1 前言

電子產(chǎn)品是由各種電子元器件組裝在印制板上，進(jìn)而組合成整機(jī)最基本的組裝過程是印制電路板組件（簡(jiǎn)稱PCBA）組裝（也稱電裝），PCBA組裝中軟釬焊（即錫焊）過程是影響電氣性能和可靠性的重要環(huán)節(jié)。

根據(jù)中國(guó)賽寶實(shí)驗(yàn)室可靠性研究分析中心提供的PCBA電裝品質(zhì)問題分析統(tǒng)計(jì)，腐蝕、電遷移引起的短路、斷路等后期使用失效問題占4%，是產(chǎn)品可靠性的幾大殺手之一，過去人們對(duì)于清洗的認(rèn)識(shí)還不夠，主要是因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的PCBA組裝密度不高，認(rèn)為助焊劑殘留是不導(dǎo)電的、良性的，不會(huì)影響到電氣性能。

現(xiàn)如今的電子組裝件設(shè)計(jì)趨于小型化，更小的器件，更小的間距，引腳和焊盤都越來越靠近，存在的縫隙越來越小，污染物可能會(huì)卡在縫隙里，這就意味著比較小的微粒如果殘留在兩個(gè)焊盤之間有可能引起短路的潛在不良。

近兩年來的電子組裝業(yè)對(duì)于清洗的要求呼聲越來越高，不但是對(duì)產(chǎn)品的要求，而且對(duì)環(huán)境的保護(hù)和人類的健康也較高要求，由此催生了許許多多的清洗設(shè)備供應(yīng)商和方案供應(yīng)商，清洗也成為電子組裝行業(yè)的技術(shù)交流研討的主要內(nèi)容之一。

2 清洗的現(xiàn)狀

2.1 PCBA的污染    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(gè)方面：（1）構(gòu)成PCBA的元器件、PCB的本身污染或氧化等都會(huì)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(jìn)行焊接，其中的助焊劑在焊接過程中會(huì)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(huì)產(chǎn)生的手印記，波峰焊焊接過程會(huì)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(chǎng)地的塵埃，水及溶劑的蒸氣、煙霧、微小顆粒有機(jī)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(huì)產(chǎn)生一薄層氧化膜，這將阻礙焊錫的浸潤(rùn)，影響焊接點(diǎn)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(jìn)行所以，在焊接過程中需要助焊劑，助焊劑在焊接過程中對(duì)于良好焊點(diǎn)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(dá)到必要的清潔度，破壞融錫表面張力，防止焊接時(shí)焊料和焊接表面再度氧化、增加其擴(kuò)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(jī)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(qiáng)的吸附性能，而溶解性極差，更難清洗2.2 污染的危害

污染可能直接或間接引起PCBA潛在的風(fēng)險(xiǎn)，諸如殘留物中的有機(jī)酸可能對(duì)PCBA造成腐蝕；殘留物中的電離子在通電過程中，因?yàn)閮珊副P之間電勢(shì)差的存在會(huì)造成電子的移動(dòng)，就有可能形成短路，使產(chǎn)品失效；殘留物會(huì)影響涂覆效果，會(huì)造成不能涂敷或涂覆不良的問題；也可能暫時(shí)發(fā)現(xiàn)不了，經(jīng)過時(shí)間和環(huán)境溫度的變化，出現(xiàn)涂層龜裂、翹皮，從而引起可靠性問題。

（1）腐蝕案例見圖1所示     經(jīng)電子探針分析，發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)表面除了碳氧及鉛錫成份外，還有檢測(cè)到超出正常情況含量的鹵素（Cl）這種鹵素離子的作用，在空氣與水分的幫助下，對(duì)焊點(diǎn)形成循環(huán)腐蝕，最終在焊點(diǎn)表面及周邊形成白色多孔的碳酸鉛，失效部位的焊點(diǎn)已經(jīng)發(fā)白變色且多孔。

如果PCBA組裝時(shí)由于使用了鐵底材底引線腳底元器件，鐵底材由于缺乏焊料底覆蓋，在鹵素離子以及水分的腐蝕下很快產(chǎn)生Fe3＋，使板面發(fā)紅

