博清生物科技（南京）有限公司研发的超纯水机采用先进的反渗透+EDI+紫外杀菌+终端过滤一体化技术，可制备电阻率高达18.25MΩ·cm的超纯水，广泛应用于生物、医药、化工等领域。然而，其在电子元件清洗尤其是PCB板清洗中的应用效果尚未得到系统研究。基于此，本实验以博清生物超纯水机制备的超纯水为清洗介质，开展PCB板清洗实验，探究超纯水电阻率、清洗时间和温度对清洗效果的影响，为该设备在电子元件清洗领域的应用提供理论和实验支持。
一、实验材料与方法
（一）实验材料与设备
实验材料：未清洗的FR-4型PCB板（尺寸为50mm×50mm×1.6mm，表面残留助焊剂和金属氧化物）；无水乙醇；去离子水。
实验设备：博清生物超纯水机；超声波清洗器；接触角测量仪；绝缘电阻测试仪；电子天平；恒温干燥箱。
（二）实验方法
1、超纯水制备
通过博清生物超纯水机调节出水电阻率，分别制备电阻率为10MΩ·cm、15MΩ·cm、18.25MΩ·cm的超纯水，备用。制备过程中，实时监测超纯水机的出水压力、流量和电阻率，确保出水质量稳定。
2、清洗实验设计
采用控制变量法开展实验，选取超纯水电阻率（10MΩ·cm、15MΩ·cm、18.25MΩ·cm）、清洗时间（5min、10min、15min、20min）、清洗温度（25℃、30℃、40℃、50℃）为影响因素，以PCB板表面污染物残留量、表面接触角和绝缘电阻值为评价指标。每个实验组设置3组平行实验，取平均值作为实验结果，减少实验误差。
具体实验步骤：（1）将未清洗的PCB板用电子天平称重，记录初始质量（m₀）；（2）将PCB板放入超声波清洗器中，加入适量不同电阻率的超纯水，设置不同的清洗温度和时间，开启超声波清洗器（功率：300W，频率：40kHz）进行清洗；（3）清洗完成后，将PCB板取出，用同种超纯水冲洗表面2次，然后放入恒温干燥箱中，在80℃条件下干燥30min；（4）干燥后，再次用电子天平称重，记录清洗后质量（m₁），计算污染物残留量（残留量=m₀-m₁）；（5）采用接触角测量仪测量PCB板表面接触角，每个样品选取5个不同位置进行测量，取平均值；（6）采用绝缘电阻测试仪测量PCB板表面绝缘电阻值，测量电压为500V，每个样品测量3次，取平均值。
3、空白对照实验
以去离子水为清洗介质，在清洗温度40℃、清洗时间15min的条件下，对PCB板进行清洗实验，其余步骤与上述一致，作为空白对照。
（三）评价指标
1、污染物残留量：通过电子天平称量PCB板清洗前后的质量差，反映表面污染物的去除程度，残留量越小，清洗效果越好。
2、表面接触角：接触角越小，表明PCB板表面亲水性越好，污染物去除越彻底，表面洁净度越高。
3、绝缘电阻值：绝缘电阻值越大，表明PCB板表面绝缘性能越好，无残留污染物导致的导电缺陷。
二、实验结果与分析
（一）超纯水电阻率对清洗效果的影响
随着超纯水电阻率的升高，PCB板表面污染物残留量逐渐降低，表面接触角逐渐减小，绝缘电阻值逐渐增大。当超纯水电阻率为18.25MΩ·cm时，污染物残留量仅为0.15mg，表面接触角为12.5°，绝缘电阻值达到1.3×10¹²Ω，清洗效果最佳。与去离子水对照组相比，博清生物超纯水机制备的18.25MΩ·cm超纯水的清洗效果略优于去离子水，表明该设备制备的超纯水纯度较高，能够满足PCB板清洗的高要求。
