CN103748974A - 用于批量清洁印刷电路板的批量清洁装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种批量清洁装置，包括：包含处理室的壳体，由壳体支撑的流体储罐，以及可移除地设置在壳体的处理室内并且跟流体储罐流体连通的流体输送集管组件。流体输送集管组件包括选择性接合至流体储罐的流体入口，跟流体入口流体连通的多个分配集管，以及跟分配集管流体连通的多个喷杆。喷杆用于在清洁操作期间为印刷电路板提供支撑。还公开了批量清洁装置和批量清洁方法的另一些实施例。

Description

用于批量清洁印刷电路板的批量清洁装置和方法

技术领域

本申请主要涉及一种用于清洁印刷电路板的装置，并且更具体地涉及一种批量清洁装置的液体输送系统以及一种用于向印刷电路板输送液体以供清洁的方法。

背景技术

各种类型的液体清洁装置被用于清洁印刷电路板以去除污染物例如焊剂残留物、树脂等。这些污染物由于焊接工艺而保留在印刷电路板上。批量清洁机通常装有设置在位于框架或支架内的印刷电路板组件或基板上方或下方的旋转式喷射集管。

焊接工艺近来主要在两方面取得进步：从锡铅焊料转换到无铅材料以及印刷电路板组件尺寸的减小和更小的低轮廓元件的相关密度增加。这些新的焊接材料提高了对于焊接的温度要求并且通常被配制为具有更高重量含量的焊剂。无铅工艺和新型印刷电路板设计的组合要求用更多的时间和能量来满足工业清洁度标准。减少清洁循环的次数以及来自下面的低轮廓密集组件的清洁残留物的重要性驱动着优化使用框架或支架集管清洁系统的批量清洁设备以用于让高效的流体动力学提供减少的循环次数同时保持工业标准清洁度。

另外，在清洁期间，流体偏转和/或元件遮蔽能够导致低效地清洁和去除印刷电路板上的残留物。这些剩余的残留物会在组装期间造成缺陷，由此导致返工和/或废品，这对于印刷电路板的生产商来说可能成本太高。而且，印刷电路板上剩余的残留物在本质上可能是离子性的并且造成可靠性问题或现场故障。这些故障的结果不仅代价高，而且在关键性任务应用中还会随故障带来危险。

发明内容

本揭示内容的一种应用涉及一种用于清洁印刷电路板的批量清洁装置。在一个实施例中，所述批量清洁装置包括：包含处理室的壳体，由壳体支撑的流体储罐，以及可移除地设置在壳体的处理室内并且跟流体储罐流体连通的流体输送集管组件。流体输送集管组件包括选择性接合至流体储罐的流体入口，跟流体入口流体连通的多个分配集管，以及跟分配集管流体连通的多个喷杆。喷杆用于在清洁操作期间为印刷电路板提供支撑。

批量清洁装置的实施例可以包括将流体输送集管组件设置为具有底座和锁固于底座的把手。把手用于移动流体输送集管组件。流体输送集管组件可以还包括锁固于底座并且用于将流体输送集管组件滚入和滚出处理室的多个辊。喷杆可以直接定位在印刷电路板前方和后方以在批量清洁装置工作期间提供直接通向印刷电路板的流路。外排喷杆中喷杆的喷孔可以位于喷杆的一侧。内排喷杆中喷杆的喷孔可以位于喷杆的两侧。批量清洁装置可以还包括一种或多种以下的元件：连接至流体输送集管组件的流体入口并且与之流体连通的滑动配合式集管接合件；用于提供从流体储罐到流体输送集管组件的流体运动的泵；以及用于控制批量清洁装置操作的机电控制系统。

本揭示内容的另一种应用涉及一种批量清洁印刷电路板的方法。在一个实施例中，所述方法包括提供一种批量清洁装置，所述批量清洁装置包括：包含处理室的壳体，由壳体支撑的流体储罐，以及可移除地设置在壳体的处理室内并且跟流体储罐流体连通的流体输送集管组件。流体输送集管组件包括选择性接合至流体储罐的流体入口，跟入口流体连通的多个分配集管，以及跟分配集管流体连通的多个喷杆。喷杆用于在清洁操作期间为印刷电路板提供支撑。所述方法还包括：将印刷电路板加载到流体输送集管组件上使印刷电路板位于喷杆之间的位置；然后执行批量清洁操作。

