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Solkane HFC-365mfc自2003年被欧洲聚氨酯行业用于替代HCFC-141b至今,已在发达国家和地区得到广泛使用。主要应用领域包括:喷涂泡、块泡、非连续板材等。
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电子设备“带电”“在线”维护清洗的探秘

在人们的认识中,“清洗”是一非常清晰的定义词,而被清洗的对象,却是多种多样的,涉及多种行业。就工业清洗而言,细分出一般工业清洗、精密工业清洗和超精密工业清洗。我们在这里主要是探讨电子产品及设备的维护清洗问题。


电子工业生产时的清洗是电子领域中所必须的生产作业流程,其目的是为了保障电子产品的质量和使用可靠性。在电子技术的应用领域越来越广泛,可靠性的要求越来越高的今天,电子设备的清洗就越来越显得重要。
电子设备在使用阶段中为了维护、修复、保养设备的运行可靠性 “带电”清洗这一领域,让对其不了解的人来说,确有一种“神了”的感觉。尤其是使用液态的清洗剂进行“带电”清洗,他们就更觉得不可思议。其实带电的“难度”就在于解决绝缘的问题。因大多数电子设备使用电压不高,那么绝缘的问题其实并不一定要求很高,能达到2000兆欧绝缘电阻值的有机化学溶剂很多,高达几十万兆欧也不少,就是常用的“水”;也有一定的绝缘度,所以在电子设备的“带电”维护清洗中解决“带电”问题其实是不难的。而较难解决的是“在线”维护清洗。这里所说的“在线”维护清洗与电子工业生产时的“在线”清洗在概念上是有原则上的区别。在电子工业生产线进行持续不断的生产流程的清洗作业,也被称为“在线”清洗。而电子设备运行中的“在线”概念,则是电子设备的线性功耗作业过程。配合电子设备中的元件、组件的工作特性,则是“在线”维护清洗的重要关键技术。在电子设备中电子元件大多是用半导体作 材料,半导体电子元件的工作特性有“杂敏性”“光敏性”“热敏性”而热敏性的工作特点。


电子设备在运行中自身的散热要求也是非常严格的,散热不良所产生的后果,往往不是局部的影响面,而产生系统性的故障。在热应力的作用下,影响材质的介电常数,同时,介电常数的变化,又进而影响电子迁移,造成运算速率下降,使信号延时,随之而来又造成逻辑门电路的紊乱,影响后级电路的工作,甚至会出现数据“掉包”、“死机”等故障。也是电子设备为什么要维护清洗的原因之一,所以,“在线”维护清洗就要配合解决电子设备的温度问题,而温度问题就不仅仅是材料的某一单项技术指标就可以解决的,它必须要通过两个方面去解决,一方面通过工艺、方法、设备;另一方面通过材料的沸点、蒸发潜热、表面张力、蒸气压等理化指标相配合,才能实施安全有效的“在线”“带电”维护清洗。


维护清洗的工艺、方法、手段应该说有许多是引用电子工业精密清洗的,甚至可以说是这项工作的伸延。但电子产品生产过程和使用阶段在环境上是有着许多差别。工业清洗时所有的元器件均在静态环境下,不受时间、环境、空间以及运行条件的限制,可以采取多种形式,多种方法,使用不同的材料,根据工艺技术的需要进行精密清洗,而且大部分被清洗的元件均在半成品阶段,器件的防护层尚未被涂覆,这些设备与元件均处在常温或恒温的条件下进行清洗。电子元件在未受到电流导通后的电子热激发时,半导体的载流子、多子电子、少子电子并未进入运动状态,所以说其整体特性与运行时是完全不同的。而电子运动的过程,全部与温度有关。电子流的浓度及扩散运动均对集成电路及器件的材质、防护涂层有多种热应力的影响。在使用阶段中的动态环境下不仅要防止干扰电子元件工作温度和湿度,还要控制静电、电磁波、电脉冲、电火花、噪音等干扰。如果把静态环境下的清洗要求用于使用阶段,那是非常不合适的。另外,在维护清洗时必须考虑电子设备的运行安全问题的同时,还要考虑在电子设备机房内进行维护清洗作业的劳动安全问题。


