一文看懂PCBA板清潔方法與要求

在PCBA加工過程中，錫膏和助焊劑會產(chǎn)生殘留物質(zhì)，殘留物中包含有有機酸和可分解的電離子，其中有機酸具有腐蝕作用，電離子殘留在焊盤還會引起短路，而且這些殘留物在PCBA板上是比較臟的，也不符合客戶對產(chǎn)品清潔度的要求。所以，對PCBA板進行清洗是非常有必要的。

PCBA加工污染有哪些

污染物的定義為任何使PCBA的化學(xué)、物理或電氣性能降低到不合格水平的表面沉積物、雜質(zhì)、夾渣以及被吸附物。主要有以下幾個方面：

　　1、構(gòu)成PCBA的元器件、PCB的本身污染或氧化等都會帶來PCBA板面污染;

　　2、PCBA在生產(chǎn)制造過程中，需使用錫膏、焊料、焊錫絲等來進行焊接，其中的助焊劑在焊接過程中會產(chǎn)生殘留物于PCBA板面形成污染，是主要的污染物;

　　3、手工焊接過程中會產(chǎn)生的手印記，波峰焊焊接過程會產(chǎn)生一些波峰焊爪腳印記和焊接托盤（治具）印記，其PCBA表面也可能存在不同程度的其它類型的污染物，如堵孔膠，高溫膠帶的殘留膠，手跡和飛塵等;

　　4、工作場地的塵埃，水及溶劑的蒸氣、煙霧、微小顆粒有機物，以及靜電引起的帶電粒子附著于PCBA的污染。

　　以上說明污染物主要來源于組裝工藝過程，特別是焊接工藝過程。

　　在焊接過程中，由于金屬在加熱的情況下會產(chǎn)生一薄層氧化膜，這將阻礙焊錫的浸潤，影響焊接點合金的形成，容易出現(xiàn)虛焊、假焊現(xiàn)象。助焊劑具有脫氧的功能，它可以去掉焊盤和元器件的氧化膜，保證焊接過程順利進行。所以，在焊接過程中需要助焊劑，助焊劑在焊接過程中對于良好焊點的形成，足夠的鍍通孔填充率起著至關(guān)重要的作用。焊接中助焊劑的作用是清除PCB板焊接表面上的氧化物使金屬表面達到必要的清潔度，破壞融錫表面張力，防止焊接時焊料和焊接表面再度氧化、增加其擴散力，有助于熱量傳遞到焊接區(qū)。助焊劑的主要成份是有機酸、樹脂以及其他成分。高溫和復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程改變了助焊劑殘留物的結(jié)構(gòu)。殘留物往往是多聚物、鹵化物、同錫鉛反應(yīng)產(chǎn)生的金屬鹽，它們有較強的吸附性能，而溶解性極差，更難清洗。

　　PCBA清洗的目的，為什么要進行PCBA清洗

　　1、外觀及電性能要求

　　PCBA上的污染物最直觀的影響是PCBA的外觀，如果在高溫潮濕的環(huán)境中放置或使用，有可能出現(xiàn)殘留物吸濕發(fā)白現(xiàn)象。由于在組件中大量使用無引線芯片、微型BGA、芯片級封裝（CSP）和0201元件，元件和電路板之間的距離不斷縮小，板的尺寸變小，組裝密度越來越大。事實上，如果鹵化物藏在元件下面或者元件下面根本清洗不到的地方，進行局部清洗可能造成因鹵化物釋放而帶來的災(zāi)難性后果。這還會引起枝晶生長，結(jié)果可能引起短路。離子污染物如果清洗不當(dāng)會造成很多問題：較低的表面電阻，腐蝕，導(dǎo)電的表面殘留物在電路板表面會形成樹枝狀分布（樹突），造成電路局部短路，如圖。

　　對于軍事電子裝置使用可靠性而言，一個重大威脅是錫須和金屬互化物。這個問題一直都存在。錫須和金屬互化物最后會引起短路。在潮顯的環(huán)境和有電的情況下，如果組裝件上的離子污染過多，可能會造成問題。例如由于電解錫須的生長，導(dǎo)體的腐蝕，或者絕緣電阻降低，會引起電路板上的走線短路，如圖

　　非離子污染物清洗不當(dāng)，也同樣會造成一系列問題?？赡茉斐呻娐钒逖谀じ街缓?，接插件的接觸不良，對移動部件和插頭的物理干涉和敷形涂層附著不良，同時非離子污染物還可能包裹離子污染物在其中，并可能將另外一些殘渣和其它有害物質(zhì)包裹并帶進來。這些都是不容忽視的問題。

