周少雄，何燕春，高 柯，雷 驰

（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710065）

印制电路板组件在焊接后会有污染物残留，这会直接影响电子产品的电气性能，因此清洗是生产过程中的关键工序[1-4]，航空印制电路组件出现故障时选择返厂维修，则需对电路组件局部涂层清除干净[5-6]。传统的清洗和去除工艺以酒精、丙酮等化学试剂作为介质，此类介质属于危险品，存在安全隐患，其储存使用以及回收处理过程复杂，且长期使用会对操作人员的健康造成危害。因此，寻找新型工艺替代传统工艺已刻不容缓。

干冰清洗是一种新型清洗及表面处理技术，与传统清洗工艺相比，采用固体二氧化碳作为介质，使用后气化无残留，无需回收处理，且对环境无污染，能够有效改善工作环境，保障工作人员的安全，其不仅可以清洗印制电路板，还可以对保护涂层进行去除处理。干冰清洗因其优势广泛应用于电子产品和精密模具制造领域[7-8]。

1. 验背景及原理介绍

随着行业内工艺需求的提升，干冰清洗工艺应用越来越普及。在半导体封装前处理工艺中，采用干冰清洗技术将元器件在切割分离中附着在内壁上的杂质进行处理，提高电子封装体的表面洁净度，增强了本体与镀层的结合强度。在军用航空发动机领域，干冰清洗技术用来处理发动机表面污渍，在保证发动机金属材料表面物理性质不变的情况下还可以有效清洁污染物，代替了传统汽油清洗工艺。并且干冰清洗技术也在真空领域得到应用，包括系统内部零件的清洗以及真空分析样品的清洗等[9-10]。以上领域主要使用干冰清洗工艺的清洗清洁功能，并未对干冰清洗工艺去除三防涂覆材料进行探索。

本文采用干冰清洗机对我所印制电路组件进行清洗、三防涂层去除处理。其原理（如图1所示）是将干冰处理为毫米级微小颗粒，通过压缩空气将低温（-78℃）干冰颗粒以极高的速度撞击到物体表面，瞬间爆破成气体，产生微爆；低温使表面污染物迅速脆化，更容易从表面剥离，再通过物理撞击力击碎表面污渍，干冰升华时体积膨胀百倍带来的强大气流，瞬间去除物件表面污染物。

图1 干冰清洗机原理

2. 实验工具及方法

2.1 实验工具

本次实验采用i3 Micro Clean型干冰清洗机（如图2所示）对印制电路组件进行清洗和涂层去除；使用IONOGRApH SMD V离子污染测试系统（如图3所示）进行离子浓度检测。

图2 i3 Micro Clean 型干冰清洗机

图3 IONOGRAPH SMD V离子污染测试系统

2.2 实验方法

本次实验选取元器件密集且批次较多具有代表性的三种类型印制电路组件，为1/2型印制电路组件、子卡型印制电路组件和母版型印制电路组件。为研究干冰清洗机压力参数对离子浓度的影响，将1/2型印制电路组件分为两组，每组两块产品，分别采用3kg和4kg两种压力参数进行清洗。在得出结论后，对后续的实验采用更优的压力参数。在涂层去除方面，由于我所使用的三防涂覆材料去除容易，所以2kg压力参数可以满足去除条件。

3. 实验过程及结果

3.1 实验过程

干冰清洗机工艺流程图如图4所示，打开干冰清洗机电源，将块状干冰放入设备腔室中，选择合适的喷嘴并调节参数，打开压缩空气开关，试喷出冰后将产品水平放置在防静电工作台上，手持喷枪，根据压力大小调节间距，防止间距过小对物件造成损伤。使用时应遵从从上到下，从左到右的原则依次进行，避免出现遗漏，正反两面各两遍，对于元器件较多的印制电路组件，可以调节喷枪与物件的角度对不易接触到的地方进行处理。

图4 干冰清洗机工艺流程图

3.2 实验结果

三种类型的印制电路组件干冰清洗后的离子浓度如表1所示。

表1 三种产品清洗后离子浓度

由表1可知，对于1/2型产品，压力参数从3kg提升至4kg时，离子浓度下降。三种产品中，子卡型印制电路板的离子浓度最小，清洁程度最高。母版型印制电路板离子浓度最大，其原因是母版型产品上元器件数量较多，清洗较困难。

目前我所使用的三防涂覆材料主要有以下三种：丙烯酸树脂涂层（1B31）、聚对二甲苯涂层（pC1）和聚氨酯涂层，干冰清洗机对三种涂层去除结果如表2所示。

表2 三种涂层去除结果

4. 结语

根据上述实验中干冰清洗机对产品离子浓度和三种三防涂覆材料的去除的验证分析，子卡型产品离子浓度最小，因为其器件较少，复杂程度低。对于1B31和pC1型三防涂层，干冰清洗机可以去除器件或焊点较少处的涂层，对于器件引脚、焊点较多的地方不能完全去除，且长时间地去除会对产品造成损伤。聚氨酯涂层由于固化后强度较高，去除较为困难。