所述方法的实施例可以还包括：在加载印刷电路板之后将流体输送集管组件滚入处理室内，和/或在执行批量清洁操作之后将流体输送集管组件滚出处理室。外排喷杆中喷杆的喷孔可以位于喷杆的一侧并且内排喷杆中喷杆的喷孔使得喷孔位于喷杆的两侧。所述方法还可以包括：将喷杆直接定位在印刷电路板前方和后方以提供直接通向印刷电路板的流路，和/或通过滑动配合式集管接合件将流体输送集管组件连接至流体储罐。

本揭示内容的另一种应用涉及一种批量清洁装置，所述批量清洁装置包括：包含处理室的壳体，由壳体支撑的流体储罐，以及可移除地设置在壳体的处理室内并且跟流体储罐流体连通的流体输送集管组件。流体输送集管组件包括底座以及锁固于底座并且用于提起流体输送集管组件的把手，由底座支撑的多个分配集管，选择性接合至流体储罐并且跟多个分配集管流体连通的流体入口，以及跟分配集管流体连通的多个喷杆。

批量清洁装置的实施例可以包括将流体输送集管组件的喷杆设置用于在清洁操作期间为印刷电路板提供支撑。流体输送集管组件可以还包括锁固于底座并且用于将流体输送集管组件滚出处理室的多个辊。批量清洁装置可以还包括连接至流体输送集管组件的流体入口并且与之流体连通的滑动配合式集管接合件。

附图说明

附图并非一定是按比例绘制。在附图中，各图内示出的每一个相同或大致相同的元件都由同样的附图标记表示。为了清楚起见，并未在每一张附图中标记出每一个元件。在附图中：

图1是本揭示内容一个实施例中的批量清洁装置的正面透视图；

图2是图1的批量清洁装置中的流体输送集管组件的背面透视图；

图3是图2所示的流体输送集管组件支撑印刷电路板的正面透视图；

图4是滑动配合式集管接合件的分解透视图；

图5A和5B是示出了示范性基板在清洁前后的照片；以及

图6A和6B是示出了示范性基板在清洁前后的照片。

具体实施方式

仅仅是为了说明而不是为了限制普遍适用性，现参照附图详细介绍本揭示内容。本揭示内容并不将其应用局限于在以下说明内容中阐述或者在附图中示出的结构细节和元件设置的方式。本揭示内容所介绍的原理能够用于其他的实施例并且可以用各种不同的方式实践或实现。而且如本文中所用的短语和术语都是为了进行说明而不应被认为是限制性的。本文中使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变形的含义是涵盖随后列举的项目及其等价形式以及另外的项目。

在组装印刷电路板时经常使用焊膏，其中焊膏被用于将电子元件连接至电路板。焊膏包括用于焊点成形的焊料以及用于针对焊接件制备金属表面的焊剂。焊膏可以通过使用任意多种涂布方法沉积到设置在电路板上的金属表面(例如电子焊盘)上。在一个示例中，模板印刷机可以利用刮板强行将焊膏抹过放置在暴露的电路板表面上的金属模板。在另一个示例中，分配器可以将焊膏材料分配到电路板的特定区域上。将电子元件的引脚对准焊料沉积物并压入其中以形成组装。在回流焊工艺中，焊料随后被加热至足以熔化焊料的温度，然后再冷却以将电子元件持久地电接合和机械接合至电路板。焊料通常包括其熔点温度低于所连接金属表面的熔点温度的合金。温度还必须足够低以使得不会对电子元件造成破坏。在某些实施例中，焊料可以是锡-铅合金。但是，采用无铅材料的焊料也可以使用。用于将元件配装到印刷电路板上的另一种工艺是波峰焊工艺。

在焊料中，焊剂通常包括粘结剂、溶剂、活化剂和其他添加剂。粘结剂是涂覆待焊接表面的固体或非挥发性液体并且可以包括松香、树脂、乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇表面活性剂和丙三醇。在预热和焊接工艺期间蒸发的溶剂用于溶解粘结剂、活化剂和其他添加剂。典型溶剂的示例包括乙醇、乙二醇、乙二醇酯和/或乙二醇醚和水。活化剂加强从待焊接表面中去除金属氧化物。常用的活化剂包括盐酸胺、二羧酸例如己二酸或丁二酸以及有机酸例如柠檬酸、苹果酸或松香酸。其他焊剂的添加剂可以包括表面活性剂、粘度调节剂以及用于提供低塌陷度或良好粘着特性以供在回流之前将元件保持就位的添加剂。

