PCB制造过程中常见的灰尘消除方法

(昆山海克斯电子有限公司，江苏苏州)

摘要   
介绍了PCB制造过程中常见的灰尘种类，列举了几种灰尘的消除方法，特别是无尘车间内灰尘的消除方法。
关键词  印制电路板；粘尘垫；PCB灰尘消除方法
前言
    所谓尘埃是指大气中的一种固体颗粒，它通常以悬浮的方式存在于空气中，并随着气流四处漂浮。灰尘颗粒直径不同，肉眼通常看不见。 
    随着科学技术的发展，线宽和线间隙都在缩小，这就要求制造商处理由灰尘引起的开路、短路、阻焊膜等碎片问题。然而，作为一种自然现象，粉尘在实际生产过程中无法完全消除，所以我们只能通过观察和分类将其控制在要求的范围内。银粉尘的有效消除取决于对二次粉尘的理解以及在探索相应解决方案之前对其原因和类型的理解。

2灰尘的分类
    按照颗粒直径的大小，可以将灰尘分为三类。
2．1  粉尘
    灰尘是由于物体被压碎而产生并扩散到空气中的颗粒。颗粒大小差异很大，肉眼可以看到大颗粒，高功率显微镜可以看到小颗粒。颗粒尺寸通常在10um和10um之间。它的形状是不规则的，但它的成分与物质产生前的成分相同。 
2．2凝结固体烟雾
冷凝的固体烟雾是在燃烧、开花、蒸发和冷凝的过程中形成的。其粒度通常为0.1um至1um。它不同于灰尘，具有很强的凝聚力。大部分是金属物质熔化过程中形成的气体。在空气中冷却后，它凝结成规则颗粒形状的固体烟雾。 
2．3烟
    烟是木头、纸、布、油、煤、***和其他有机物质燃烧时产生的微粒。其粒径一般在0.5 μm以下，烟雾颗粒相对较小，因此更容易飘走，这容易影响阻焊油墨与板表面之间的结合力。长期积累后形成的铁锈甚至会影响PcB的制造质量。

3灰尘产生原因及传播途径
3．1  灰尘产生原因
    由灰尘的种类可以看出，产生灰尘的原因主要有以下两类。
3．1．1物体粉碎
当一个物体被压碎时，它会产生碎片，这是一种灰尘。例如，当吃饼干时，当饼干***时，你可以清楚地看到碎片飞出。当然，仍然有许多看不见的碎片。这些碎片的长期积累不仅会威胁设备的使用寿命，还会影响呼吸道健康。这就是宇航员必须在太空中吃液体或压缩食物的原因。 
破碎物体产生的粉尘在实际生产过程中***为常见。无论它被运输、摩擦、老化和掉落，都会因压碎而产生灰尘。在印刷电路板制造过程中，钻孔和铣削会产生大量灰尘。几乎生产过程中使用的所有工具都互相摩擦。物体相互摩擦后，表面会产生毛刺，在刮擦碰撞后，毛刺会脱落成细小的灰尘。
3．1．2物体的燃烧或凝结

   在燃烧过程中。一方面，由于其自身的物理分解，会产生固体颗粒。另一方面，燃烧过程中产生的烟雾会产生烟雾污染。电路板制造过程中燃烧或冷凝产生的灰尘通常存在于烘焙和碱洗过程中。纸板干燥过程中从印版或油墨中挥发出来的有机气体在冷凝后会产生晶体:普通Na0H溶液在水分挥发后，很容易产生Na0H晶体。这些晶体长时间积累后，在摇晃或摩擦后，它们很容易随着气流漂浮到空气中。 
3．2灰尘传播途径
    灰尘主要靠以下几种传播途径。
3 .2．1气体流动
    因为灰尘通常是悬浮的，所以灰尘会随着气体的流动而流动。当气候干燥时，灰尘很容易随空气流动。我们所知的沙尘暴是空气中强气流的结果。在电路板制造过程中，气体的流动方向是任意的，这使得很难确定灰尘的漂浮方向。 
3．2．2黏附
    由于灰尘颗粒表面经常有水分，当与它们接触时，它们会粘在其他物体上。你通常穿的衣服，或者车间的墙壁，都是灰尘附着的物体。灰尘被***带到基板表面，容易造成隐患。     灰尘的粘附方程式表示如下：     P：kWD    (1)
式中：P——灰尘粘附的程度；     k——含尘度(CR等级等)；     w-板面吸附力；     D——灰尘吸附力。 
    由式(1)可知，灰尘的粘附程度与含尘度、板面吸附力、灰尘吸附力三者均成正比。
3．2．3静电吸附
    静电吸附传播灰尘的原因类似于粘附。如图1所示，物体摩擦和碰撞产生的灰尘通常以三种形式存在:带正电荷、带负电荷和不带电荷。当接近金属物体时，这些灰尘会产生静电感应。由于同性和异性之间的吸引力，带电荷的灰尘很容易吸附到带有异性电荷的物体表面，导致灰尘的静电吸附。
 