尽管电子工业精密清洗与电子设备维护清洗有许多条件上的不同,但电子精密清洗中的部分工艺、方法、手段是可引用在电子设备维护清洗的工艺中去。如:超声波清洗、蒸熏清洗、漂洗,其中美国化工巨人——杜邦公司所提出的FIO惰化有机清洗工艺,对“在线”“带电”维护清洗是有帮助的。FIO惰化有机清洗工艺是一种不燃烧性清洗工艺,它的主要特点是使用高沸点,低挥发性清洗剂与气相沸腾的清洗剂混合,对被清洗物可进行分阶段清洗作业。FIO清洗工艺的机理经技术整合后是适合维护清洗的安全要求的。


除引用电子工业精密清洗方法外,对“在线”“带电”设备在维护 清洗时还要提供许多工艺的安全保障和被避免使用一些对电子设备具有破坏性的常规工具。如:使用电磁喷枪和普通吸尘器在机房进行作业时发出的电磁波、电脉冲、电火花、噪声等对运行中的电子设备构成极大的危害。又如:使用不适合机房密闭环境的其它推进介质作清洗,在机房内大量使用气雾喷罐,清洗剂在挥发的同时大量的推进介质气体也迅速在机房室内膨胀,造成空气置换,危及清洗作业人员的身体健康。在“在线”“带电”维护清洗时如果缺乏对设备的同温清洗的认识,只片面地认为只要清洗剂不结露、不结霜,没有“冰晶效应”,就可以不考虑温度同步的问题,这种想法是非常有害的,很多情况下会直接影响效果,甚至损坏被清洗的电子设备。因为清洗剂在常温下自身温度也大大地低于运行中的设备温度,一些主控设备的温度在工作时可高达50多摄氏度以上,使用自身温度在摄氏20多度的清洗剂喷洗运行中的电子设备,即使不结露,其自身的温度与设备温度的温差也容易给设备带来危害。


随着维护清洗技术进步和发展,有一些企业十分关注维护清洗工作中的这些看似不重要的问题,尤其是在工艺上采取了防止粉尘板结、防止二次污染、防止电脉冲、电火花、电磁波、噪声等专用工具,包括采用机房专用TSP采集器、离子物理清洗器。同温、气相、液相、空化、沸腾等多种方式的维护清洗。使维护清洗逐步形成了一套较为专业和规范的维护清洗工艺流程。


在清洗剂方面,对于电子设备维护清洗来说,无论是脱机断电,还是带电运行,绝缘问题是一个首要的问题,而解决绝缘的方法却是多种多样。为了能更深入地探讨“在线”“带电”维护清洗的原理,在这里先来介绍一下高压电力电器设备的“带电”维护清洗,在高压电力设备(强电)的维护清洗中,就有通过喷枪、喷头、压力控制等物理手段解决水的“绝缘”问题,用普通的自来水进行对高压电力设备进行维护清洗是电力设备维护工作的一项作业指标。