如上所述，本文中介绍的焊接工艺要求在发出印刷电路板以供使用之前先清洁印刷电路板。批量清洁机有时被称作印刷电路空气清洁设备内的批量喷洗装置，通常装有设置在位于独立框架或支架内的印刷电路板或组件上方或下方的旋转式喷射集管。电路板被加载到批量清洁机的分排框架或支架内，批量清洁机设计成在清洁操作期间保持电路板处于半垂直位置，同时集管将流体和空气引向基板。本文公开的批量清洁机被设计为优化以下方式：通过采取将喷杆用于保持电路板就位的设计方案，向电路板引导流体和空气以供清洁和干燥。另外，流体输送集管组件能够轻易地插入批量清洁机壳体的处理室内并能够从中取出，由此便于处理电路板在批量清洁机中的加载和卸载。

现参照附图并且更具体地参照图1，批量清洁装置被整体标记为10。如图所示，批量清洁装置10包括用于支撑批量清洁装置各种元件的壳体12。批量清洁装置10的壳体12包含具有开放前部16的处理室14。处理室14被成型和成形用于在其中可滑动地接纳整体标记为18的流体输送集管组件。这种设置方式使得流体输送集管组件18用于以下述的方式支撑印刷电路板(图3中的20)从而在清洁操作期间清洁印刷电路板。流体输送集管组件18能够滚入和滚出处理室以加载和卸载印刷电路板20。

批量清洁装置10的壳体12进一步支撑在壳体的底座26处位于处理室14下方的洗涤罐22以及位置紧邻洗涤罐且位于处理室下方的可选漂洗罐24。如图1所示，洗涤泵28和可选的漂洗泵30在壳体的底座26处由壳体12支撑。洗涤泵28和可选的漂洗泵30用于将流体分别从洗涤罐22和可选的漂洗罐24输送至流体输送集管组件18。洗涤罐22内可以装有包含温和清洁剂的清洁流体。可选的漂洗罐24内可以装有漂洗流体。由洗涤罐22和/或可选的漂洗罐24输送至流体输送集管组件18的流体可以通过在壳体12上位置紧邻洗涤泵28和可选漂洗泵30的辅助加热器32加热。

壳体12还包括在其底部铰接至壳体的门34，由此使得门34在打开时以图1所示的方式支撑流体输送集管组件18。门34在其关闭位置提供对处理室14的开口16的不透水密封。流体输送集管组件18用于以下文中更加详细介绍的方式滚入和滚出处理室14。

壳体还包括在通过批量清洁装置10洗涤和漂洗印刷电路板20之后提供干燥印刷电路板20所必需的能量的干燥机36。送风口(未标记)实现将暖风输送到处理室14内以干燥在其中处理的基板。包括控制系统40的电气箱38被进一步设置用于控制批量清洁装置10的操作。控制系统40可以包括用于由操作人员调节以控制批量清洁装置10运行的控制器。

如上所述，流体输送集管组件18能够可移除地设置在壳体12的处理室14内。在一个实施例中，并且进一步参照图2和图3，流体输送集管组件18包括界定出多个分配集管的底座42，每一个分配集管都被标记为44。如图所示共有六个分配集管44。底座42是矩形结构并且包括由两个外侧分配集管44a,44b界定的两条侧边以及由输入集管46和支撑元件48界定的两个端部(图3)。流体入口50被设置在输入集管46内。流体入口50通过在图1和图4中整体标记为52的滑动配合式集管接合件而被接合至洗涤罐22和/或可选的漂洗罐24以将洗涤流体和/或漂洗流体输送至流体输送集管组件18。

流体输送集管组件包括从相应的分配集管44垂直向上延伸的多个喷杆，每一个都标记为54。喷杆54彼此间隔适当的距离以在其中接纳印刷电路板20。具体地，喷杆54用于接纳印刷电路板20并且跟分配集管44一起用作供处理印刷电路板使用的支架或框架。如图所示，每一个分配集管44都包括19个喷杆54。应该理解分配集管44的数量和喷杆54的数量可以改变以优化对基板20的清洁。每一个喷杆54开口的顶端都由插塞56封闭，插塞56设计成牢靠地配装在喷杆内以避免流体从喷杆的开口端漏出。

两个外侧分配集管44a,44b中的每一个喷杆54都有位于喷杆一侧的喷孔58，其中喷孔取向为朝向相邻排的喷杆以减少过量喷射。内排喷杆中的每一个喷杆54都有位于喷杆相对两侧的喷孔60以在基板20的两侧都为基板提供流体接触。在某些实施例中，喷杆54内成形的喷孔58,60是圆形的形状并且设计成排放密集的喷雾射流，由此最大化基板表面处的定向流体运动和能量。这种设置方式使得喷杆54被直接定位在目标基板20的前方和后方以提供直接通向基板的流路并且最小化偏转和消除任何遮蔽效应。