圖1 腐蝕     另外，在潮濕環(huán)境下，具有酸性的離子污染物還可以直接腐蝕銅引線、焊點(diǎn)及元器件，導(dǎo)致電氣失效（2）電遷移案例見圖2所示      如果在PCBA表面有離子污染存在，極易發(fā)生電遷移現(xiàn)象，出現(xiàn)離子化金屬向相反電極間移動(dòng)，并在反向端還原成原來的金屬而出現(xiàn)樹枝狀現(xiàn)象稱為樹枝狀分布（樹突、枝晶、錫須），枝晶的生長(zhǎng)有可能造成電路局部短路。

圖2 電遷移枝晶的形成     如果PCBA上使用了含銀的焊料，在銀腐蝕成銀離子后，電遷移更易發(fā)生，電遷移失效的PCBA在進(jìn)行必要的清洗后功能常?；謴?fù)正常（3）電接觸不良案例見圖3所示     在PCBA的組裝工藝中，一些樹脂比如松香類殘留物常常會(huì)污染金手指或其它接插件，在PCBA工作發(fā)熱時(shí)或炎熱氣候下，殘留物會(huì)產(chǎn)生粘性，易于吸附灰塵或雜質(zhì)，引起接觸電阻增大甚至開路失效。

BGA焊點(diǎn)中PCB面焊盤鎳層存在腐蝕以及鎳層表面富磷層的存在降低了焊點(diǎn)與焊盤的機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度，當(dāng)受到正常應(yīng)力作用時(shí)發(fā)生開裂，造成電接觸失效

圖3 BGA焊點(diǎn)開裂造成電接觸不良2.3 污染物分類     PCBA上的污染物主要是依靠物理鍵結(jié)合與化學(xué)鍵結(jié)合產(chǎn)生所謂“物理鍵”結(jié)合，是指污染物與PCB表面之間以分子間力相結(jié)合通常物理鍵鍵能相對(duì)較低，一般在0.8×103～2.1×104J/mol之間。

附著在PCB上的松香、樹脂、殘膠等屬于物理鍵結(jié)合所謂“化學(xué)鍵”結(jié)合，是指污染物與PCB表面之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、形成原子之間的結(jié)合，生成離子化合物或共價(jià)化合物，如松香酸與金屬形成的松香酸鹽等化學(xué)鍵的鍵能較強(qiáng)，在（4.2～8.4）×105J/mol之間。

對(duì)于PCBA的污染物，一般分為三大類型：（1）極性污染物（也叫無機(jī)污染物、離子性殘留物、離子污染物）     PCBA上的這種污染物是在一定條件下（放在溶液中時(shí)）可以電離為帶正電或負(fù)電的離子的一類物質(zhì)，如鹵化物、酸及其鹽。

不同的離子污染物在不同的溶液中會(huì)以不同的速率分離為正負(fù)離子在潮濕的環(huán)境中，當(dāng)電子部件加電時(shí)，極性污染物的離子就會(huì)朝著帶相反極性的導(dǎo)體遷移，可在導(dǎo)體之間（如焊好的引腳之間）形成樹枝狀金屬物質(zhì)，引起導(dǎo)體之間的絕緣電阻下降，增加焊點(diǎn)或?qū)Ь€間的漏電流，甚至發(fā)生短路。

離子污染物主要有以下幾種：FluxActivators 助焊劑活性劑Perspiration汗液IonicSurfactants離子表面活性劑Ethanolamines乙醇胺OrganicAcids有機(jī)酸

Plating Chemistries電鍍化學(xué)物質(zhì)（2）非極性污染物（也叫有機(jī)污染物、非離子污染物）     PCBA上的這種污染物本身不導(dǎo)電，在電路板上可能相當(dāng)于一個(gè)電阻（絕緣體），可以阻止或減小電流的流通。