在国家电力输变电设备的带电清洗标准GB 13395指出,只要水的电阻率为1500Ω"cm,在相对湿度不大于85%的工作条件下,被清洗电气设备电压最高可达220KV。一些企业在使用水对高压电力设备喷淋技术方面的能力还可以对500KV的电气设备,使用普通自来水(水电阻率2000欧姆/厘米,绝缘电阻为400千欧的条件下)进行带电喷洒,并已被证明安全有效,得到国家有关部门检测认可,并在实践中已使用了多年。如果说清洗剂的环保要求及成本问题,水可以说是最优秀的,也是无可替代的。在电子工业的清洗溶剂方面,有绝缘性能的化学品种类就更多了,常用的绝缘、不燃性清洗剂有三氯乙烷、四氯化碳、氟里昂CFC113、CFC11、CFC22等。在国际上,美国、德国、加拿大、日本、韩国等开发出同类的产品也就更多了,过去电子设备的维护清洗时,绝大部分都采用气雾罐装的清洗剂,对电子设备(指小面积和局部维护的电子设备)进行清洗,这些清洗剂包括抛射剂相当大部分产品为ODS物质,并已使用多年,但随着国际环保组织制定的全球性淘汰ODS物质的计划实施,很多国家已禁止使用这类产品,继而采用过渡期的替代品。”中国承诺在2005年度中将完全禁止使用上述的ODS产品。”这样一来,无论是工业清洗和维护清洗都面临着对清洗剂组份中含ODS类物质的受控问题。维护清洗用的专用清洗剂除了解决不含ODS的环保问题外,还要保障被清洗的电子设备中的电线、配件、接插件、塑料性质的各种元件外壳,印刷字样的油墨等化学兼容性,同时也要保障机房环境和作业人员的安全性,如消防、毒性等问题。这就使清洗剂的技术指标要求更高。在电子工业精密清洗的过渡时期替代品中如:HCFC141b,HCFC225等都是目前较为理想的过渡性替代品,但因其化学兼容性指标尚未理想,如HCFC141b其沸点只有32.1摄氏度,蒸发潜热大非常易结露,并且对PMMA材料及部分合成的酚醛塑料有腐蚀。HCFC225沸点54摄氏度对在线带电维护清洗仍属偏低,蒸发潜热过大,也有对丙稀酸树脂、聚氨脂橡胶、硅酮橡胶等不相容,化学兼容性不佳的特点,用于电子设备“在线”“带电”维护清洗时效果不理想。而一些可长期使用的ODS替代品清洗剂中,如美国杜邦公司的Veatrel系列Axarel系列,日本的TECHNOCARE系列,这类优秀的清洗产品指标理想,但其价格昂贵,受到使用成本的限制。尽管困难不少,但是这些可“带电”的清洗剂的不断问世,还是推动了清洗剂技术的快速进步。但同时也让一些伪劣商品也鱼目混珠地流入市场、造成人们真假难分,无所适从。

有企业曾使用一些在市场上公开销售的自称为“发明专利的带电清洗剂”,按清洗剂的厂家在其说明书及简介中所描述其产品是“环保”、“安全”的,但当人们在使用该产品作清洗后,作业人员曾出现呕吐、流鼻血、手肿胀等不良反应,经有关机构进行产品的化学安全性分析,结果出人意料,这些“环保型”“带电”清洗剂,竞是由45.68%CFC113,29%四氯乙烯,24.32%十二、十三、十四烷等混合而成。另外一些产品其十三~十六烷占产品的配比高达69.24%,余下30.76%为CFC113和有毒的四氯乙烯等混合而成。氟里昂CFC113虽说清洗能力优秀,但其破坏臭氧层潜值高,已面临被禁用,是指定被淘汰的ODS物质,无环保可言。四氯乙烯是有一定的毒性,一般要在密闭的器皿内使用,将四氯乙烯直接用于机房内的电子设备“在线”“带电”维护清洗,因其对电子设备的高氧化性、不合适的化学兼容性,对人体健康的不安全性等因素的存在,是非常不合适的。而十二~十六烷均是可燃性化学品,常用作日用洗衣粉等洗涤产品的主要材料,对电子设备清洗是毫无作用的。其中十六烷近乎固态蜡状物,其沸点高达摄氏271.5度,仔细分析,原来这种所谓非ODS类环保产品是一种偷换概念的手法,因四氯乙烯属氯代烃类,有很低的ODP值(破坏臭氧层潜值),沸点为摄氏121度,蒸发潜热值较CFC113少。但因其毒性,一般在空气中的含量限制在50ppm以下,有些劳动保护条例已明文规定限制其使用,国际上许多国家已禁止使用这类产品。这么一种对劳动安全有危害的化学品,竟以“环保”产品的名号自称,这一些现象应该引起人们的关注。而十二~十六烷的使用,对电子设备维护清洗来说更是一种饮鸩止渴的工艺配方,为什么这么说?这些烷类化学品被四氯乙烯溶解后,既可掩盖四氯乙烯因化学兼容性不佳而使被清洗的电子线板发白和造成对部分塑料材料被破坏等现象。同时又可以造成被清洗物在清洗完毕后,留有一层“光亮”的清净外表,造成看似被清洗“干净”的假象。殊不知,这些烷类物质竟是残留于被清洗物表面的污染物,“光亮”的外层,等于给电子元件穿上一件厚厚的“棉袄”,闭塞电子原件表面的散热通道,直接危害电子元件的散热功能,甚至是一旦遇到引火的条件,这些烷类助燃物将是一个极大的消防隐患。


