干冰清洗,又称CO₂喷射清洗或冷喷清洗,是一种革命性的清洁工艺,它利用固态二氧化碳(干冰)作为清洗介质,以其非研磨、不导电、无残留、环保的特性,在精密电子清洗领域展现出巨大优势。
其工作原理是一个综合了力学、热学和物理学的复杂过程,主要包含三个效应:
动能效应(Kinetic Effect):干冰颗粒由干冰造粒机制成,尺寸通常在0.5-3mm之间,通过专用喷枪由压缩空气(通常压力为2-8bar)加速至超音速。这些高速运动的颗粒以巨大的动能撞击待清洁表面的污染物,其作用类似于喷砂,但介质柔软,不会对底材(如铜箔、焊盘、元件)造成划伤或磨损。
热震效应(Thermal Shock Effect):干冰的温度极低,约为-78.5°C。当干冰颗粒撞击到常温的污染物(如油脂、焊剂、积碳)时,会迅速吸收热量,导致污染物表面急剧冷却、脆化、收缩。由于污染物与基底材料(通常是金属或陶瓷)的热膨胀系数不同,这种急速的冷缩会在界面处产生剪切应力,使污染物产生微裂纹并从基底上剥离。
升华效应(Sublimation Effect):这是干冰清洗最独特且关键的一步。干冰在吸收热量后,不会融化为液体,而是直接升华,从固态瞬间转变为气态(二氧化碳气体)。这个相变过程体积急剧膨胀约800倍。这种瞬间的、发生在污染物下方的体积爆炸,产生强大的剥离力,将已经被动能和热震效应松动的污染物彻底“掀离”基底表面。
整个过程可以形象地理解为: “冲击使其松动,冷冻使其龟裂,最后一口气将其吹飞”。最终,只剩下被清除掉的污物,而干冰本身则消失在大气中,无需进行二次清理。因为二氧化碳是大气的基本成分,所以该方法不会引入新的化学物质或残留物,非常环保。
对于电路板清洗而言,干冰清洗的非导电性确保了清洗过程中不会引起短路;其干式过程避免了水分侵入元件内部的风险;非接触的特性则保护了脆弱的引线和微型元件。它尤其擅长清理被烘烤固化、粘性极强的助焊剂残留、粉尘油污混合物以及因打火而产生的积碳。