PCBA 線路板清洗專題 — 全攻略

合明科技專注精密電子清洗技術(shù)20多年，是SMT貼裝/DIP封裝，功率半導(dǎo)體器件及芯片封裝精密清洗工藝技術(shù)方案、產(chǎn)品、清洗設(shè)備提供商。精密電子清洗除焊后助焊劑、錫膏、焊膏、球焊膏、焊錫膏、錫渣等殘留物。水基系列產(chǎn)品，精細(xì)化對(duì)應(yīng)涵蓋從半導(dǎo)體封測(cè)到PCBA組件終端，包括有水基和半水基清洗劑，堿性和中性的水基清洗劑等。具體表現(xiàn)在，在同等的清洗力的情況下，合明科技的兼容性較佳. 先進(jìn)封裝包括倒裝芯片、WLCSP晶圓級(jí)芯片封裝、3D IC集成電路封裝、SiP系統(tǒng)級(jí)封裝、細(xì)間距封裝等等。

一、  PCBA線路板清洗的目的與必要性

關(guān)鍵詞導(dǎo)讀： PCBA線路板、 PCB、免洗助焊劑、水基清洗、電子元器件、SMT波峰焊、回流焊

1、PCBA外觀及電性能要求

PCBA線路板上的污染物影響著PCBA印制電路板的外觀。如果在高溫潮濕的環(huán)境中放置或者使用，有可能會(huì)出現(xiàn)殘留物吸濕發(fā)白現(xiàn)象。由于在組件中大量使用無(wú)引線芯片、微型 BGA、芯片級(jí)封裝 (CSP)和 0201元器件，元器件和線路板之間的距離不斷縮小，板的尺寸變小，組裝密度越來(lái)越大。事實(shí)上，如果鹵化物藏在元器件下面或者元器件下面根本清洗不到的地方，進(jìn)行局部清洗可能造成因鹵化物釋放而帶來(lái)的災(zāi)難性后果。這還會(huì)引起枝晶生長(zhǎng)，結(jié)果可能引起短路。離子污染物如果清洗不當(dāng)會(huì)造成很多問(wèn)題：較低的表面電阻，腐蝕，導(dǎo)電的表面殘留物在線路板表面會(huì)形成樹(shù)枝狀分布（樹(shù)突），造成電路局部短路。如下圖

對(duì)于軍事電子裝置使用可靠性而言，一個(gè)重大威脅是錫須和金屬互化物。這個(gè)問(wèn)題一直都存在。錫須和金屬互化物最后會(huì)引起短路。在潮濕的環(huán)境和有電的情況下，如果組裝上的離子污染過(guò)多，可能會(huì)造成問(wèn)題。例如由于電解錫須的生長(zhǎng)，導(dǎo)致的腐蝕，或者絕緣電阻降低，會(huì)引起線路板上的走線短路，如下圖：

非離子污染物清洗不當(dāng)，也同樣會(huì)造成一系列問(wèn)題。可能造成線路板淹膜附著不好，接插件的接觸不良，對(duì)移動(dòng)部件和插頭的物力干涉和敷形涂層附著不良，同時(shí)非離子污染物還可能包囊離子污染物在其中，并可能將另外一些殘?jiān)推渌泻ξ镔|(zhì)包囊并帶進(jìn)來(lái)。這些都是不容忽視的問(wèn)題。

2、PCBA線路板的三防漆涂覆需要

要使得三防漆涂覆可靠，必須使得 PCBA線路板的表面清潔度符合 IPC-A-610E-2010三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。在進(jìn)行表面涂覆之前，沒(méi)有清洗掉的樹(shù)脂殘留物會(huì)導(dǎo)致保護(hù)層分層，或者保護(hù)層出現(xiàn)裂紋；活性劑殘留物可能會(huì)引起涂層下面出現(xiàn)電化學(xué)遷移，導(dǎo)致涂層破裂進(jìn)而保護(hù)失效。經(jīng)過(guò)有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明，通過(guò)清洗可以增加 50%涂覆粘接率。

3、PCBA線路板即使是免清洗也需要清洗

按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，免清洗一詞的意思是說(shuō)線路板上的殘留物從化學(xué)的角度上看是安全的，不會(huì)對(duì) PCBA線路板產(chǎn)生任何影響，可以留在線路板上。檢測(cè)腐蝕、表面絕緣電阻（ STR）、電遷移還有其他專門的檢測(cè)手段主要是用來(lái)確定鹵素 /鹵化物含量，進(jìn)而確定免清洗的組裝件在完成組裝后的安全性。不過(guò)，即使是使用固含量低的免洗助焊劑，仍會(huì)有或多或少殘留物。對(duì)于可靠性要求高的產(chǎn)品來(lái)講，在線路板上是不允許存在任何殘留物或者其他污染物的。對(duì)于軍事等應(yīng)用來(lái)說(shuō)，即使是免洗電子組裝件都規(guī)定必須清洗。