4常见灰尘消除方法
    通过上述粉尘分类和传播方法，结合实际生产试验，总结出以下7种消除粉尘的方法。 
4．1  消除方法1
    储物架或搬运车的桌面制成完整的圆柱形网状钢结构，桌面下方设有粘尘垫，灰尘抖落后吸附在粘尘垫上；货架底层离地面≥35厘米 。
    储物桌面和卡车做成圆柱形钢结构，可以防止灰尘堆积在桌面上，保证灰尘全部落到底层，然后粘附在粘尘垫上。经过测试验证，当货架底层离地面≥35厘米时，在防止粉尘危害方面有三大优势:(1)搁板底座不易吸收地面灰尘； (2)便于清洁搁板的下部；(3)可以防止灰尘隐藏在狭窄的间隙中。
4．2消除方法2
    向容易静电的地方添加离子风扇。
    灰尘通常分为带负电的颗粒、在带正电的生产过程中产生的灰尘和静电吸附颗粒以及不带电荷的颗粒，其中不带电荷的颗粒所占的数量非常少。因此，离子风被添加到有严格清洁要求的区域。 风扇，吹掉带电的灰尘。离子风扇可以吹出正负电荷。
4．4消除方法3
    在将粘尘垫1和2放置在设备中部和容易摩擦和碰撞的桌面下方的基础上，将粘尘垫放置在容易摩擦和碰撞的桌面下方，可以防止灰尘由于摩擦或碰撞表面而从板存储框架掉落，还可以将离子风落下的灰尘粘在后面。
 4．4消除方法4
    无尘车间风淋室内改造成循环吹风，风淋室四壁贴粘尘垫。
    风淋室是避免***将灰尘带入无尘车间的一个重要设施，防尘服经过粘附、静电吸附等途径表面会附带一些灰尘，经过风淋后，可以有效吹落灰尘，风淋室四周墙壁贴上粘尘纸，挖出风淋口，可以有效吹落并粘结灰尘。
    风淋室设计成循环吹风模式。若风淋室只吹风不吸风，灰尘会在停止吹风后又飘落到无尘服上，将其改造为循环吹风，可以防止因单纯吹风导致的灰尘飘落或藏匿堆积。
 4．4消除方法5
    选取硬质橡胶鞋底的无尘鞋、注意穿法和存放方法。
    对于无尘鞋，建议选取硬质橡胶底类型，由于无尘鞋长期与地面摩擦，肯定会产生灰尘，而软底薄底无尘鞋摩擦破损造成的灰尘量足硬质无半鞋的500多倍!
    选好无尘鞋之后，还需要注意其穿法，无尘裤的裤口需插入无尘鞋的鞋口之内，以防无尘服内的灰尘掉落在无尘室内。
    无尘服有多种存放方法，但是要保证无尘服真正“无尘”，必须注重每一个细节。建议使用悬挂的方法存放无尘服，可以使灰尘垂直落下，并在无尘服悬挂柜底层铺设粘尘垫，黏附抖落的灰尘。
4．6 消除方法6
    无尘车间的设备***好为不带漆的，若必须带漆，则应优先选取烤漆的设备。
    无尘车间内的酸碱性气体不断循环，一方面会腐蚀金属，产生粉尘，另一方面与高分子材料发生缓慢反应，将其分解，而漆类是高分子材料的一种，可以观察到，无尘车间的设备长时间使用，漆面会自然起泡脱落，产生粉尘微尘。
    设备使用过程中，漆面经过碰撞、磨擦，也会产生碎屑漂浮到空气中，所以评估设备时加上是否带漆一项，预防漆面脱落产生灰尘。 选用纯金属外壳设备，向外壳上涂一层保护油，油类一般由极性有机分子组成，可以有效附带电灰尘，对设备表面定期清理，灰尘就会被除掉。
4．7 消除方法7
    无尘车间更衣室增加离地隔离层。无尘车间更衣室是人员流动与衣物磨擦***频繁的地方，增加网状硬质隔离层，隔离层下的地面上铺粘尘垫，可以清除落下堆积的灰尘。
本文简单介绍了灰尘的分类和传播方式，根据分类和传播方式，提出了七种预护，加以***解说，为预护PCB制造过程中由于灰尘所造成的短路、开路、阻焊杂物等不良问题提供了切实有效的方法。

参考文献
[1]电路板绿色制造技术探讨（2）印制电路信息
 

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