最典型的是松香本身的樹脂型殘?jiān)ǚ搴钢械姆姥趸?，貼片機(jī)或插裝機(jī)的油脂或蠟，焊接工藝過程中夾帶的膠帶殘留物以及操作人員的膚油等這些污染物自身發(fā)粘，吸附灰塵這些有機(jī)殘留物（如松香、油脂等）會(huì)形成絕緣膜，會(huì)防礙連接器、開關(guān)、繼電器等的接觸表面之間的電接觸，這些影響會(huì)隨環(huán)境條件的變化及時(shí)間延長(zhǎng)加劇，引起接觸電阻增大，造成接觸不良甚至開路失效。

有時(shí)松香覆蓋在焊點(diǎn)上還有礙測(cè)試，特別是非極性污染物在極性污染物的配合下，還會(huì)加劇污染的程度離子污染物主要有以下幾種：Rosin松香Oils油Greases油脂HandLotion 洗手液Silicone硅樹脂

Adhesive膠（3）粒狀污染物     粒狀污染物通常是工作環(huán)境中的灰塵、煙霧，棉絨、玻璃纖維絲和靜電粒子等在 PCB 上留下的塵埃、以及焊接時(shí)出現(xiàn)的焊球或錫珠錫渣它們也能降低電氣性能或造成電短路，對(duì)電子組裝產(chǎn)品造成危害。

粒狀污染物可以采用機(jī)械方式如高壓氣體噴吹、人工剝離、清洗多種方式來去除2.4 清洗的必要性（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(jí)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(shí)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(jìn)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(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(huì)形成樹枝狀分布（樹突），造成電路局部短路，如圖4所示。

圖4 由離子污染引起的樹枝狀的擴(kuò)散樹突導(dǎo)致短路      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，如果組裝件上的離子污染過多，可能會(huì)造成問題。

例如由于電解錫須的生長(zhǎng)，導(dǎo)體的腐蝕，或者絕緣電阻降低，會(huì)引起電路板上的走線短路，如圖5所示

圖5 由離子污染引起的電解錫須的生長(zhǎng)導(dǎo)致短路      非離子污染物清洗不當(dāng)，也同樣會(huì)造成一系列問題可能造成電路板掩膜附著不好，接插件的接觸不良，對(duì)移動(dòng)部件和插頭的物理干涉和敷形涂層附著不良，同時(shí)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?jiān)推渌泻ξ镔|(zhì)包裹并帶進(jìn)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求在進(jìn)行表面涂覆之前沒有清洗掉的樹脂殘留物會(huì)導(dǎo)致保護(hù)層分層，或者保護(hù)層出現(xiàn)裂紋；活化劑殘留物可能會(huì)引起涂層下面出現(xiàn)電化學(xué)遷移，導(dǎo)致涂層破裂保護(hù)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(huì)對(duì)電路板產(chǎn)生任何影響，可以留在電路板上檢測(cè)腐蝕、表面絕緣電阻（SIR）、電遷移還有其他專門的檢測(cè)手段主要是用來確定鹵素/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，即使使用固含量低的免清洗助焊劑，仍會(huì)有或多或少的殘留物對(duì)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(duì)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。

3 清洗的原理

清洗就是清除污染物的過程，主要是采用溶液清洗方法，通過污染物和溶劑之間的溶解作用或化學(xué)反應(yīng)，破壞污染物與PCB之間的物理鍵或化學(xué)鍵的結(jié)合力，從而達(dá)到分離污染物的目的，將污染物從PCBA上去除不論是松香還是有機(jī)酸以及它們的錫鹽或鉛鹽，都有一定的溶解度，通過從電路板面向清洗劑里轉(zhuǎn)移這一過程完成殘留物的去除。

在溶解過程中，提高清洗劑溫度或輔以超聲波以及刷洗，都會(huì)加快清洗速度和提高清洗效果    PCBA裝焊后的清洗是一項(xiàng)增值的工藝過程，其主要任務(wù)是清除焊接之后的助焊劑殘余物、膠帶的殘膠及其他人為污染，目的是提高PCBA的使用可靠性。

這在過去曾被認(rèn)為是不增值的勞動(dòng)，現(xiàn)在看來是錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)     PCBA的清洗，分為貼裝（SMT工段）的清洗、插裝（THT工段）的清洗，清洗可以去除產(chǎn)品在各道加工過程中表面污染物的堆積，并且可以降低產(chǎn)品可靠性在表面污染物方面的風(fēng)險(xiǎn)。