4、摘抄自“ IPC-CH-65B CN”《清洗指導(dǎo)》關(guān)于“PCBA線路板免洗與清洗”的說(shuō)明

低固量助焊劑 /焊膏（有時(shí)稱之為“免洗”）出現(xiàn)的驅(qū)使下，有一個(gè)普遍的誤解，即清洗已成為過(guò)去的問(wèn)題。現(xiàn)實(shí)情況是清洗的全面性需求并沒(méi)有減少。清洗需求已經(jīng)轉(zhuǎn)變或者保持過(guò)去原有的并且加入了已開(kāi)發(fā)的新需求。更具體而言，免清洗過(guò)程并非意味著清洗是不必要的，清洗在免洗制程中扮演著成功實(shí)施的關(guān)鍵作用。低殘留（“可接受的污垢”）組件已將清洗從組件階段轉(zhuǎn)向裸板制造和元器件制造階段。今日的電子電路為了滿足可靠性要求往往需要清洗。實(shí)際上，免洗方法往往是不可行的選擇。

 二、 PCBA線路板清洗問(wèn)題解答【專題】

1、一組件封裝工藝后殘留在 PCBA 線路板上的污染物影響分析

清晰理解獨(dú)特部件的考慮和限制后，在可制造性設(shè)計(jì)的下一步則考慮組裝（通常是焊接）工藝后，殘留在線路板上的污染物的影響。為了更好的理解污染物的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)人員須考慮助焊劑殘留物的成分、物理特性、數(shù)量、清洗材料去除焊接殘留物的能力。焊接材料的相互作用，即助焊劑與相關(guān)于組件的熱加工工藝及熱加工工藝和清洗工藝之間的保留時(shí)間對(duì)組件的清潔度會(huì)有所影響。后續(xù)的處理步驟也可能影響產(chǎn)品的清潔度。

助焊劑同時(shí)還要執(zhí)行以下一些重要的功能：

1.       去除表面氧化物

2.       防止再氧化 - 保持產(chǎn)生的表面無(wú)氧化

3.       促進(jìn)產(chǎn)生合金化和機(jī)械堅(jiān)固的接合點(diǎn)

4.       降低表面張力以消除橋連和短路

5.       助焊劑也促進(jìn)了金屬焊接工藝中的熱穩(wěn)定性

6.       助焊劑與金屬 / 金屬氧化物 / 電解質(zhì)溶液界面通過(guò)酸堿及氧化還原反應(yīng)而發(fā)生作用。由于元器件焊接特征的降低，更高的活化劑活性和熱穩(wěn)定性變得至關(guān)重要。另外一個(gè)影響電子工業(yè)的因素是切換到低固含量焊料。 2 高錫合金表現(xiàn)不佳的潤(rùn)濕性能和較高的熔點(diǎn)，需要具有高活性活化劑與增加熱穩(wěn)定性的助焊劑成分，從而增加了助焊劑殘留物的程度

7.       關(guān)于導(dǎo)體間距，元器件的尺寸和節(jié)距可能會(huì)增加電遷移和腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。 8 由于轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)鉛焊接，對(duì)金屬間間距的可制造性設(shè)計(jì)指南變得更加敏感。較小的焊點(diǎn)比大接合點(diǎn)更快被腐蝕殆盡。 9 由于粒徑的減小增大了錫粉的暴露面積使得良好的焊料錫粉氧化作用加大。由于無(wú)鉛焊料比錫鉛焊料更容易氧化，從錫鉛焊料改變?yōu)闊o(wú)鉛焊料更進(jìn)一步惡化了該問(wèn)題。 9 問(wèn)題由帶有較高程度的離子助焊劑殘留物的線路板所產(chǎn)生，這增加了電化學(xué)反應(yīng)、金屬遷移，和表面電阻降低的風(fēng)險(xiǎn)，從而創(chuàng)造了焊后清洗的需要。 8 更多信息請(qǐng)參考 IPC-5702

8.       焊膏、助焊劑、波峰焊助焊劑影響焊接工藝后殘留物去除的程度和難度。助焊劑殘留物的不同清洗速率是與助焊劑的組成、再流后時(shí)間、再流溫度有關(guān)。所有線路板設(shè)計(jì)都必須考慮這些再流焊因素及參數(shù)的重要性。溶劑包含不同類型的分子間相互作用：氫鍵、離子偶極和偶極間吸引。隨著助焊劑殘留物改變，清洗速率也有所不同。對(duì)于所有清洗活動(dòng)，清洗劑和清洗系統(tǒng) - 包括時(shí)間、溫度和力度都會(huì)影響清洗效果

