2009年03月11日
BJ-205在印制电路板清洗中的应用
顾亚祥
张家港宝极科学奇化学公司
BJ-205在印制电路板
清洗中的应用
1. 印刷线路板的清洗对象
2. PCB的非ODS清洗工艺
3. BJ-205的性质及使用
4. BJ-205用于PCB清洗的特点
1. 印刷线路板的清洗对象
印制电路板（PCB）在制造过程中不可避免的沾染了周围环境中存在的灰尘、纤维、金属和非金属及其氧化物碎屑等污垢；在焊接过程中还会沾上汗迹、指纹、油污及助焊剂残留物等化学物质、这些污染物按性质不同一般可分为四种类型：离子型水溶性污垢、非离子性水溶性污垢、非水溶性污垢及不溶性污垢。
1. 印刷线路板的清洗对象
1.1 离子性污垢
离子性污垢对印制电路板的破坏力极大，会使电路的信号发生变化、电路板出现电迁移、电路断路、腐蚀以及涂敷层的附着力下降等问题。清洗方法：用水溶解的方法去除。在清洗中需加入适当的添加剂并辅以加热、机械搅拌等物理手段。
1.2 非离子型水溶性污垢
非离子型水溶性污垢可使印制电路板的润湿特性及组装涂覆层的附着力发生变化，使电路板的表面绝缘电阻降低。有时还会有电迁移、腐蚀等现象发生。清洗方法：为更好的去除这类污垢在清洗水中要加入添加剂，并采用提高水温、延长清洗时间、辅之以机械搅拌等措施。
1.3 非水溶性污垢
非水溶性污垢对印制电路板的表面润湿特性、黏结性能、组装涂覆层均有不利的影响。而且对印制电路板上的电联接点耐使用环境影响的可靠性有较大的不利影响。清洗方法：可采用非极性溶剂溶解清洗。
1.4 不溶性污垢
不溶性污垢通常与可溶性污垢混杂在一起，在清洗过程中当可溶性污垢被xx之后，这类污垢通过冲洗等手段即可被清洗掉。清洗方法：通过强力喷射、刷洗、超声波清洗等物理手段去除。
2. PCB的非ODS清洗工艺
PCB的传统清洗剂多为CFC-113。该溶剂表面张力和粘度较小，与相同沸点的其他溶剂相比，具有良好的去水和蒸发作用。而且CFC-113最重要的优点是KB值适中，同时对材质的兼容性较好。由于CFC-113性能稳定，适合范围广，易干燥、润湿性好，不腐蚀损伤线路板，清洗效果好，可操作性好，易于回收，曾被我国很多单位广泛使用或现在仍有使用，是电子产品电路板清洗的主要溶剂。然而，作为”蒙特利尔议定书”的缔约国，我国已规定将在2006年全面禁止此类溶剂的使用，因此这种清洗方法将很快被淘汰。
2.1 可采用的PCB非ODS清洗工艺
（1）目前对印制电路板组装件焊接后的非ODS清洗质量的控制有两种工艺方法。
？ 免清洗焊接工艺：免洗技术是指通过改进生产设备，加工工艺和产品设计提高元器件的质量，使原清洗对象可以免除清洗直接进入下一道工序，保证元器件的洁净质量与用ODS清洗后的相同。由于所使用的免清洗液态助焊剂不含卤化物活性剂，印制电路板组装件焊后无需清洗即可进入下一工序。
2.1 可采用的PCB非ODS清洗工艺（2）
？ 在印制电路板组装件焊接后进行清洗，主要清洗方法包括三种，溶剂清洗、半水清洗及水清洗。水洗技术分高纯水清洗和水中添加表面活性剂清洗两种工艺；半水洗技术是指半水洗过程通过有机溶剂与水形成乳化液清洗污垢；非ODS有机溶剂清洗技术，此工艺采用非ODS溶剂进行清洗，其工艺与原工艺相似。
2.2 ODS清洗剂替代技术要求
理想的ODS替代品清洗剂必须具备以下条件：
？ 优良的溶解与清洗能力；
？ xx、无公害；符合国际公约的要求；
？ 不可燃；
？ 性能稳定，无腐蚀性，不影响产品品质；
？ 易蒸发，无残留物；
？ 良好的性能价格比，替代费用可被接受。
2.3 现有非ODS清洗剂
？ 目前，CFC-113的替代溶剂主要有BJ系列溶剂、氯代烃合成溶剂、烃类溶剂、醇类溶剂、碱性水溶液等。