清洗PCBA，首先要確定的是清洗劑與電路板在焊接過程中產(chǎn)生的殘留物相匹配，即要解決助焊劑殘留與清洗劑的兼容性，以便能容易將殘留去除并達(dá)到滿足清潔度的目標(biāo)一個(gè)有效的清洗工藝，必須保證焊接溫度曲線參數(shù)、清洗工藝設(shè)置參數(shù)、焊膏焊料及助焊劑所有參數(shù)都達(dá)到最佳匹配范圍。

對(duì)于波峰焊焊接有可能過爐后的助焊劑、阻焊膜二者間有所反應(yīng)造成暗污印跡，污染物用手觸及明顯感到發(fā)粘，一般的清洗劑洗不掉還可能波峰焊溫度曲線不合理，如果預(yù)熱溫度過高，助焊劑會(huì)玻璃化，使它不能起助焊作用，會(huì)在板上形成一層不可接受的污染物。

采用化學(xué)溶劑的清除助焊劑焊接殘留物的溶解過程大多數(shù)是依靠堿性PH值的清洗劑，清洗劑中含有金屬離子，這些金屬離子可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)形成鉛鹽，有些鉛鹽Pb(NO)3易溶于水，其他的則不溶于水，這些鉛鹽聚集在PCBA表面形成了白色沉淀物。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和法規(guī)的變化，清洗產(chǎn)品將面臨越來越多的挑戰(zhàn)例如：CEE 648標(biāo)準(zhǔn)、 REACH，它們關(guān)系到在清洗劑中可以或者不可以使用哪些化學(xué)產(chǎn)品在過去的幾年里，像CFC、ETD、ES、HCFC等清洗劑技術(shù)已經(jīng)被市場(chǎng)所淘汰，取而代之的是無氯溶劑和水基清洗劑等新的清洗劑技術(shù)和新的清洗設(shè)備。

4 實(shí)際的清洗實(shí)施    從清洗能力來講，我們所使用的溶劑中氯氟烴化三氯三氟乙烷（簡(jiǎn)稱 CFC-113），具有脫脂效率高、對(duì)助焊劑殘?jiān)芙饬?qiáng)、易揮發(fā)、無毒、不燃不爆、對(duì)電子元器件和 PCB 無腐蝕以及性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是一種最為理想的溶劑。

但它對(duì)大氣臭氧層有破壞作用，嚴(yán)重危害人類的生存環(huán)境1987年在加拿大蒙特利爾各國(guó)政府簽署了保護(hù)臭氧層協(xié)定書—《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，業(yè)界不斷進(jìn)行探索，尋求較好的禁止使用消耗臭氧層物質(zhì)（ODS，ozonedepleting substance）的替代清洗溶劑。

到目前為止，還沒有可完全替代且在清洗能力上優(yōu)異的溶劑    大部分的中小型代工廠或生產(chǎn)制造工廠基于成本的考慮，均采用手工刷洗的清洗方式即用防靜電刷沾清洗劑在PCB上刷洗，將PCB傾斜成45°角，用刷子從上往下刷，讓清洗劑溶解殘留后隨清洗劑流下去。

主要用于局部清洗或?qū)τ谟行㏄CB上有不能清洗的元件的PCBA的清洗，此工藝方法雖然簡(jiǎn)單，但效率低下，清洗劑消耗量大對(duì)于知名的代工廠或大型生產(chǎn)制造工廠陸續(xù)重新考慮清洗工藝，配置相應(yīng)的在線式清洗機(jī)或離線式清洗機(jī)，以設(shè)備清洗替代人工清洗，保證PCBA清洗品質(zhì)。

在實(shí)際的清洗過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)手工焊接的PCBA，在放置后出現(xiàn)板面發(fā)白現(xiàn)象，白色印跡散布在焊點(diǎn)周圍異常突出（如圖6a所示），或者波峰焊焊接的PCBA板面清洗出現(xiàn)暗污印跡（如圖6b所示）嚴(yán)重影響外觀驗(yàn)收，不符合IPC-A-610E-2010標(biāo)準(zhǔn)。