流体输送集管组件的底座42包括均标记为62的多个辊或滚轮，它们都通过轮用螺栓66锁固于底座的支撑杆64。如图所示，底座42的每一侧都包括四个滚轮62以使流体输送集管组件18能够滚入和滚出批量清洁装置10的处理室14。因此基板例如印刷电路板20就可以轻易地在流体输送集管组件18中加载和卸载。把手68(图3)用于使操作人员能够将流体输送集管组件18移入和移出处理室14。把手68被整体成形为流体输送集管组件18的支撑件48的一部分。

现参照图4，滑动配合式集管接合件52包括设计成可移除地接合至流体输送集管组件18的流体入口50的装配件70。装配件70包括连接时在装配件和流体入口50之间提供不透水密封的密封件72。这种结构使得能够通过泵(洗涤泵28或漂洗泵30)将加压流体从罐(洗涤罐22或可选的漂洗罐24)送出并且分配至位于流体输送集管组件18内的分配集管44。由于流体输送集管组件18必须滚出处理室14才能进行组件的加载和卸载，因此流体入口50和装配件70设计成提供不透水的滑动配合式连接。在一个实施例中，流体入口50和滑动配合式集管接合件52位于处理室14的后部。

参照图5A和5B以及图6A和6B，利用代表短间隙(low standoff)清洁应用的玻璃测试板执行清洁效率测试。无铅焊剂被以两毫米的间隙高度分配到玻璃板下方并回流。测试组件被加载到流体输送集管组件18内并处理。玻璃板按照IPC标准进行目测检查并且通过。测试板完全清洁掉所有的焊剂残留物并且完全干燥。用数码相机记录目测检查结果；可以参照示出了清洁前照片的图5A和6A以及示出了清洁后照片的图5B和6B作为照片证据。

在操作期间，批量清洁装置10的门34打开以提供通向处理室14的通路。流体输送集管组件18滚动到图1所示的位置以使门34支撑流体输送集管组件。印刷电路板20以图3所示电路板位于喷杆54之间的方式加载到流体输送集管组件18上。一旦已加载，流体输送集管组件18就滚回到处理室14内以使流体入口50连接至滑动配合式集管接合件52。门34关闭，然后即可执行批量清洁操作。在执行完批量清洁操作之后，流体输送集管组件18就通过打开门34从处理室14移出并且流体输送集管组件滚到处理室外。如上所述，外排喷杆中喷杆54的喷孔58位于喷杆的一侧并且内排喷杆中喷杆的喷孔60位于喷杆的两侧。由此，喷杆54直接位于印刷电路板20的前方和后方以在印刷电路板上提供直接的流体施加。

应该清楚地理解以上说明内容仅仅是为了作为解释和举例而不是为了作为限制而给出，并且多种修改和变形都是可行的。例如，上述的清洁装置可以是更加传统的清洁装置，其被设置为包括传送带以传输电路板通过清洁装置。相应地，无需背离本申请的范围就能设想出另一些实施例并且可以进行修改。

因此，应该能够看出批量清洁装置的流体输送集管组件在清洁操作期间实现了向由所述组件保持的印刷电路板高效地输送清洁和漂洗流体。流体输送集管组件的底座装有辊和把手以允许组件滚出处理室以供操作人员加载和卸载产品。公共的流体入口为六个分配集管提供流体，每一个分配集管都装有19个喷杆。分配集管和喷杆用于为要清洁的目标产品(例如基板，例如印刷电路板)提供支撑并且用作支架或框架以供处理产品倚靠在边缘上。喷杆直接定位在目标产品的前方和后方以提供直接通向产品的流路。

进一步应该能够看出本文介绍的装有流体输送集管组件的批量清洁装置减少了清洁循环的次数同时还保持了工业标准清洁度。现有的流体输送集管缺少对流体排放的能量、取向和位置的优化，难以从更新技术的印刷电路板组件中高效地清洁残留物。

尽管已经介绍了本揭示内容的至少一个实施例的若干应用，但是应该意识到本领域技术人员可以轻易地得出各种修改、变形和改进。这些修改、变形和改进应被认为是本揭示内容的一部分并且应被认为是落在本揭示内容的实质和保护范围内。因此，上述说明和附图仅仅是作为示例。

