清潔度在機(jī)械工業(yè)和微電子行業(yè)中，受到越來(lái)越多的關(guān)注。本文主要對(duì)清潔度的概念、顆粒物清潔度和離子污染物的檢測(cè)方法做了簡(jiǎn)單的介紹，并結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室的情況，介紹清潔度檢測(cè)的相關(guān)設(shè)備。

1 前言

1.1 清潔度概念

清潔度表示清洗后在零件或產(chǎn)品一定表面上殘留的污物的量。一般來(lái)說(shuō)，污物的量包括種類、形狀、尺寸、數(shù)量、重量等衡量指標(biāo)。

1.2 清潔度檢測(cè)的必要性

1.2.1汽車清潔度的控制

清潔度控制是保證產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中符合質(zhì)量要求的重要環(huán)節(jié)表明。它對(duì)汽車的影響主要表現(xiàn)兩方面：

一方面，對(duì)產(chǎn)品性能的影響。例如燃油管路堵塞造成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難或功率不足，潤(rùn)滑油路堵塞導(dǎo)致機(jī)油壓力不足或無(wú)壓力使運(yùn)動(dòng)副之間摩擦力增大，發(fā)動(dòng)機(jī)不能發(fā)揮有效功率，甚至引起拉缸故障制動(dòng)管路堵塞，將減低制動(dòng)效果，或造成制動(dòng)失靈。

另一方面，對(duì)整車壽命的影響。國(guó)內(nèi)某廠做了一次清潔度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命影響的試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，對(duì)柴油機(jī)的零件和整機(jī)進(jìn)行清潔度處理之后，壽命較之前提高了一倍以上。

1.2.2 電路板清潔度的控制

電路板的使用性能直接與有源電路所有面積上焊盤和孔之間的可見(jiàn)、不可見(jiàn)殘留物的特定量有關(guān)。在一個(gè)潮濕的環(huán)境下，離子污染會(huì)造成許多問(wèn)題，如結(jié)晶的生長(zhǎng)引起的導(dǎo)體之間的短路，或者直接腐蝕導(dǎo)體而降低產(chǎn)品的表面阻抗。對(duì)于電路板來(lái)說(shuō)，保證產(chǎn)品的可靠性而言，監(jiān)控離子污染的程度顯得尤為重要。

集成電路生產(chǎn)中可能接觸到的主要污染物有：微粒雜質(zhì)、無(wú)機(jī)離子、有機(jī)物質(zhì)、微生物以及氣體雜質(zhì)等。從廣義上說(shuō)，不適宜的溫度、濕度、照度、超過(guò)限度的靜電 電磁噪聲、空氣噪聲以及微振動(dòng)等，也都是特殊的污染物。其中，微粒雜質(zhì)、無(wú)機(jī)離子、有機(jī)物質(zhì)、微生物以及氣體雜質(zhì)的數(shù)量超過(guò)一定限度時(shí)，就會(huì)使集成電路產(chǎn)品發(fā)生表面擦傷、圖形斷線、 短路、針孔、剝離等現(xiàn)象，導(dǎo)致電路漏電、電特性異常。輕者影響電路性能和使用壽命，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致電路報(bào)廢。不適宜的溫度、濕度、照度和超限的靜電、振動(dòng)和噪聲不僅影響工藝設(shè)備的加工精度和使用壽命，而且也會(huì)影響操作人員的情緒，進(jìn)而影響集成電路產(chǎn)品質(zhì)量、 生產(chǎn)效率和成品率，由于污染問(wèn)題造成產(chǎn)品失效的比例可能高達(dá)60％以上。

2 清潔度檢測(cè)方法

清潔度測(cè)試方法對(duì)過(guò)程控制、品質(zhì)保證和失效分析很重要，測(cè)試方法是概括用于獲得有關(guān)測(cè)試主體如各種機(jī)械、電子零件清潔度數(shù)據(jù)的詳細(xì)程序。