 三、低殘留（免清洗）助焊劑技術(shù)，是否意味著 PCBA線路板組裝后不需要清洗？

①：范圍

隨著電子設(shè)備性能要求的增加，需要設(shè)計(jì)小的導(dǎo)線間距，以及小型化、高性能設(shè)備需要的更加快速的電路。由于相鄰體間的間距減少，使得污染及其影響變得更加問(wèn)題化。

②：背景

隨著元器件的微型化、更細(xì)間距和導(dǎo)線間的電磁引力，電子組裝的可靠性越來(lái)越引起關(guān)注。和污染有關(guān)的工藝過(guò)程和服務(wù)增大了元器件失效的潛在可能。腐蝕問(wèn)題縮短了產(chǎn)品的壽命，同時(shí)由于造成導(dǎo)線間離子遷移、元器件引腳間漏電流、電阻耦合和 / 或者電化學(xué)電池的形成等因素也導(dǎo)致了產(chǎn)品功能性降低。

在生產(chǎn)成本壓力的驅(qū)動(dòng)下以及考慮到帶細(xì)間距和低型面高度的高密度組裝之清洗難度，許多電子產(chǎn)品都使用了低殘留（免清洗）助焊劑技術(shù)。根據(jù)應(yīng)用的不同，再流后助焊劑殘留量變化的：

標(biāo)準(zhǔn)殘留：＞ 40% 。

低殘留： 10% ＜低殘留≤ 40%

超低殘留： 2% ＜?xì)埩袅俊? 10%

零殘留： 0 ≤殘留量≤ 2%

尤其在遇到更小的引腳節(jié)距和導(dǎo)線間距時(shí)，免清洗工藝對(duì) PCB 可靠性的長(zhǎng)期影響是一個(gè)持續(xù)備受關(guān)注的目標(biāo)。隨著無(wú)鉛化技術(shù)的導(dǎo)入，進(jìn)一步引入了可靠性風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)檫@些包括銀在內(nèi)的典型合金比錫鉛共金需要更高的熔融溫度。

組件貼裝和結(jié)構(gòu)的高密度化、（低間隙組件下面會(huì)伴有很多助焊劑殘留）及元器件的微型化組裝 使得達(dá)到適當(dāng)?shù)那鍧嵉燃?jí)已經(jīng)變得越來(lái)越難。組裝者必須更好地了解組裝后殘留的長(zhǎng)期影響。由于不夠充分的清洗，較小導(dǎo)線間距產(chǎn)生大的電磁場(chǎng)從而導(dǎo)致器件失效。當(dāng)前行業(yè)對(duì)清潔度技術(shù)規(guī)范對(duì)下一代電子組裝或許是不充分的。

 四、 PCBA線路板為什么要清洗免洗助焊劑？

如果你檢查當(dāng)今的助焊劑和焊膏市場(chǎng)，你將會(huì)看到產(chǎn)品名稱中包含像“可清潔免洗”、“水洗免洗”或者“水溶免洗”的短語(yǔ)。這些短語(yǔ)在措辭上似乎是矛盾或者有沖突的，導(dǎo)致了行業(yè)上非常大的混淆。如果它們看了助焊劑分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn) J-STD-004 ，就沒(méi)有一個(gè)會(huì)標(biāo)識(shí)免洗。在行業(yè)中一個(gè)被問(wèn)的最多的問(wèn)題就是：“為什么要清洗免洗助焊劑”？

要更好的理解助焊劑和助焊劑術(shù)語(yǔ)，一個(gè)簡(jiǎn)短的對(duì)助焊劑和助焊劑歷史在電子行業(yè)的回顧或許是讓大家受益的。助焊劑總的來(lái)說(shuō)是由載體、稀釋劑、活化劑和一些微量材料組成，其設(shè)計(jì)是為了優(yōu)化使用和減少焊接缺陷。