例如，喷杆内孔的数量、孔的样式、孔的尺寸和孔的形状可以有所改变。另外，喷杆相对于集管的方位和长度可以进行修改以优化印刷电路板的清洁。集管端口中孔的数量、孔的样式、孔的尺寸和孔的形状以及滑动配合式集管入口的尺寸和连接取向也可以有所改变。

Claims (19)

1.一种用于清洁印刷电路板的批量清洁装置，所述批量清洁装置包括：

包含处理室的壳体；

由壳体支撑的流体储罐；以及

可移除地设置在壳体的处理室内并且跟流体储罐流体连通的流体输送集管组件，所述流体输送集管组件包括：

选择性接合至流体储罐的流体入口，

跟流体入口流体连通的多个分配集管，以及

跟分配集管流体连通的多个喷杆，所述喷杆用于在清洁操作期间为印刷电路板提供支撑。

2.如权利要求1所述的批量清洁装置，其中所述流体输送集管组件还包括底座以及锁固于底座并且用于移动流体输送集管组件的把手。

3.如权利要求2所述的批量清洁装置，其中所述流体输送集管组件还包括锁固于底座并且用于将流体输送集管组件滚入和滚出处理室的多个辊。

4.如权利要求1所述的批量清洁装置，其中所述喷杆直接定位在印刷电路板前方和后方以在批量清洁装置工作期间提供直接通向印刷电路板的流路。

5.如权利要求1所述的批量清洁装置，其中外排喷杆中喷杆的喷孔位于喷杆的一侧。

6.如权利要求5所述的批量清洁装置，其中内排喷杆中喷杆的喷孔位于喷杆的两侧。

7.如权利要求1所述的批量清洁装置，还包括连接至流体输送集管组件的流体入口并且与之流体连通的滑动配合式集管接合件。

8.如权利要求1所述的批量清洁装置，还包括用于提供从流体储罐到流体输送集管组件的流体运动的泵。

9.如权利要求1所述的批量清洁装置，还包括用于控制批量清洁装置操作的机电控制系统。

10.一种用于批量清洁印刷电路板的方法，所述方法包括：

提供一种批量清洁装置，所述批量清洁装置包括：包含处理室的壳体；由壳体支撑的流体储罐；以及可移除地设置在壳体的处理室内并且跟流体储罐流体连通的流体输送集管组件，所述流体输送集管组件包括选择性接合至流体储罐的流体入口；跟入口流体连通的多个分配集管；以及跟分配集管流体连通的多个喷杆，所述喷杆用于在清洁操作期间为印刷电路板提供支撑；

将印刷电路板加载到流体输送集管组件上，使印刷电路板位于喷杆之间的位置；以及

执行批量清洁操作。

11.如权利要求10所述的方法，还包括在加载印刷电路板之后将流体输送集管组件滚入处理室内。

12.如权利要求11所述的方法，还包括在执行批量清洁操作之后将流体输送集管组件滚出处理室。

13.如权利要求10所述的方法，其中外排喷杆中喷杆的喷孔位于喷杆的一侧并且内排喷杆中喷杆的喷孔位于喷杆的两侧。

14.如权利要求10所述的方法，还包括将喷杆直接定位在印刷电路板前方和后方以提供直接通向印刷电路板的流路。

15.如权利要求10所述的方法，还包括通过滑动配合式集管接合件将流体输送集管组件连接至流体储罐。

16.一种用于清洁印刷电路板的批量清洁装置，所述批量清洁装置包括：

包含处理室的壳体；

由壳体支撑的流体储罐；以及

可移除地设置在壳体的处理室内并且跟流体储罐流体连通的流体输送集管组件，所述流体输送集管组件包括：

底座以及锁固于底座并且用于提起流体输送集管组件的把手；

由底座支撑的多个分配集管；

选择性接合至流体储罐并且跟多个分配集管流体连通的流体入口；以及

跟分配集管流体连通的多个喷杆。

17.如权利要求16所述的批量清洁装置，其中所述流体输送集管组件的喷杆用于在清洁操作期间为印刷电路板提供支撑。

18.如权利要求16所述的批量清洁装置，其中所述流体输送集管组件还包括锁固于底座并且用于将流体输送集管组件滚出处理室的多个辊。

19.如权利要求16所述的批量清洁装置，还包括连接至流体输送集管组件的流体入口并且与之流体连通的滑动配合式集管接合件。

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