超聲波清洗技術(shù)在國外是一種很成熟的清洗技術(shù),廣泛應(yīng)用于機械、電子等領(lǐng)域。焊接后電路板的清洗是其中很重要的一個應(yīng)用。國內(nèi)在這方面的應(yīng)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(yīng)用超聲波清洗技術(shù)時存在十分不規(guī)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(fā)揮超聲波清洗清洗質(zhì)量好、清洗效率高的優(yōu)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(shù)的選擇
超聲波清洗有幾個重要的工藝參數(shù):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(dāng)工作頻率很低(在人的聽覺范圍內(nèi))就會產(chǎn)生噪音。當(dāng)頻率低于20kHz時,工作噪音不僅變得很大,而且可能超出職業(yè)安全與保健法或其他條例所規(guī)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(yīng)用中,通常選擇從20kHz～30kHz的較低清洗頻率。該頻率范圍內(nèi)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(yīng)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(shù)量呈線形增加,從而產(chǎn)生更多更密集的沖擊波使其能進(jìn)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(yīng)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(yōu)勢在于減小了黏滯邊界層(泊努里效應(yīng)),使得超聲波能夠“發(fā)現(xiàn)”極細(xì)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(xì)小的狹縫,因此電路板的清洗當(dāng)然必須采用較高頻率。國外資料建議頻率在33kHz～66kHz。但現(xiàn)實中有人認(rèn)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dāng)然,所選擇的清洗溶劑必須達(dá)到清洗效果,并應(yīng)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(tǒng)操作簡便,使用成本低,應(yīng)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(xué)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(jié)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(fā)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(shè)計。電路板在超聲清洗槽內(nèi)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(yīng)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(yīng)謹(jǐn)慎。工裝籃設(shè)計不當(dāng),或所盛工件太重,即使[敏感詞]的超聲清洗系統(tǒng)的效率也會被大大降低。任何材料,如果網(wǎng)眼高於50目,對于超聲波就表現(xiàn)出實體的性能,將超聲波反射回去。當(dāng)網(wǎng)眼大于0.635cm時,對于超聲波才表現(xiàn)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(jīng)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(fā)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(chǎn)生與超聲波強度有關(guān)。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(jù)不同的清洗對象,來選擇適當(dāng)?shù)某暡◤姸取Ｈ缜逑措娐钒?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(dǎo)致許多使用中的誤區(qū),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(shù):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(xì)考慮,才有可能獲的滿意的清洗效果。
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