在現(xiàn)在電子行業(yè)早期，大多數(shù)助焊劑都使用松香（來(lái)自松樹(shù)葉或者樹(shù)樁）作為載體， 20 丙烷（異丙醇或者 IPA ）作為稀釋劑，鹽酸或者溴化物作為活性劑。微量成分包括發(fā)泡藥劑和表面活性劑以減少錫橋和其他缺陷。為了得到更好的焊接效果，載體帶著活性劑和相關(guān)的材料在產(chǎn)品預(yù)熱和焊接區(qū)域時(shí)發(fā)生作用。預(yù)熱期間，活性劑是被設(shè)計(jì)用于去除表面氧化物，加強(qiáng)焊接質(zhì)量的胺的揮發(fā)物和有機(jī)酸的分解物。焊膏的有機(jī)部分配方很相似，除了它們不得不有些低的活性力以阻止在儲(chǔ)存期間焊膏的部分錫粉被腐蝕。這樣的配方也必須含有流變學(xué)控制藥劑。當(dāng)施加一個(gè)剪切力，這些藥劑允許焊膏粘度下降。這樣的藥劑阻止了坍塌和其他焊接缺陷。那個(gè)時(shí)期的助焊劑有 35% 的松香固體含量。任何活性殘留不得不在波峰焊和再流焊組裝后被清潔，否則將導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕。

在上世紀(jì) 80 年代晚期，蒙特利爾協(xié)議頒布，強(qiáng)制消除消耗臭氧層物質(zhì)（ ODCs ）。它是松香基助焊劑的主要清潔材料。這就戲劇性地打開(kāi)了可供選擇的助焊劑市場(chǎng)，例如水溶性助焊劑、低殘留助焊劑、合成助焊劑被投放到市場(chǎng)。許多制造商選擇了調(diào)查新材料和新制造方法來(lái)作為高固體含量松香助焊劑和 ODC 清洗可替代的選擇。其中的一個(gè)途徑就是利用低殘留助焊劑和不需清潔組裝的產(chǎn)品。這些低殘留的助焊劑是為了在焊接工藝之后有穩(wěn)定和良好的殘留而設(shè)計(jì)的，與先前使用的助焊劑形成明顯的對(duì)照。在這種情況下，制造商選擇使用低殘留助焊劑在免清洗組裝工藝中。

五、為什么電子 PCBA線路板組裝作業(yè)選擇清潔低殘留助焊劑？

免清洗組裝作業(yè)面臨一個(gè)最大的障礙就是裸板的清潔度。當(dāng)清洗，使用有效的清洗系統(tǒng)，組裝后的殘留物不是主要問(wèn)題了。當(dāng)組裝后清洗工藝被取消后，組裝后殘留經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)失效。例如樹(shù)枝狀生長(zhǎng)、電解腐蝕和潮濕環(huán)境下的泄露電流問(wèn)題。現(xiàn)在經(jīng)常有很多裸板已經(jīng)通過(guò)了現(xiàn)有基于電阻率萃取的清潔度測(cè)試規(guī)范，但在 OEM 生產(chǎn)廠還是會(huì)產(chǎn)生很高的失效率。這些失效經(jīng)常可以被追溯到非離子水溶性融合和制造工藝過(guò)程中的熱空氣焊接后的液體殘留。這器件離子色譜檢測(cè)法也在電子組裝工業(yè)中被采用。

當(dāng)今，裸板殘留和它們?cè)陔娮咏M裝上的影響已經(jīng)被很好地理解了，而且也有更好的測(cè)量裸板清潔度的工具，但 OEM 廠商或許仍然被要求清洗。當(dāng) OEM 廠商選擇實(shí)行免清洗組裝工藝時(shí)，它們沒(méi)有真正消除清洗的需求，但已經(jīng)將清洗的要求轉(zhuǎn)移到上游板子和元器件制造商，但這或許不總是被 OEM 廠商或者選定的制造商甚至客戶所理解。另外，板制造商利潤(rùn)一壓再壓，板制造商和組裝或許不再有了解清潔度方面苛刻參數(shù)的技術(shù)人員了，或者可以通過(guò)減少對(duì)板的清洗工藝二得到更低的價(jià)格或者更高的利潤(rùn)。 OME 在采購(gòu)合同中或許不了解怎樣說(shuō)明或者測(cè)量清潔度，因此對(duì)于制造和最終組裝的殘留物來(lái)說(shuō)，在 OEM 組裝工藝中的清潔或許是安全可行的。

類似推理方法， OEM 或許選擇去清洗留在元器件上的殘留物。目前，對(duì)于元器件的清潔度還沒(méi)有相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這或許對(duì)于為了恢復(fù)元器件的可焊性而再鍍錫的過(guò)程是很正常的。重新鍍錫可能要求使用更高活性的助焊劑，又不能在元器件上有殘留。清洗工藝的第二個(gè)好處是，例如去除錫球，允許使用水溶性掩蔽劑，改變組件上敷形涂覆的表面能。

助焊劑殘留能夾裹阻焊層上的錫球，如下圖

OEM 廠商或許因?yàn)榻M裝上的困難而選擇清洗，尤其是在高可靠性和軍事領(lǐng)域。

 六、 PCBA 線路板 免洗工藝制程存在的可靠性風(fēng)險(xiǎn)

