合明科技｜印制板及組件清洗指南(IPC-CH-65B CN)解讀

摘 要：隨著人們對電子產(chǎn)品的可靠性、功能性、安全性等提出更高的要求，印制作板及組件的清洗顯得尤為重要。IPC-CH-65B作為全球電子印制板及組件清洗的唯一指南，本文針對指南中的標準和術語、清洗設計、清洗材料兼容性指示、印制線路板上的污染物及清洗考慮要點進行了解讀，希望以此能較快的了解該清洗指南并加以實際運用。

關鍵詞：IPC-CH-65B CN、清洗、兼容性、殘留物

IPC—國際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會是一家全球性非盈利電子行業(yè)協(xié)會，它們開發(fā)了電子行業(yè)的許多手冊和指南，如印制板及組件清洗指南就是由IPC清洗與涂覆委員會（5-30）和清洗與替代分委員會（5-31）共同開發(fā)，應用于指導全球電子印制板及組件的清洗技術、清洗工藝設計、殘留物危害性分析及清洗術語的定義等，為電子行業(yè)的清洗提供依據(jù)。因為全球電子印制板及組件的清洗并沒有相應的標準和規(guī)范條款，所以在電子清洗領域基本是采用IPC-CH-65B這一指南。

1.IPC中標準、術語與定義

IPC-CH-65B作為電子行業(yè)清洗指南，它表述力求準確、專業(yè)、規(guī)范，因此引用許多的行業(yè)標準及聯(lián)邦法規(guī) 、測試方法和工具。限于篇幅本文僅列舉關注度較高的標準、手冊等。

表1：IPC標準

表2：工業(yè)聯(lián)合標準

同時IPC-CH-65B對清洗材料和溶劑清洗、半水基清洗、水基清洗工藝步驟及環(huán)境條件均有專門的定義，為電子清洗行業(yè)形成規(guī)范的術語體系意義重大。

2.IPC的清洗設計

由于低殘留物（即免洗）的助焊劑/焊膏的出現(xiàn)，很多人認為印制板及組件等不再需要清洗。但隨著電子元器件高集成化、高精密、高密度封裝及底部填充劑材料的變化，為了保證最終產(chǎn)品的高穩(wěn)定性及可靠性就必須對電子元器件進行有效的清洗，因此IPC-CH-65B專門有關于清洗設計部分：

2.1對清洗對象的全面了解。印制板布局、孔深徑比、組件幾何形狀、所采用的材料、焊接材料類型、組裝方式等，另外需要對清洗對象上的污染物有必要的了解，根據(jù)污染物的類型（極性污染物、非極性污染物）來設計清洗劑能更高效。  

2.2對清洗劑主要有溶劑型、半水基型、環(huán)保水基型，根據(jù)環(huán)保指數(shù)、污染物類型、材料兼容性及制程適用性對清洗劑類型進行選擇。為了清洗劑的設計更直觀，IPC-CH-65B提供了基本的方案。

表3：電子組件清洗劑設計方案：

 2.3清洗設備的設計，根據(jù)生產(chǎn)效率要求和清洗對象的數(shù)量差別，有兩種設備模型可選用批量式和在線式。兩者有各自的特點，批量式清洗設備清洗量大、在同一節(jié)奏下有較高的清洗效率、受外界影響因素少；而在線式清洗設備，在線一次性完成清 洗、漂洗、烘干全部工序，適合中高產(chǎn)量清洗。

 2.4在IPC-CH-65B指南中所述的清洗工藝主要有靜態(tài)浸泡、超聲、噴淋、離心等，工藝設計通常根據(jù)清洗力、對清洗件損傷性、清洗精細度要求，適用的清洗對象等考察相應的清洗工藝。

表4：清洗工藝方案

在設計清洗方案時還需要考慮到清洗劑對工藝的適用性，如部分水基清洗劑含有少量表面活性劑而多泡，則不適合噴淋清洗工藝；更多水基清洗劑是兩相體系，易相分離所以不適合靜態(tài)浸泡和長時間超聲。所有涉及水基清洗劑的清洗工藝都需要在清洗后面增加適當次數(shù)的純水漂洗及干燥工序，保證清洗對象的可靠性。

3.IPC材料兼容性提示

為確保印制電路板組件的可靠性，要求了解制造電子元器件和組件的原材料性能及特點，鑒別清洗工藝對外觀質(zhì)量甚至整個元器件結構潛在的負面影響。清洗工藝中關鍵性的材料兼容性注意事項有元器件、組裝材料、清洗劑、清洗工藝中應用的沖擊能量，預計的工藝時間、溫度和設備設計�？赡苁芮逑垂に噰乐赜绊懙慕M件材料包括板敷銅層、表面鍍層、塑膠件、元器件、標簽、器件標識、合金金屬、涂覆層、非密封元器件、粘合劑等。所以在清洗工藝設計階段應對印制板組件物料與清洗工藝之間的兼容性進行測試。