这是因为高电阻率的超纯水离子浓度极低，能够有效避免清洗过程中离子在PCB板表面吸附，减少二次污染；同时，高纯度的超纯水对污染物的溶解能力更强，能够更彻底地去除表面的助焊剂残留和金属氧化物。
（二）清洗时间对清洗效果的影响
实验结果显示，随着清洗时间的延长，PCB板表面污染物残留量逐渐降低，表面接触角逐渐减小，绝缘电阻值逐渐增大。当清洗时间从5min延长至15min时，污染物残留量从0.58mg降至0.15mg，表面接触角从25.3°降至12.5°，绝缘电阻值从6.8×10¹¹Ω升至1.3×10¹²Ω，清洗效果提升显著；当清洗时间超过15min后，污染物残留量、表面接触角和绝缘电阻值的变化趋于平缓，如清洗时间20min时，污染物残留量为0.14mg，表面接触角为12.2°，绝缘电阻值为1.35×10¹²Ω，与15min时的效果相差不大。
这是因为在清洗初期，超纯水对PCB板表面污染物的溶解和剥离作用较强，污染物去除速度较快；随着清洗时间的延长，表面易去除的污染物逐渐减少，剩余的污染物与PCB板表面结合较为紧密，去除难度增大，因此清洗效果提升缓慢。综合考虑清洗效果和效率，最佳清洗时间为15min。
（三）清洗温度对清洗效果的影响
随着清洗温度的升高，PCB板表面污染物残留量逐渐降低，表面接触角逐渐减小，绝缘电阻值逐渐增大。当清洗温度从25℃升高至40℃时，污染物残留量从0.32mg降至0.15mg，表面接触角从21.8°降至12.5°，绝缘电阻值从7.8×10¹¹Ω升至1.3×10¹²Ω，清洗效果显著提升；当清洗温度升高至50℃时，污染物残留量、表面接触角和绝缘电阻值的变化不大，与40℃时的效果基本相当。
这是因为适当升高温度可以提高超纯水的分子运动速度，增强对污染物的溶解能力和扩散能力，同时可以降低超纯水的黏度，有利于污染物从PCB板表面剥离。但当温度升高到一定程度后，超纯水的物理化学性质变化趋于平缓，对清洗效果的提升作用减弱。此外，过高的温度还可能导致PCB板表面的覆铜层氧化，影响其性能。因此，最佳清洗温度为40℃。
三、结论与展望
（一）结论
本实验系统探究了博清生物科技（南京）有限公司研发的超纯水机制备的超纯水在PCB板清洗实验中的应用效果，得出以下主要结论：（1）超纯水电阻率对清洗效果影响显著，电阻率越高，清洗效果越好，当电阻率≥18.25MΩ·cm时，清洗效果最佳；（2）清洗时间和温度存在最佳值，在清洗温度40℃、清洗时间15min的条件下，PCB板表面污染物残留量最低（0.15mg），表面接触角最小（12.5°），绝缘电阻值最高（1.3×10¹²Ω），符合电子元件清洗的高洁净度要求；（3）博清生物超纯水机制备的18.25MΩ·cm超纯水的清洗效果优于或相当于去离子水，表明该设备具有良好的出水质量和稳定性，能够满足PCB板清洗的需求。
（二）展望
本研究仅探究了超纯水电阻率、清洗时间和温度对PCB板清洗效果的影响，后续可进一步开展以下研究：（1）探究超声波功率、清洗液流速等其他因素对清洗效果的影响，优化清洗工艺参数；（2）开展长期稳定性实验，考察博清生物超纯水机在长时间运行过程中的出水质量和清洗效果稳定性；（3）拓展该设备在其他电子元件（如半导体芯片、电容器等）清洗中的应用研究，扩大其应用范围。
博清生物科技（南京）有限公司研发的超纯水机凭借其优异的出水质量、稳定的性能和便捷的操作，在电子元件清洗领域具有广阔的应用前景。相信随着研究的不断深入和工艺的不断优化，该设备将为电子制造业的高质量发展提供有力支持。