有些工件表面的污染物可以直接檢測(cè)，有些則要用間接的方法檢測(cè)。如機(jī)械中部件和系統(tǒng)空腔的清潔度，通常用間接的方法，用所采用的工作液或工藝用液(清洗液)的污染度來(lái)確定，如液壓系統(tǒng)的清潔度用檢測(cè)液壓油的清潔度來(lái)確定。間接檢測(cè)主要涉及到油樣的采集、油樣的凈化及稱重。CTI清潔度實(shí)驗(yàn)室在大量開(kāi)展直接清洗法的基礎(chǔ)上，也在著手研發(fā)間接清洗法。

2.1方法概述：

對(duì)于顆粒物的清潔度，常用的檢測(cè)方法有以下5種：目視檢測(cè)法，熒光發(fā)光法，稱重法，接觸角法，顆粒尺寸數(shù)量法。

對(duì)于電路板清潔度的測(cè)試，主要有NaCl當(dāng)量法和離子色譜法。

目視檢測(cè)法：目視檢查法是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的一種檢測(cè)方法，由人工直接用眼睛在放大鏡或顯微鏡下對(duì)零件可觀察到的外表面或內(nèi)腔表面進(jìn)行檢查。進(jìn)而鑒別污染顆粒是否為金屬、非金屬或纖維，及其尺寸大小。目檢法主要用來(lái)檢查殘留在零件表面的比較大而明顯的顆粒、斑點(diǎn)、銹斑等污染，該方法主要的缺點(diǎn)是檢查的結(jié)果易受人為因素干擾。

熒光發(fā)光法：主要是利用紫外線來(lái)檢測(cè)零件表面的清潔度。在紫外線的照射下，表面的污染物顆粒會(huì)發(fā)出熒光。根據(jù)發(fā)熒光即可目測(cè)污物在零件表面的位置，熒光強(qiáng)度也可以應(yīng)用信號(hào)檢測(cè)儀測(cè)試從而表示表面被污染的程度。但如果要識(shí)別污染物的成分等特性，必須借助其它分析法。

接觸角法：所謂接觸角，就是液體在固體表面形成熱力學(xué)平衡時(shí)所持有的角。對(duì)固體和液體之間形成的接觸角的測(cè)量，是在粘著、表面處理及聚合體表面分析等眾多類似領(lǐng)域廣為知曉的分析技術(shù)，是對(duì)多個(gè)單位的單層變化也十分敏感的表面分析技術(shù)。接觸角法主要是運(yùn)用表面清潔度分析儀實(shí)現(xiàn)的，它通過(guò)分析受油污染的玻璃、芯片、PCB 板等材料的表面接觸角（水滴角）與玻璃、芯片的角度的區(qū)別，來(lái)評(píng)估玻璃、芯片、PCB 板的清潔程度的方法。

稱重法：稱重法是一種工業(yè)生產(chǎn)和試驗(yàn)中常用的清潔度測(cè)試方法。也是本實(shí)驗(yàn)室*常用的測(cè)試方法。其測(cè)試原理是使用選定的清洗液在一定條件下對(duì)一定數(shù)量的試樣進(jìn)行清洗。將清洗后的液體通過(guò)一定孔徑的的濾膜進(jìn)行過(guò)濾（常用的濾膜孔徑有5μm，10μm，20μm，30μm等），污物被收集在濾膜表面上。對(duì)過(guò)濾前后的濾膜進(jìn)行稱量，兩次稱重的差值，即為污染物的重量。

顆粒尺寸數(shù)量法：是一種零件清潔度測(cè)試的新方法。其基本原理是根據(jù)被檢測(cè)的表面與污染物顆粒具有不同的光吸收或散射率。其測(cè)試方法是：與重量法的處理方法相同，待濾紙干燥后，用顯微鏡（*佳設(shè)備是具有拍照功能的圖像識(shí)別和分析設(shè)備）在光照射下檢測(cè)，按顆粒尺寸和面積即可得到所測(cè)零件的固體顆粒污染物結(jié)果。它適用精密清洗定量化的清潔度檢測(cè)方法，尤其適用于檢測(cè)微小顆粒和帶色雜質(zhì)顆粒。但是，如果濾膜是白色的，那么對(duì)白色污物和氣泡的識(shí)別可能引起誤判。