3.1物料兼容性測試 兼容性測試通常是兩個時間周期進行。短時間的測試取決于設備或操作人員的預期清洗周期，可通過升高清洗溫度、加大機械力、延長工藝時間（合理的超出預期范圍）等方式進行測試；長時間的測試應該由封裝者或制造者決定，可通過長時間暴露測試或反復多次暴露等方式，以驗證可能出現(xiàn)的膨脹、破裂、老化等不良現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2不兼容表相：印制板組件物料與清洗工藝不兼容的表相有：尺寸變化、顏色變化或元器件表面變化、周圍液體顏色改變或者渾濁等。

3.3兼容性測試方法

3.3.1 對于非金屬物料和元器件的材料兼容性測試可參考Pratt Whitney 規(guī)范：PWA 36604非金屬物料的兼容性，B版本，06-08-98修訂。

3.3.2 對于金屬合金物料的兼容性測試可參考ASTMF-483《全浸腐蝕標準測試方法》

3.3.3 IPC聯(lián)合行業(yè)標準J-STD-001中對產(chǎn)品硬件的兼容性測試，從測試載體、測試試樣、樣本數(shù)量均有相應要求。

4.IPC印制線路板上的污染及影響

組件貼片和結構的高密度化、低間隙組件下面會伴有很多助焊劑殘留及元器件的微型化組裝，使得達到適當?shù)那鍧嵉燃壸兊迷絹碓嚼щy。和污染有關的工藝過程和服務增大了元器件失效的潛在可能。腐蝕問題縮短了產(chǎn)品壽命，同時由于造成導線間離子遷移、元器件引腳間漏電流、電阻耦合和/或者電化學電池的形成等因素也造成了產(chǎn)品功能性下降。由此IPC就PCBA污染物類型及可能造成的危害進行了引導性概述。

表5：PCBA污染物分類

5.組裝殘留物清洗的考慮要點

電子組裝制程的范圍從簡單到復雜，所設計材料非常廣泛，制程中的每個步驟所使用的每種材料都會對組件產(chǎn)生影響，最大的影響是化學物質(zhì)殘留在組件表面。需要考慮的材料包括助焊劑、清洗溶劑、標簽、粘合劑、掩蔽材料、元器件殘留物、廢氣殘留等。

5.1助焊劑的種類、形態(tài)及經(jīng)過焊接高溫后殘留物的可變性，都不同程度的決定了殘留物的清洗難度。每種助焊劑因其不同的化學組成，在焊接過程中可能發(fā)生高溫氧化、聚合、分解及與金屬鹽的結合反應等，導致殘留物可能發(fā)生固塑性等可變性，增加或改變殘留物的可清洗性。

5.2 清洗劑效果 一種清洗劑的選擇應基于清洗效率、材料兼容性、每塊產(chǎn)出單板的化學成本以及對環(huán)境的影響。

5.3 元器件問題和殘留物

5.3.1復雜的元器件幾何形狀、狹小的器件托高高度、非密封封裝的元器件可能夾裹的清洗液和濕氣，都有可能影響清洗過程和物料通過率。

5.3.2 元器件上的殘留物可能以顆粒、油或者膜的形式在組裝操作前被發(fā)現(xiàn)，這些殘留物在焊接后可能會一直存在于清洗的或未清洗（免清洗）的組件中。

5.3.3 組裝殘留物清洗過程的敏感性應該考慮如：金屬表面處理、低溫塑料、擦拭布或者其他暴露的電器插頭及其他材料，能依賴于清洗劑膨脹。如某些特定的元器件，不是為可生產(chǎn)性設計的，不具備可清洗性時，清洗選擇會受到限制。

5.4其他要點

組裝殘留物的清洗還應考慮除去助焊劑、清洗劑、及元器件之外的其他要點，如：人工手工作業(yè)引入的污染物、可去除的不干膠標簽、元器件包裝（如以編帶卷軸、托盤或者管裝形式）、暫時性阻焊材料、潤滑油和油脂、粘合劑、工作場所和周圍儲存條件。

結語

   隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)商對電子產(chǎn)品中涉及的印制板及組件的可靠性、安全性提出了更高的清潔要求。而IPC-CH-65B作為全球電子行業(yè)清洗指南，在全球具有權威的專業(yè)指導性及有廣泛應用基礎，因此了解IPC-CH-65B的主要內(nèi)容和條款并充分吸收和應用，對印制板及組件的清洗工藝設計、設備選擇、材料兼容性的考察等都有很大的幫助。

以上一文，僅供參考！

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