可靠性風(fēng)險(xiǎn)，可靠性問(wèn)題的高風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)發(fā)生，尤其是在高可靠性的終端使用環(huán)境。在免洗環(huán)境的設(shè)施內(nèi)不好的工藝控制將會(huì)增加風(fēng)險(xiǎn)，特別是在工藝控制調(diào)整可以實(shí)時(shí)被進(jìn)行的情況下。免洗工藝的事項(xiàng)將清洗和相關(guān)工藝控制轉(zhuǎn)移到多個(gè)出價(jià)最低的供貨商。最終測(cè)試和出貨給客戶之前，潛在的可靠性問(wèn)題有機(jī)會(huì)得到糾正。如果組件施加了敷形涂覆層，這一點(diǎn)尤其重要。

當(dāng)處理免洗組件，設(shè)備和人力都需要執(zhí)行測(cè)試和分析來(lái)確保輸入元器件和線路板的清潔度。所有供貨商的制造工藝的資格核定以確保輸入部件符合制造工藝標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)問(wèn)題隨著供貨商和供貨商制造場(chǎng)所數(shù)量的增加而變得更加繁瑣。原始設(shè)備制造商要求供貨商 / 用戶 / 客戶就現(xiàn)有的行業(yè)水平和測(cè)試方法文件達(dá)成一致；或者產(chǎn)生任何目前不存在的文件。

七、電子制造商面臨的清洗問(wèn)題： PCBA 線路板多干凈才算足夠干凈？

清潔度要求：電子制造商面臨著要對(duì)生產(chǎn)可靠的硬件所需的清潔度登記程度難以抉擇。“多干凈才算足夠干凈”這個(gè)問(wèn)題給現(xiàn)在越來(lái)越窄的導(dǎo)線和線路帶來(lái)更多的挑戰(zhàn)。在工業(yè)中某一領(lǐng)域可接受的清潔度（如一個(gè)玩具進(jìn)行了 SMT 波峰焊后），對(duì)于另外的領(lǐng)域或許就是不可接受（例如倒裝芯片封裝）。

在印制板、元器件和組裝后印制板上的殘留增加了過(guò)早失效或者功能不正常的風(fēng)險(xiǎn)，使制造過(guò)程變得復(fù)雜，并且產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)下降。不幸的是，很多需要處理與清潔相關(guān)問(wèn)題的人并沒(méi)有相關(guān)化學(xué)、化學(xué)相互作用或者化學(xué)分析測(cè)試方法等的背景，因此不了解如何測(cè)量和定義清潔度，也不能認(rèn)識(shí)與殘留相關(guān)的工藝問(wèn)題。在很少的情況下，清潔度能被工藝專家們很好地理解，挑戰(zhàn)仍然存在于與殘留相關(guān)的某個(gè)或者某些長(zhǎng)期可靠性方面的問(wèn)題或者決定對(duì)硬件的功能性影響有多大。下面的因素需要考慮：

①：終端使用環(huán)境（航天、醫(yī)療、軍事、汽車、信息科技等）。

②：產(chǎn)品設(shè)計(jì) / 服役周期（ 90 天、 3 年、 20 年、 50 年、保質(zhì)期 +1 天）

③：涉及的技術(shù)（高頻、高阻抗、電源）

④：失效現(xiàn)象與 IPC 標(biāo)準(zhǔn)所定義的終端產(chǎn)品 1 、 2 、 3 級(jí)相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品（例如，移動(dòng)電話、心率調(diào)整器）。

考慮到可能的相關(guān)組合數(shù)量驚人、很清楚的是，每個(gè)原始設(shè)備制造商（ OEM ）必須依據(jù)產(chǎn)品情況逐個(gè)對(duì)產(chǎn)品或者產(chǎn)品系列確定組合。這就是為什么沒(méi)有單一的“金（萬(wàn)能組合）”數(shù)字能應(yīng)用到所有的產(chǎn)品上，也不應(yīng)該繼續(xù)尋找。對(duì)于 3 級(jí)高可靠性硬件清潔的要求，在低要求應(yīng)用中可能并不需要。

 八、電子微型化給 PCBA 線路板清洗帶來(lái)的挑戰(zhàn)有哪些？

由于越來(lái)越多的氧化物和免洗無(wú)鉛應(yīng)用的要求，微型化對(duì)助焊劑的化學(xué)性質(zhì)增加了巨大挑戰(zhàn)。元器件的尺寸和導(dǎo)體間距在作業(yè)中產(chǎn)生更多的熱量。問(wèn)題源自于具有更大設(shè)計(jì)密度的線路板造成離子干擾、金屬遷移和表面絕緣電阻降低。微型化，往往導(dǎo)致濕潤(rùn)性變差。氧化物厚度與焊盤尺寸不成比例，從而導(dǎo)致潤(rùn)濕不良。減少結(jié)合點(diǎn)的尺寸更容易促使形成空洞，主要是由于潤(rùn)濕更加困難，從而增加了立碑或者偏移的風(fēng)險(xiǎn)。