白色殘留物在PCBA上是常見的污染物，一般多為焊劑的副產(chǎn)物常見的白色殘留物是聚合松香，未反應(yīng)的活化劑以及焊劑與焊料的反應(yīng)生成物氯化鉛或溴化物等，這些物質(zhì)在吸潮后，體積膨脹，部分物質(zhì)還與水發(fā)生水合反應(yīng)，白色殘留日趨明顯，這些殘留物吸附在PCB上除去異常困難，若過熱或高溫時(shí)間長(zhǎng)，出問題更嚴(yán)重，從焊接工藝前后的PCB表面的松香及殘留物的紅外光譜分析結(jié)果證實(shí)了這一過程。

不管板子在清洗后出現(xiàn)白色殘留，或者是免清洗的板子存儲(chǔ)后出現(xiàn)白色物質(zhì)，還是返修時(shí)發(fā)現(xiàn)的焊點(diǎn)上的白色物質(zhì)，無非有四種情況：（1）焊劑中的松香：大多數(shù)清洗不干凈、存儲(chǔ)后、焊點(diǎn)失效后產(chǎn)生的白色物質(zhì)，都是焊劑中本身固有的松香。

松香通常是透明、硬且脆的無固定形狀的固態(tài)物質(zhì)，不是結(jié)晶體，松香在熱力學(xué)上不穩(wěn)定，有結(jié)晶的趨向松香結(jié)晶后，無色透明體就變成了白色粉末如果清洗不干凈的話，白色殘留就可能是松香在溶劑揮發(fā)后形成的結(jié)晶粉末當(dāng)PCB在高濕條件下存儲(chǔ)，當(dāng)吸收的水分達(dá)到一定程度時(shí)，松香就會(huì)從無色透明的玻璃態(tài)向結(jié)晶態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變，在視角上看就是形成白色粉末。

究其本質(zhì)仍是松香，只是形態(tài)不同，仍具有良好的絕緣性，不會(huì)影響到板子的性能松香中的松香酸和鹵化物(如果使用的話)一起作為活性劑使用人造樹脂通常在低于100℃以下不與金屬氧化物反應(yīng)，但溫度高于100℃時(shí)反應(yīng)迅速，它們揮發(fā)與分解快，在水中的可溶性低。

（2）松香變性物：這是板子在焊接過程中，松香與焊劑發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì)，而且這種物質(zhì)的溶解性一般很差，不容易被清洗，滯留在板子上，形成白色殘留物但是這些白色物質(zhì)都是有機(jī)成分的，仍能保證板子的可靠性

（3）有機(jī)金屬鹽：清除焊接表面氧化物的原理是有機(jī)酸與金屬氧化物反應(yīng)生成可溶于液態(tài)松香的金屬鹽，冷卻后與松香形成固溶體，在清洗中隨松香一起除去。如果焊接表面、零部件氧化程度很高，焊接后生成物的濃度就會(huì)很高當(dāng)松香的氧化程度太高時(shí)，可能會(huì)與未溶解的松香氧化物一起留在板子上這時(shí)候板子的可靠性會(huì)降低

（4）金屬無機(jī)鹽：這些可能是焊料中的金屬氧化物與助焊劑或焊膏中的含鹵活性劑、PCB焊盤中的鹵離子、元器件表面鍍層中的鹵離子殘留、FR4材料含鹵材料在高溫時(shí)釋放的鹵離子反應(yīng)生成的物質(zhì)，一般在有機(jī)溶劑中的溶解度很小。

在組裝過程中，對(duì)于電子輔料極有可能使用了含鹵素的助焊劑（雖說供應(yīng)商提供的都是環(huán)保助焊劑，但完全不含鹵素的助焊劑還是比較少的），焊接后板面殘留有鹵素類離子（F、Cl、Br、l）這些離子狀鹵素殘留物，本身不是白的，也不足以導(dǎo)致板面泛白。

這類物質(zhì)遇水或受潮后生成了強(qiáng)酸，這些強(qiáng)酸開始和焊點(diǎn)表面的氧化層起反應(yīng)，就生成了酸鹽，也就是看到的白色物質(zhì)Pb + 1/2 O2 ===== PbOPbO + 2HCl ===== PbCl + H2OPbCl + H2O + CO2 ===== PbCO3(白色粉末狀腐蝕物) + 2HCl