　　2、三防漆涂覆需要

　　要使得三防漆涂覆可靠，必須使PCBA的表面清潔度符合IPC-A-610E-2010三級標(biāo)準(zhǔn)要求。在進行表面涂覆之前沒有清洗掉的樹脂殘留物會導(dǎo)致保護層分層，或者保護層出現(xiàn)裂紋;活化劑殘留物可能會引起涂層下面出現(xiàn)電化學(xué)遷移，導(dǎo)致涂層破裂保護失效。研究表明，通過清洗可以增加50%涂敷粘結(jié)率。

　　3、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電路板上的殘留物從化學(xué)的角度上看是安全的，不會對電路板產(chǎn)生任何影響，可以留在電路板上。檢測腐蝕、表面絕緣電阻（SIR）、電遷移還有其他專門的檢測手段主要是用來確定鹵素/鹵化物含量，進而確定免清洗的組裝件在完成組裝后的安全性。不過，即使使用固含量低的免清洗助焊劑，仍會有或多或少的殘留物。對于可靠性要求高的產(chǎn)品來講，在電路板上是不允許存在任何殘留物或者其他污染物的。對于軍事應(yīng)用來講，即使是免洗電子組裝件都規(guī)定必須清洗。

常見的PCBA清洗工藝

　　1、全自動化的在線式清洗機

　　一種全自動化的在線式清洗機實物圖，該清洗機針對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、無機污染物進行徹底有效的清洗。它適用于大批量PCBA清洗，采用安全自動化的清洗設(shè)備置于電裝產(chǎn)線，通過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。清洗過程中，PCBA通過清洗機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、半自動化的離線式清洗機

　　一種半自動化的離線式實物圖，該清洗機針對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、無機污染物進行徹底有效的清洗。它適用于小批量多品種PCBA清洗，通過人工的搬運進行可設(shè)置在產(chǎn)線的任何地方，離線在一個腔體內(nèi)完成化學(xué)清洗（或者水基清洗）、水基漂洗、烘干全部工序。清洗過程中，PCBA通常需夾具固定或是放在籃子（basket）里進行，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，這兩個因素對清洗效果會有直接的影響。

　　3、手工清洗機

　　手工清洗機針對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、無機污染物進行徹底有效的清洗。它適用于小批量樣品PCBA清洗，通過溫度控制，適應(yīng)MPC微相清洗劑手工清洗工藝，在一個恒溫槽內(nèi)完成化學(xué)清洗?！　?/span>

　　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：碳氫清洗后用水漂洗

　　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

　　PCBA潔凈度檢測方法，怎樣檢測PCBA是否干凈

　　1、目測法

　　利用放大鏡（X5 ）或光學(xué)顯微鏡對PCBA進行觀察，通過觀察有無焊劑固體殘留物、錫渣錫珠、不固定的金屬顆粒及其它污染物，來評定清洗質(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，這是一個定性的指標(biāo)，通常以用戶的要求為目標(biāo)，自己制定檢驗判斷標(biāo)準(zhǔn)，以及檢查時使用放大鏡的倍數(shù)。這種方法的特點是簡單易行，缺點是無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合。

　　2、溶劑萃取液測試法

　　溶劑萃取液測試法又稱離子污染物含量測試。它是一種離子污染物的含量平均測試，測試一般都是采用IPC方法（IPC-TM-610.2.3.25），它是將清洗后的PCBA，浸入離子度污染測定儀的測試溶液中（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，測定它的電阻率。離子污染物通常來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、表面絕緣電阻測試法（SIR）

　　此法是測量PCBA上導(dǎo)體之間表面絕緣電阻，表面絕緣電阻的測量能指出由于污染在各種溫度、濕度、電壓和時間條件下的漏電情況。其優(yōu)點是直接測量和定量測量;而且可以檢測局部區(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，更難以清除，為了進一步驗證清洗效果，或者說驗證所使用的錫膏的安全性（電氣性能），通常采用測量元器件與PCB夾縫中的表面電阻來檢驗PCBA的清洗效果。一般SIR測量條件是在環(huán)境溫度85*C、環(huán)境濕度85%RH和100V測量偏壓下，試驗170小時。

　　4、離子污染物當(dāng)量測試法（動態(tài)法）

　　5、焊劑殘留量的檢測

　　PCBA清洗注意事項

　　印制板組裝件裝焊后應(yīng)盡快進行清洗（因為焊劑殘留物會隨著時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)對元器件、標(biāo)識、焊點及印制板產(chǎn)生影響。一般電子產(chǎn)品PCBA的組裝要經(jīng)過SMT+THT工藝流程，其間要經(jīng)過波峰焊焊接、回流焊焊接、手工焊接及其他焊接過程，不管是什么方式的焊接，組裝（電裝）工藝過程都是主要的組裝污染來源。清洗就是一個焊接殘留物的溶解去除過程，清洗的目的是通過保證良好表面電阻、防止漏電，從而在本質(zhì)上延長產(chǎn)品壽命。