僅不能發揮超聲波的作用,相反可能損傷電路板和元器件。
超聲波清洗的功率和時間
超聲波清洗的功率和時間必須通過實驗來確定。太大的功率和太長的清洗時間,有可能對電路板及元器件造成損傷。
清洗電路板的處理方式
超聲清洗的另一個考慮因素是電路板的上、下料或者說是放置電路板的工裝的設計。電路板在超聲清洗槽內時,無論電路板還是電路板籃都不得觸及槽底。電路板總的橫截面積不應超過超聲槽橫截面積的70%。橡膠以及非剛化塑料會吸收超聲波能量,故將此類材料用于工裝時應謹慎。工裝籃設計不當,或所盛工件太重,即使[敏感詞]的超聲清洗系統的效率也會被大大降低。任何材料,如果網眼高於50目,對于超聲波就表現出實體的性能,將超聲波反射回去。當網眼大于0.635cm時,對于超聲波才表現出開放式材料的性能。鉤子、架子以及燒杯都可用來支持電路板。在實際中,經常有人隨便把電路板層疊在超聲波清洗機的清洗槽中,這樣根本不能發揮超聲波的獨特的清洗作用,而把超聲波清洗機等同于普通的浸泡式清洗槽。
超聲波強度
超聲波強度即單位面積的超聲功率。超聲清洗的效果好壞取決于空化作用,但空化作用的產生與超聲波強度有關。超聲波強度越大,空化作用越明顯,也就是清洗作用越好。另外,根據不同的清洗對象,來選擇適當的超聲波強度。如清洗電路板,超聲強度可低些,清洗機械零件時超聲波強度可高些。有些人盲目地以為超聲波強度越高越好,這樣才能洗得干凈,其實完全沒有這個必要,而且強度越高,對電路板可能的危害越大。
超聲波清洗工藝是一種價格低廉、安全、高效的清洗工藝,由于很多廠家對超聲波清洗的原理不熟悉,因此導致許多使用中的誤區,不僅不能把電路板清洗干凈,相反可能對電路板造成損傷。只有對超聲波清洗的工藝參數:頻率、功率、時間、清洗溶劑、電路板的放置方式、超聲波強度仔細考慮,才有可能獲的滿意的清洗效果。