？ 替代CFC-113的氟系清洗剂主要有HCFC(含氢氟氯化碳)、HFC(含氢碳氟化物)、HFE(氢氟醚)及PFC(全氟化碳)等。其中HFC，HFE，PFC本身不具有清洗力，需要和其它化合物组合后才能使用。该类清洗剂具有与CFC-113接近的清洗性能，稳定，低毒性，不燃，安全可靠，但是通常价格昂贵。迄今为止，还没有一种替代物在适用范围和清洗效果上，都能和CFC-113相似的。人们正在研究一种对环境无影响，又能xx取代氟立昂的清洗剂。
3. BJ-205的性质及使用
BJ-205(BJ-205A/BJ-205B/BJ-205C)的特点是：使用该溶剂的产品呈干燥性；无易燃危险；性能与CFC相似，和现在的CFC-113清洗设备xx兼容，对臭氧层的破坏系数仅为CFC的十分之一至几十分之一或无破坏性，在性能及物性上，是目前最接近CFC113的溶剂型清洗剂，清洗的效果达到CFC-113的清洗水平，清洗后杂质、离子残留物低于CFC水平，对表面绝缘电阻无不良影响。是CFC-113较为理想的过渡替代物。
BAOJIEER公司生产的商业化产品 BJ-205作为替代品可以很好的解决目前的替代问题。
3. BJ-205的性质及使用
3. 1 BJ-205的基本特性
3. 2 BJ-205A对环境的可接受性和毒性研究
3. 3 BJ-205B的需求量和应用
3. 4 BJ-205C与其它清洗剂的组合应用
3. 5 汽车用PCB的助焊剂的xx
BJAOJIEER公司的BJ-205是几种异构体的混合物，已经实现商品化。
BJ-205A与异丙基乙醇和其它溶剂混合成为类似于共沸物的混合物，适用于助焊剂的xx应用。
BJ-205ABC是类似于共沸物的混合物，它是由BJ-205B 、异丙基乙醇和稳定剂混合而成，可用于应用多种助焊剂的xx。
BJ-205C和BJ-205C是用于解决在BJ-205A清洗后的印制电路板上偶尔形成的白色残余物问题。 BJ-205C是BJ-205B 、异丙基乙醇，烃和稳定剂的混合物； BJ-205C同样是类似于共沸物的混合物，由BJ-205C ，异丙基乙醇、顺式－1，2-和稳定剂混合而成。
3. 1 BJ-205(BJ-205A/BJ-205B/BJ-205C)的基本特性
沸点、表面张力和KB值(贝壳松脂丁醇Kauri－Butanol)值是清洗剂的主要特性。BJ-205与CFC-113的沸点范围都为40-60ºC，因此在室温下很容易处理，不会对温度敏感部件或材料造成影响，很适合清洗塑料和橡胶等。表面张力较低，使得清洗剂能渗透到狭窄的缝隙，37-45的KB值显示其能清洗油、油脂和尘埃等污垢，并且清洗时对塑料和橡胶没有负面影响，具有均衡的溶解能力。此外，气化潜热较小，溶剂气化耗能较少，易于干燥。由于BJ-205的特性和CFC-113非常相似，替代过程无需改变清洗设备和清洗程序。
在BJ-205各型号中，BJ-205ABC作为穿孔电路板、表面实装电路板、柔性电路板等印刷电路板的清洗剂发挥着真正的价值。这是因为BJ-205ABC对各种有机化合物具有优良的溶解性、对金属及塑料材料的影响低、表面张力低、干燥性强的特点。而且，蒸发汽化热低，可避免受结露而引起损坏。而对于特殊助焊剂的清洗，BJ-205C可提供较好的效果。同时，BJ-205可与其它助焊剂清洗剂配合形成清洗、干燥系统。此外，通过蒸汽清洗和超声波清洗的配合使用，可以得到很好的清洗效果。
3.2环境的可接受性和毒性研究
BJ-205的ODP和GWP值是估计其环境的可接受性的重要数值。表2中列出了BJ-205A，BJ-225B和其它卤烃在大气中存留时间、ODP值和GWP值。按存活时间计算，BJ-205B和BJ-203C的ODP值分别为0.025和0.033；GWP值分别为170和690。BJ-205C的ODP和GWP值大大低于CFC-113。另外，依据美国清洁空气法，BJ-205C可受到VOC(挥发性有机化合物)规程的豁免。
3.2环境的可接受性和毒性研究
表2 BJ-205环境可接受性研究