照理說(shuō)，較小的焊點(diǎn)將比大的焊點(diǎn)更快被腐蝕殆盡。粒徑的減小由于增大了錫粉的暴露面積使得良好的焊料錫粉氧化作用加大。從錫鉛焊料轉(zhuǎn)換成無(wú)鉛焊料進(jìn)一步讓問(wèn)題惡化，這是由于無(wú)鉛焊料比錫鉛焊料具有較高的熔點(diǎn)和較差的潤(rùn)濕性。

藉由降低封裝托高高度來(lái)促使腐蝕減少，形成預(yù)防材料被腐蝕的能力。集成電路封裝的表面上的冷凝水和污染物的發(fā)生是因?yàn)闇囟瘸^(guò)露點(diǎn)時(shí)的表面張力。在潮濕的環(huán)境和存在的電偏壓下，過(guò)度離子污染物在組件上可能造成問(wèn)題。在 60% 相對(duì)濕度，會(huì)形成兩道四個(gè)分子厚的水層。隨著水形成污染，從而增加其它化學(xué)反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到 80% ，水層是從五到二十個(gè)分子厚且離子可以在表面上自由流動(dòng)。在這一點(diǎn)上的水分和有機(jī)酸可以形成腐蝕性電池。此問(wèn)題的增加起因于緊密的線路板線路、線路板密度和更高的電壓。在恒定電壓，導(dǎo)體之間的電場(chǎng)與導(dǎo)體間距成反比上升。

因此，電化學(xué)遷移和枝晶形成更容易從狹窄的導(dǎo)體間距發(fā)生。電子產(chǎn)品對(duì)枝晶形成的耐受力迅速地削弱。線路間的短路源于電解枝晶的生長(zhǎng)、導(dǎo)體的侵蝕、或者絕緣電阻的損失。

九、電子制程 PCBA 線路板可靠性清洗注意事項(xiàng)

為確保印制線路板組件的可靠性，要求了解制造電子元器件和組件的原材料性能及特點(diǎn)。選擇助焊劑、焊膏、粘合劑、基板、清洗材料、敷形涂覆材料和其它普通互連材料時(shí)，鑒別清洗工藝對(duì)外觀質(zhì)量甚至整個(gè)元器件結(jié)構(gòu)潛在的負(fù)面影響是成功的工程設(shè)計(jì)的基本原則。在不同的情況下物料的實(shí)際性能可以與理論或者預(yù)期的性能不同。不同批的物料性能有差異，并可能影響物料的兼容性。應(yīng)該測(cè)試影響物料實(shí)際性能的因素如清洗劑、清洗時(shí)間、清洗溫度、清洗數(shù)量、沖擊能量來(lái)了解物料之間的相互作用。

十、 PCBA 線路板清洗后潔凈度檢測(cè)方法

1. 清潔度要求：

電子制造商面臨著對(duì)生產(chǎn)可靠的硬件所需的清潔等級(jí)程度難以抉擇。“多干凈才算足夠干凈”這個(gè)問(wèn)題給越來(lái)越窄的導(dǎo)線和線路帶來(lái)更多的挑戰(zhàn)。在工業(yè)中某一領(lǐng)域可接受的潔凈度（如一個(gè)玩具進(jìn)行了 SMT波峰焊后），對(duì)于另外的領(lǐng)域或許就是不可接受（例如倒裝芯片封裝），很多的工藝專家們可能對(duì)清潔度并不十分了解，挑戰(zhàn)仍然存在于與殘留相關(guān)的某個(gè)或者某些長(zhǎng)期可靠性方面的問(wèn)題，或者是決定殘留對(duì)硬件的功能性影響有多大。

2. 需要考慮的有如下幾方面的因素：

l  終端使用環(huán)境（航天、醫(yī)療、軍事、汽車、信息科技等） 

l   產(chǎn)品的設(shè)計(jì) /服役周期（ 90天、 3年、 20年、 50年、保質(zhì)期 +1天） 

l   涉及的技術(shù)（高頻、高阻抗、電源） 

失效現(xiàn)象與標(biāo)準(zhǔn)所定義的終端產(chǎn)品 1、 2、 3級(jí)相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品（例如 :移動(dòng)電話、心率調(diào)整器）

