水清洗工藝在業務增長速度最快的合約制造中經常見到，并在高可靠性電子產品制造中得到普遍認可。水清洗工藝的一個重要問題是水的處理，如從哪里獲得需要的水、如何凈化、清洗完的廢水排放到何處以及如何使整個過程符合環保的要求等等。本文將討論水洗工藝中的水處理方案，介紹如何才能節省成本并且更加符合環保的原則。 　　雖然免清洗工藝技術在不斷前進并得到了廣泛應用，但從九十年代中期以來我們卻看到水清洗工藝的下降趨勢在一定程度上已有所逆轉。值得慶幸的是，目前關于水處理的最大的問題是缺乏足夠的工藝知識，而不是缺少技術或設備。下面我們先對水清洗工藝及水處理技術的基本情況作一簡要介紹，雖然主要是在線式線路板清洗，但其中很多內容一樣可用于離線式清洗或其他工藝。 水清洗工藝概況 在討論水處理方法之前，我們先把水清洗分為兩大類： 1．只使用水而沒有任何化學添加物的直接水洗工藝 2．在水中添加皂化劑、清潔劑或其他添加物的改進型水洗工藝 　　直接水洗工藝對有機酸及水溶性助焊劑的清洗非常理想，水（特別是去離子水）是一種頗具威力的極化溶劑，能夠清除焊接后留下的酸性殘留物等極化污染物，可是單獨靠水卻無法清除非極化污染物，如松香型焊劑中的粘性樹脂。如果不在水中添加非極化成分，那么有害的酸和微粒可能會被樹脂覆蓋而無法清除，最終使電路板的電氣性能下降。因此，甚至免清洗助焊劑有時也需要清洗。 　　添加劑中最常用的是皂化劑，它是一種堿性清潔劑，內含能溶解樹脂的表面活化劑，可將樹脂溶化使其被水沖洗掉。有添加物的水洗工藝比直接水洗工藝復雜得多，水處理技術也相應要復雜。 ◆直接水洗工藝 　　這種工藝使用的在線式水洗機一般由預清洗區、帶水槽的循環沖洗區、帶水槽的循環漂洗區、終洗區以及烘干區組成。清洗過程中最干凈的水從終洗區進入，再依次流到前面幾個區域，最后從預清洗區的排水管排出；而待清洗的電路板則由預清洗區開始，逐漸往水越來越干凈的區域移動，最后到達烘干區。理想情況下，終洗區的水是非常純凈的，具有低導電和高阻抗等特性，使得烘干過程中留在電路板上的殘留物相對于板子清潔度的要求來說，其離子特性完全可以忽略。 　　水洗機的進水量一般是每分鐘3到5加侖，水溫在60℃左右。進入的水需要經過預熱，以使水洗機在清洗過程中保持溫度穩定，并使烘干過程更為順利。 　　入水通常要經過碳離子交換處理，達到滿足電路板清潔度的去離子（DI）純度。另外，進入水洗機的水還必須要流出，所以一個開環的水洗系統每分鐘會排出3到5加侖的水。在確定這種工藝的成本時，一般應考慮的因素有： ·自來水入水質量 ·水費及排污費 ·加熱成本（電或燃氣） ·DI水槽的更新頻率與費用 　　雖然不同廠家算出的成本各不相同，但以每年運行2,000小時計，一個具有活性炭粒（GAC）、陰離子、陽離子和混合底層的開環式DI系統其年費用在35,000到40,000美元之間。采用水處理技術后可以使工藝效率更高并且更加環保，這部分具體內容包括： ·通過使用熱交換系統進行熱能回收 ·入水（不管有無預處理）完全循環利用 　　討論是否應該從排水口的廢水中進行熱能回收幾乎是多余的，因為把熱水直接排走就等于把錢往下水道里扔。熱回收系統使水洗機出口的熱水通過一個熱交換器，從而回收大量熱能。在開環式系統中，這些能量可以用來加熱新的入水，而在循環系統中則可用來加熱回到預清洗區的水。投入到熱回收系統的資金在較短的時間內就能得到良好的經濟回報。 　　在直接水洗系統中使用完全再循環可將用水量降低十倍，而不會每分鐘都有3到5加侖水的浪費，所需要的水僅僅用于補充蒸發、排氣和干掉的損失。這種系統有多種構造，但大多數都包括一個帶儲水槽的循環系統、再循環泵及其控制系統、水槽系統和加熱器。 　　將水洗機主排水管排出的水回流到循環系統既可以依靠重力作用也可使用傳送裝置完成，由中央控制器提供壓力，讓這些水通過水槽、加熱器而回到最后的漂洗區。先進的水槽裝置能將重金屬如鉛、銅等分離出來并把它們集中在一起，以待專門的廢物處理人員對其進行處理。 　　去離子的過程是在水通過GAC、陰離子和陽離子槽時進行的，普通系統得到的阻抗值一般能達到1到3MΩ。