鹽酸還會(huì)腐蝕存在的銅，形成氧化銅CuO + 2HCl ===== CuCl2 + H2O采用清洗劑清洗，由于差的清洗劑中含有一定量的水分，在大量使用清洗時(shí)會(huì)使板子吸濕，這些因素加在一起就是為什么洗后板面仍泛白的原因。

5 清洗效果的評(píng)估   

PCBA清洗效果的定性和量化檢驗(yàn)，通過潔凈度指標(biāo)來評(píng)估5.1 潔凈度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)    按中華人民共和國(guó)電子行業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)SJ20896-2003中有關(guān)規(guī)定，根據(jù)電子產(chǎn)品可靠性及工作性能要求，將電子產(chǎn)品潔凈度分為三個(gè)等級(jí)，如表1所示。

表1 電子產(chǎn)品潔凈度等級(jí)

在實(shí)際工作中，根除污染實(shí)際上幾乎是不可能的，一個(gè)折中的辦法就是確定電路板上的污染可以和不可以接受的程度按照IPC-J-STD-001E標(biāo)準(zhǔn)助焊劑殘留三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定＜40μg/cm2，離子污染物含量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定≤1.5（Nacl）μg/cm2，萃取溶液電阻率＞2×106Ω·cm。

請(qǐng)注意，隨著PCBA的微型化，幾乎可以肯定這個(gè)含量是太高了現(xiàn)在常用的是離子污染物要求大約≤0.2（Nacl）μg/cm25.2 PCBA潔凈度檢測(cè)方法5.2.1 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(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。

5.2.2 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。

5.2.3 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℃、環(huán)境濕度85%RH和100V測(cè)量偏壓下，試驗(yàn)170小時(shí)5.2.4 離子污染物當(dāng)量測(cè)試法（動(dòng)態(tài)法）參見SJ20869-2003中第6.3的規(guī)定5.2.5焊劑殘留量的檢測(cè)。

參見SJ20896-2003中第6.4的規(guī)定6 幾種先進(jìn)的清洗工藝    現(xiàn)在，很多PCBA的生產(chǎn)制造中都用到了清洗工藝，對(duì)于不同級(jí)別要求的產(chǎn)品、采用的助焊劑以及經(jīng)過的工序的差別，需采用的清洗劑、所需設(shè)備、工藝都不相同。

大部分設(shè)備供應(yīng)商都推出了清洗機(jī)設(shè)備及其清洗方案，并首先對(duì)制造工廠的焊接后的殘留物的檢測(cè)分析，然后給出針對(duì)性的系統(tǒng)清洗解決方案有全自動(dòng)化的在線式清洗機(jī)、半自動(dòng)化的離線式清洗機(jī)、手工清洗機(jī)等，有適用于全水基（用離子水清洗）、半水基（用化學(xué)物質(zhì)水溶液清洗，如皂化液）以及全化學(xué)溶劑的方式清洗。

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(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。

全自動(dòng)化的在線式清洗機(jī)清洗工藝流程為：入板----化學(xué)預(yù)洗----化學(xué)清洗----化學(xué)隔離----預(yù)漂洗----漂洗----最后噴淋----風(fēng)切干燥----烘干。

清洗過程示意圖半自動(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。

半自動(dòng)化的離線式清洗機(jī)     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。

PCBA載入清洗籃手工清洗機(jī)    一種手工清洗機(jī)（也稱恒溫清洗槽）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、松香助焊劑、免清洗性助焊劑/焊膏等有機(jī)、無機(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

手工清洗槽注意：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。

7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工藝考量    隨著環(huán)保理念的深入人心、政府對(duì)破壞大氣層的罪魁禍?zhǔn)追旱慕?，業(yè)界尋找了免清洗工藝來節(jié)省成本和致力于環(huán)保，但隨著組裝密度和復(fù)雜性不斷提高，引腳和焊盤之間的間隙越來越小，許多人開始擔(dān)心電路板上的微粒對(duì)于電氣性能潛在危害，隨著使用時(shí)間的推移，不清洗PCBA可能會(huì)存在電化學(xué)遷移、漏電電流、高頻電路中的信號(hào)失真等潛在風(fēng)險(xiǎn)。