1、目測(cè)法：

利用放大鏡（ X5）或光學(xué)顯微鏡對(duì) PCBA進(jìn)行觀察，通過(guò)觀察有無(wú)焊劑固體殘留物、錫渣錫珠、不固定的金屬顆粒及其它污染物，來(lái)評(píng)定清洗質(zhì)量。通常要求 PCBA表面必須盡可能清潔，應(yīng)看不到殘留物或污染物的痕跡，這是一個(gè)定性的指標(biāo)，通常以用戶的要求為目標(biāo)，自己制定檢驗(yàn)判斷標(biāo)準(zhǔn)，以及檢查時(shí)使用放大鏡的倍數(shù)。這種方法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，缺點(diǎn)是無(wú)法檢查元器件底部的污染物以及殘留的離子污染物，適合于要求不高的場(chǎng)合。 IPC-A-610 《電子組件的可接收性》中提供了通用的組裝后的檢測(cè)指南。

2、溶劑萃取液測(cè)試法：

溶劑萃取液測(cè)試法又稱離子污染物含量測(cè)試。它是一種離子污染物的含量平均測(cè)試，測(cè)試一般都是采用 IPC方法（ IPC-TM-610.2.3.25），它是將清洗后的 PCBA，浸入離子度污染測(cè)定儀的測(cè)試溶液中（ 75%+2%的純異丙醇加 25%的 DI水），將離子殘留物溶解于溶劑中，小心收集溶劑，測(cè)定它的電阻率。離子污染物通常來(lái)源于焊劑的活性物質(zhì)，如鹵素離子，酸根離子，以及腐蝕產(chǎn)生的金屬離子，結(jié)果以單位面積上的氯化鈉（ NaCl）當(dāng)量數(shù)來(lái)表示。即這些離子污染物（只包括那些可以溶入在溶劑）的總量，相當(dāng)于多少的 NaCl的量，并非在 PCBA的表面一定存在或僅存在 NaCl。

3、表面絕緣電阻測(cè)試法（ SIR）：

此法是測(cè)量 PCBA上導(dǎo)體之間表面絕緣電阻，表面絕緣電阻的測(cè)量能指出由于污染在各種溫度、濕度、電壓和時(shí)間條件下的漏電情況。其優(yōu)點(diǎn)是直接測(cè)量和定量測(cè)量 ;而且可以檢測(cè)局部區(qū)域是否存在焊劑。由于 PCBA焊膏中的殘留焊劑主要存在于器件與 PCB的夾縫中，特別是 BGA的焊點(diǎn)，更難以清除，為了進(jìn)一步驗(yàn)證清洗效果，或者說(shuō)驗(yàn)證所使用的錫膏的安全性（電氣性能），通常采用測(cè)量元器件與 PCB夾縫中的表面電阻來(lái)檢驗(yàn) PCBA的清洗效果。一般 SIR測(cè)量條件是在環(huán)境溫度 85*C、環(huán)境濕度 85%RH和 100V測(cè)量偏壓下，試驗(yàn) 170小時(shí)。

4、離子污染物當(dāng)量測(cè)試法（動(dòng)態(tài)法）

參照 SJ20869-2003中第 6.3的規(guī)定。

5、焊劑殘留量的檢測(cè)

參照 SJ20869-2003中第 6.4的規(guī)定。

十一、 PCBA清洗注意事項(xiàng)

印制板組裝件裝焊后應(yīng)盡快進(jìn)行清洗（因?yàn)楹竸埩粑飼?huì)隨著時(shí)間逐漸硬化并形成金屬鹵酸鹽等腐蝕物），徹底清除印制板的殘留焊劑、焊料及其它污染物。在清洗時(shí)要防止有害的清洗劑侵入未完全密封的元器件內(nèi)，以免對(duì)元器件造成損害或潛在的損害。印制板組件清洗后，放入 40~50*C的烘箱中烘烤干燥 20~30分鐘，清洗件未干燥前，不應(yīng)用裸手觸摸器件。清洗不應(yīng)對(duì)元器件、標(biāo)識(shí)、焊點(diǎn)及印制板產(chǎn)生影響。一般電子產(chǎn)品 PCBA的組裝要經(jīng)過(guò) SMT+THT工藝流程，其間要經(jīng)過(guò)波峰焊焊接、回流焊焊接、手工焊接及其他焊接過(guò)程，不管是什么方式的焊接，組裝（電裝）工藝過(guò)程都是主要的組裝污染來(lái)源。清洗就是一個(gè)焊接殘留物的溶解去除過(guò)程，清洗的目的是通過(guò)保證良好表面電阻、防止漏電，從而在本質(zhì)上延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。