臣。劣质的“带电”清洗剂,所采用的配制办法往往出于对低成本的考虑和掩盖技术弱点不足而采用的手法,这种做法是对被清洗的电子设备不负责任。我们呼吁行业协会制定一些相关的政策,对这些弄虚作假的企业实行有针对性地实行产品抽检,使用现场抽检等办法,将一些危害行业健康发展的行为公诸于众,以维护行业的健康发展。


在维护清洗使用的产品中,国外作为一项成熟技术,已有许多种类的清洗剂面市,而这些清洗剂中的确有相当部分是不适合“在线”“带电”维护清洗的,相当一部分的产品只可作为一般性的维修护理清洁使用。其中原因是燃烧性、闪点、沸点、化学兼容性等技术指标,不能作机房中的电子设备“在线”“带电”维护清洗。所以在选择维护清洗的清洗剂时必须特别关注这些技术参数。在电子精密清洗技术领域中的许多化学清洗材料,是开发维护清洗材料的基础,其中有HCFC类,HFC类HFE类PFC类等国际通用的技术材料,可与性能优良的化学组份相配合,用博采众长的方式把它们合适的环保指标和安全有效的理化指标相结合。在一定的方法制备下可以开发出许多性能优越的电子设备维护清洗和“带电”“在线”清洗产品。


近年来,我们看到一些企业积极地投入科技创新,尤其在替代ODS类物质的工作上作出积极的推动,他们没有得到国家和联合国开发计划署UNDP的任何资金支持,但仍不断地以自身的努力去开发。就电子精密清洗材料的ODS替代品方面,已成功开发出新型的烯烃类清洗材料,其ODP值为0,GWP值很低,不燃烧、无腐蚀、低表面张力、绝缘性好,符合开放型使用的安全指标(为实际无毒级产品),其化学兼容性更是优秀,沸点、沸程、蒸发潜热等指标,非常适合于 FIO清洗工艺,尤其适用于电子设备的“在线”“带电”维护清洗。这类产品同样适用于电子工业精密清洗,性能与美国杜邦公司的Veatrel系列相接近,但价格却极具竞争力。所以说在维护清洗领域中成熟产品的开发已不是一个设想而是经过多年的应用实践并在逐步走向成熟。笔者愿意通过《洗净技术》这个技术交流平台与各方有志推动电子清洗技术进步的人士一同研究探讨和进行技术交流,为促进维护清洗技术的进步和发展提供建议。


综上所述维护清洗领域的确有许多技术难关要攻克,市场规范工作亟待完善,但我们认为,维护清洗的技术发展是具有建设性和前瞻性,是有广泛的市场和应用领域,随着信息技术的发展。信息设备的大量使用对其运行可靠性的维护显得尤为重要。中国洗净工程技术合作协会的成立,标志着清洗领域中电子设备维护清洗的应用技术的发展有了更规范、更科学、更健康的行业管理机制,使我们在努力淘汰ODS物质的同时也更积极地推动科学创新和技术进步,为信息产业的发展作出积极的贡献。

 

 

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