如果再加一個混合離子槽（陰離子和陽離子同在一個槽內）還可以進一步去除水中的離子，最高能達到18.2MΩ的DI純度。 　　當水槽的去離子能力降到設定值以下時，就必須要對其更新，它主要受工藝中焊劑和污染物的數量以及補充入水質量的影響。 　　在很多情況下，進入的自來水中溶有很多固體物質，這加大了水槽的負擔，會增加更新的頻率和費用。為解決這個問題，補充入水可以用一個單獨型強制水流通過滲透膜的逆滲透（RO）系統過濾提純。水流分離后，部分水通過滲透膜，而另一部分則用于保持膜的清潔。 　　這樣產生的水一般阻抗在25,000到500,000Ω/cm之間，比自來水的2,000到3,000Ω/cm好了很多；而剩余的廢水也可直接排出，因為過程中沒有增加任何致污物。當然也有其他節約成本的方法，但當自來水的質量較差時，在循環系統中增加逆滲透系統還是有用的。 ◆改進型水洗工藝 　　在改進型水洗工藝中，無論是機器還是水處理技術其復雜度都有所增加，因為皂化劑或其他任何一種化學添加劑都非常昂貴，所以這些化學材料必須循環使用，把排水口關閉而將水流重新引到清洗槽中。因此，預清洗和清洗結合起來成為了一個較大的清洗區。除了成本因素外，皂化劑還含有較高的離子成分，所以絕不能殘留在電路板上，同時它對水槽的壽命也有很大影響。 　　不同的設備制造商采用不同的技術使皂化劑殘留最少，不過較為有效的一種方法是在清洗區與循環漂洗區之間增加一個中間漂洗區，有時候它也被稱為化學材料分離區，該技術將皂化劑從板上沖洗掉，然后再用風刀將它刮掉。這種清洗機不像直接水洗工藝一樣只有一個出水口，而是有三個，分別設在： ·清洗槽：當清洗槽放水時使用 ·中間漂洗區：持續排水，約每分鐘1加侖 ·漂洗區：持續排水，約每分鐘3到5加侖 　　從效果上看，漂洗水流如同直接水洗工藝一樣，可用傳統方式再循環利用。中間漂洗區的水流會殘留一些皂化劑，并可能含鉛。在一些城市里，這部分水流的污染程度低于規定值，可以排放到下水道；但在一些規定比較嚴格的地方，中間漂洗區和清洗區排出的水在排出前必須經過中間處理去除重金屬，一些地方甚至還對水的pH值有要求，需要通過蒸發處理才能符合規定。選擇水處理系統時，必須要充分了解當地的法規制度。 　　在皂化水洗工藝中，對入水進行逆滲透預處理同樣也存在爭論，由于要向漂洗區及中間漂洗區連續供應純水，所以使用逆滲透的好處要大一些。 ◆特殊應用 　　對一個使用兩個或多個清洗機的生產場合，在熱能回收、水循環利用及使用逆滲透循環利用方面可能節約的成本更多。現在已有大容量系統用一個中央控制系統支持四臺清洗機，也有系統能在模板清洗過程中幫助去除鉛，以符合法規的要求。 成功的關鍵 　　和任何生產應用一樣，工藝監控、設備維護和基本常識同樣也是循環系統成功的關鍵。這類系統經常遇到的問題是樹脂更新的時間間隔長度，它取決于幾個因素，包括工藝的用水量（與運行時間直接相關）、入水質量（可使用逆滲透預處理改善）以及工藝中污染物的數量和類型。 　　實際上任何帶離子的物質都會增加樹脂底層的負擔，同樣，有機物質也會阻塞活性炭粒槽，另外水溶性膠帶和掩膜的使用也常常有一些問題。應該咨詢這些材料的制造商，以便知道它們對碳離子交換過程的影響。 　　我們發現水槽壽命縮短通常是因為生產時間或電路板數量增加，用水越多以及處理的污染物越多，水槽就需要越快更新。清洗機的工作時間及線路板產量應記錄并保存下來，以確定水處理的基本操作規程。 　　成功應用的另一個關鍵是要按照設備制造商的指導進行安全正常操作，這一點對重金屬分離槽特別重要，這些槽必須按所建議的時間間隔由專門的廢物處理人員將其從線上取下進行處理，否則會使鉛漏到下一個槽中。 本文結論 應用文中討論的技術有很多好處，如： ·降低用水量、熱能消耗以及排污費，從而減少成本； ·提高清洗工藝的一致性； ·有助于環保； ·由于重視環保而提高公司聲譽； ·在模板清洗過程中沒有鉛泄漏，提高了操作人員的安全性。 只要對水處理技術充分了解，并建立強大的工程設備力量，這些優點就完全可以變為現實。