從不斷發(fā)展的電子產(chǎn)品市場(chǎng)可以看出，現(xiàn)代和未來(lái)的電子產(chǎn)品將會(huì)變得越來(lái)越小，對(duì)高性能和高可靠性的要求將比以往任何時(shí)候都更為強(qiáng)烈。徹底清洗是一項(xiàng)十分重要而技術(shù)性很強(qiáng)的工作，它直接影響到電子產(chǎn)品的工作壽命和可靠性，也關(guān)系到對(duì)環(huán)境的保護(hù)和人類的健康。要從整個(gè)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的角度來(lái)重新認(rèn)識(shí)和解決焊接清洗問(wèn)題，方案的實(shí)施要配合助焊劑、焊料焊膏、焊錫絲等焊接材料的使用，使有機(jī)溶劑、無(wú)機(jī)溶劑及其混合溶劑或者水洗或者免清洗與其做到匹配，才能有效除去殘留，使清洗潔凈度較容易得以滿足顧客期望。

 十二、常見(jiàn)的PCBA線路板清洗工藝

1 、全自動(dòng)化的在線式清洗機(jī)

一種全自動(dòng)化的在線式清洗機(jī)實(shí)物圖。該清洗機(jī)針對(duì) SMT/THT的 PCBA焊接后表面殘留的松香助焊劑、水溶性助焊劑、免清洗性助焊劑 /焊育等有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物進(jìn)行徹底有效的清洗。它適用于大批量 PCBA清洗，采用安全自動(dòng)化的清洗設(shè)備置于電裝產(chǎn)線，通過(guò)不同的腔體在線完成化學(xué)清洗（或者水基清洗）、水基漂洗、烘干全部工序。清洗過(guò)程中， PCBA通過(guò)清洗機(jī)的傳送帶在不同的溶劑清洗腔體內(nèi)，清洗液必須與元器件、 PCB表面、金屬鍍層、鋁鍍層、標(biāo)簽、字跡等材料兼容，特殊部件需考慮能否經(jīng)受清洗。

清洗工藝流程為：入 ----化學(xué)預(yù)洗 ---化學(xué)清洗 ---化學(xué)隔 ----預(yù)漂洗 ---漂洗 ---最后噴淋 ---風(fēng)切干燥 ---烘干。

2 、半自動(dòng)化的離線式清洗機(jī)

一種半自動(dòng)化的離線式實(shí)物圖。該清洗機(jī)針對(duì) SMT/THT的 PCBA焊接后表面殘留的松香助焊劑、水溶性助焊劑、免清洗性助焊劑 /焊膏等有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物進(jìn)行徹底有效的清洗。它適用于小批量多品種 PCBA清洗，通過(guò)人工的搬運(yùn)進(jìn)行可設(shè)置在產(chǎn)線的任何地方，離線在一個(gè)腔體內(nèi)完成化學(xué)清洗（或者水基清洗）、水基漂洗、烘干全部工序。清洗過(guò)程中， PCBA通常需夾具固定或是放在籃子（ basket）里進(jìn)行，清洗液必須與元器件、 PCB表面、金屬鍍層、鋁鍍層、標(biāo)簽、字跡等材料兼容，特殊部件需考慮能否經(jīng)受清洗。 PCBA在清洗籃中的放置密度和放置傾角是有一定要求的，這兩個(gè)因素對(duì)清洗效果會(huì)有直接的影響。

3 、手工清洗機(jī)

手工清洗機(jī)針對(duì) SMT/THT的 PCBA焊接后表面殘留的松香助焊劑、水溶性助焊劑、松香助焊劑、免清洗性助焊劑 /焊育等有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物進(jìn)行徹底有效的清洗。它適用于小批量樣品 PCBA清洗，通過(guò)溫度控制，適應(yīng) MPC微相清洗劑手工清洗工藝，在一個(gè)恒溫槽內(nèi)完成化學(xué)清洗。

注意：超聲波清洗作為投資少、便于實(shí)施的方案也為一些 PCBA生產(chǎn)制造商所采用。但是，航天軍工限（禁）用超聲波清洗工藝，超聲波清洗不應(yīng)用于清洗電氣或電子部件、元器件或裝有電子元器件的部件，清洗時(shí)應(yīng)采取保護(hù)措施，以防元器件受損（美軍標(biāo) DOD-STD-2000-4A《電氣和電子設(shè)備通用焊接技術(shù)要求》） ;IPC-A-610E-2010三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)也一般禁止超聲波清洗工藝。

常用的清洗方法

1 、水基清洗工藝：噴淋或浸洗

2 、半水基清洗工藝：碳?xì)淝逑春笥盟?o:p>

3 、真空清洗工藝：多元醇或改性醇

4 、氣相清洗工藝： HFE、 HFC、 nPB（正溴丙烷）、共沸物

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