近兩年從國(guó)外開始重視起清洗問題，出現(xiàn)了許多的清洗設(shè)備供應(yīng)商和方案公司，提供清洗設(shè)備、溶劑和清洗工藝服務(wù)我國(guó)軍工企業(yè)也相應(yīng)開始這方面的應(yīng)用研究，代工和生產(chǎn)制造企業(yè)的PCBA清洗的顧客要求越來越多    對(duì)于清洗問題，在產(chǎn)品的生命周期中所有與產(chǎn)品有關(guān)的人員都必須把清洗納入他們的計(jì)劃中，從產(chǎn)品的策劃設(shè)計(jì)開始就要考慮清洗的可制造性設(shè)計(jì)，PCB的設(shè)計(jì)、元器件的選擇、組裝工藝要求對(duì)產(chǎn)線的改造等等。

大多數(shù)設(shè)計(jì)師把清洗列為設(shè)計(jì)以后的事情，留給工藝工程師去做，但是PCB的布局設(shè)計(jì)對(duì)清洗的能力的影響極大，后續(xù)生產(chǎn)制造中的清洗并非能解決所有問題7.1 控制PCB及元器件清潔度    來料PCB與元器件應(yīng)保證表面無明顯污染物，元器件表面的污染物也會(huì)因工藝原因帶到PCB上。

一般PCB的離子污染應(yīng)控制在1.5mgNaCl/cm2以下，元器件在保持可焊性的同時(shí)，要保證同樣的清潔度要求7.2 防止PCBA轉(zhuǎn)移過程污染     在不少企業(yè)組裝好的PCBA隨意堆放，車間環(huán)境差，無抽風(fēng)設(shè)備，人員赤手空拳行事，極易引起PCBA板面的污染，汗?jié)n污染卻不可避免，因此必須采取必要的措施，保證作業(yè)條件必要的清潔度要求。

7.3 焊料焊劑的選擇     主要包括助焊劑、焊膏、焊錫條、焊錫絲理想的焊劑在工藝中由于預(yù)熱及焊接熱，還有錫波的清洗，會(huì)使焊劑中的活性物質(zhì)得到充分地利用，將清潔度保持到最佳此外，SMT使用的部分焊膏的殘留物極多，而且去除極難。

因此選用焊料焊劑非常重要，最好從通過檢測(cè)的產(chǎn)品中選擇，并進(jìn)行必要的工藝試驗(yàn)，使之與清洗過程相匹配，再確定使用7.4 加強(qiáng)工藝控制     PCBA的主要?dú)埩粑飦碜院竸┮虼嗽诒ＷC焊接質(zhì)量的條件下，適當(dāng)提高焊接時(shí)的預(yù)熱及焊接溫度，以及必要的焊接時(shí)間，使盡可能多的離子殘留會(huì)隨高溫分解或揮發(fā)，從而得到清潔的PCBA。

此外，其他控制措施，比如采用防潮樹脂保護(hù)PCBA的表面，間接地防止或降低離子殘留物的影響，這也不失一個(gè)好辦法在PCBA組裝生產(chǎn)過程中，做好組裝工夾具SMT鋼網(wǎng)、焊接托盤的清洗其目的就是要防止污染，保證PCBA的潔凈度。

7.5 使用清洗工藝    絕大部分的PCBA的離子污染在清洗前難達(dá)到小于1.5mgNaCl/cm2，許多要求高的PCBA，必須經(jīng)過嚴(yán)格的清洗清洗時(shí)既要針對(duì)松香或樹脂，又要針對(duì)離子性的殘留，根據(jù)化學(xué)上的相似相溶原理清洗。

清洗就是殘留物的溶解過程，因此必須使用極性與非極性的混合溶劑，才能有效的去除PCBA的殘留7.6 PCBA清洗注意事項(xiàng)

（1）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。

（2）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

（3）印制板組件清洗后，放入40～50℃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

（4）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。