由替代氟烃毒性试验方案（PAFT）对BJ-205A进行毒性研究，结果证实BJ-205B和BJ-205C毒性都不高。艾姆斯式化验和体内不定期的DNA合成等基因试验中，仅在使用人体淋巴细胞菌种的研究中发现HCFC-2252ca能引起基因材料的变化。不过，多项研究的结果在总体上证明无论BJ-205还是BJ-205A都没有致癌突变性。董竞武等（2002）对BJ-205C的28 天吸入毒性试验观察结果表明， BJ-205C 的无急性毒性属于微毒；吸入毒作用的主要靶器官为动物的肺脏和肝脏，其次是肾脏。最小毒作用浓度(LOEC) 为37.350 mg/m3，未观察到毒作用浓度(NOEC) 为12.450 mg/m3 。
在日本，把BJ-205与其它溶剂-起使用的新应用越来越多。一个典型的应用是：用烃清洗零件，再用BJ-205蒸汽漂洗，除掉粘附在表面上的烃。另外，还有用水洗或半水洗清洗剂清洗零件，然后用水漂洗。漂洗后，用醇除掉附在表面的水，然后再用BJ-205除掉醇。这些应用中，首先用非BJ-205清洗剂，并不是用BJ-205取代CFC-113。随后，用BJ-205进行漂洗和干燥剂，解决干燥和/或水斑问题。
BJ-205与其它清洗剂混合使用的优点：
一般是在BJ-205的溶解能力不足以满足清洗应用的要求时才采用混合清洗。这类情况下是用其它清洗剂进行清洗，而用BJ-205进行漂洗和干燥。与仅用其它清洗剂相比，混合清洗的清洗和干燥时间都可缩短。
汽车用的PCB要求高可靠性和耐用性。为此，很多PCB都涂覆有树脂涂层。PCB的制造过程包括焊接电子元器件、清洗和涂覆。由于PCB的产量巨大，PCB的清洗要在短时间内完成。可使用某些清洗设备和BJ-205ABC清洗剂完成清洗。把PCB浸入45～50℃的热溶剂中，然后用冷溶剂漂洗，再在溶剂蒸汽中干燥，整个程序1min内结束。
4. BJ-205用于PCB清洗的特点
各种印制电路板的非ODS清洗技术的优缺点：
？ 免清洗工艺过程中不仅省去了PCB组装件的焊后清洗工艺，也避免了使用ODS清洗剂对大气臭氧层的破坏。然而，免清洗技术也存在一定的缺点。表面有白斑，外观不良；操作条件不易控制；因有一层助焊剂，探针测试不易进行；焊锡性差，易产生锡球；表面绝缘电阻高。
4. BJ-205用于PCB清洗的特点
各种印制电路板的非ODS清洗技术的优缺点：
？ 水基清洗工艺不会对焊接工艺提出特别的要求，所以不必改变原有的焊接工艺，安全性好，水基清洗多为低毒性的，一般不会危及工人的健康，也不会发生起火、爆炸等危险，且水基清洗剂的配方可以灵活多样，适应性广。但由于水的表面张力大，需要表面活性剂来提高对缝隙的清洗能力，而这些添加剂在漂洗时不易被去除，增加了漂洗的难度。而且往往需要使用价格昂贵的纯水或DI水，干燥困难，对资源的消耗比较大，设备占用的场地和空间较大，设备的一次性投资较大，也不适合缺水和能源匮乏的地区。
4. BJ-205用于PCB清洗的特点
各种印制电路板的非ODS清洗技术的优缺点：
？ 半水基清洗工艺对各种焊接工艺的适应性强，不必改变原有的焊接工艺，清洗能力较强，能同时去除水溶性污垢和油污，与大多数金属和塑料材料相容性好，与溶剂清洗剂相比不易挥发，使用过程中蒸发损失小。
但也存在需要纯水漂洗、干燥难、废水处理量大、设备占用空间大、一次性投资较大、成本较高的问题。
4. BJ-205用于PCB清洗的相对特点
各种印制电路板的非ODS清洗技术的优缺点：
？ 溶剂清洗中，BJ-205是目前较为理想的替代清洗剂，清洗工艺相对比较简单，不需要更换设备，操作条件与CFC-113相似；挥发性好，不需要干燥工艺，溶剂使用后可通过蒸馏与污垢分离并循环使用；废液处理也相对简单，价钱合理。缺点是：BJ-205清洗溶剂虽然对大气层的破坏性很低，但还是起到了破坏作用，此类清洗溶剂及清洗工艺方法也将逐渐被淘汰，故只能作为一种清洗用的过渡物质。还有待继续研究开发xxx安全的清洗溶剂。
