IPC CH-65B CHINESE.pdf - 第42页
清洗剂的设计 有机物清 洁能⼒ ( 溶 解 的 ) 反应物皂 化剂 润湿 次 要成分 极 性 ( ⽔溶性 ) ⾮ 极 性 (不 溶 于 ⽔ ) 制程适⽤性 水基溶剂 的 低 皂 化 反 应 高低 是是 对 极 性污 物具 有 良好 清洗性能 对 非极 性污 物具 有 良好 清洗性能 PCB 去 除 助焊剂 先 进 的 封 装 模 板 / 印 刷错误 水基溶液 中性 无 皂 化 反 应 高 无 - 低 是是 对 极 性污 物具 有 良好 …
通常用在部件的溶剂清洗材料在清洗工艺中或者在需要更好润湿的地方不能耐受水。需要去除的污
染物（助焊剂残留）必须分散和溶解在清洗溶剂中。作为从松香基材料演变来的助焊剂，水溶性、
低残留和合成成分可能或者不可能分散和溶解到溶剂中而被清洗。选择焊膏和波峰焊助焊剂必须以
溶剂溶解为基础。
4.3.2 半⽔基清洗材料 半水基是溶剂洗涤/水冲洗的工艺。半水基产品使用三个要素：溶解力、润
湿
和在配方 设计中的少量成份。目的是将污物从组件或者元器件的表面溶出。一旦洗涤步骤完成
后，部件通过一系列的去离子水冲洗步骤以去除洗涤用的化学品，斑点膜和离子残留等。部件最后
被干燥去水并且通常达到检测不到的污染残留。
当选择半水基清洗溶剂时，会存在广泛的产品选择。具有不同的化学结构的有机溶剂混合物被选
择。大多数是低蒸汽压溶剂，润湿剂和抑制剂
的结合。它们被设计为去除极性（助焊剂、离子盐）
和非极性（轻质油、指纹、灰尘）污物。半水基清洗剂由于其稳定的结构和容纳高含量污物的趋
向，而具有从两个月到一年的典型的清洗寿命。应用温度介于24° C~71° C[75° F~160° F]之间，取决
于溶剂与温度相对的活性水平和溶剂的闪燃点。半水基化学品与大多数用于电子组件的元器件有良
好的兼容性。
4.3.3 ⽔基清洗材料 水基
清洗材料是可溶于水的工程浓缩液体。水基清洗材料是不易燃并且通常
在高能量的机器上处理（表4-2）。高能量的机器提供速度、压力、喷淋渠道和流量来传输清洗剂。水
基浓缩产品根据“清洗速率定理”工作，即：静态清洗速率（清洗材料在其没有撞击能量的温度和
浓度状况下溶解残留助焊剂的速率）加上动态清洗速率（在清洗机中的能量和时间）等于工艺清洗
速率。
13
表4-2 电⼦组件清洗剂的设计⽅案
清洗剂的设计
有机物清
洁能⼒
(溶解的)
反应物皂
化剂 润湿 次要成分
极性
(⽔溶性)
⾮极性
(不溶于⽔) 制程适⽤性
有机溶剂清洗剂 高 无是是
一些是水溶性
的，其它不
是水溶性
一些是非极性
的，其它可能
是部分极性
台式清洗
模板底部擦拭
模板清洗
托盘手指清洁
晶圆级封装
溶剂蒸气脱脂 高 无是是 不足 良好
印制电路板去除
助焊剂
半水基-
非水溶性
高 无是是 不足 良好
PCB去除助焊剂
先进的封装
晶圆级封装
半水基-
水溶性
高低是是
对极性污物具有
良好清洗性能
对非极性污物具
有良好清洗性能
PCB去除
助焊剂
先进的封装
晶圆级封装
水基溶剂
混合物
高 无是是
对极性污物具有
良好清洗性能
对非极性污物具
有良好清洗性能
模板清洗
焊接前的焊膏
SMT粘合剂
水基溶剂的
高皂化反应
低高是是
对极性污物具有
良好清洗性能
对非极性污物具
有良好清洗性能
PCB去除助焊剂
水基溶剂的中
皂化反应
中等 中等 是是
对极性污物具有
良好清洗性能
对非极性污物具
有良好清洗性能
PCB去除助焊剂
先进的封装
模
板/印刷错误
2011年7月 IPC-CH-65B-C
27
Copyright Association Connecting Electronics Industries
Provided by IHS under license with IPC
Not for Resale, 11/27/2015 19:13:55 MST
No reproduction or networking permitted without license from IHS
--`,`,,,,`,`,,,`,,,`,`,`,`,,,```-`-`,,`,,`,`,,`---
清洗剂的设计
有机物清
洁能⼒
(溶解的)
反应物皂
化剂 润湿 次要成分
极性
(⽔溶性)
⾮极性
(不溶于⽔) 制程适⽤性
水基溶剂的低
皂化反应
高低是是
对极性污物具有
良好清洗性能
对非极性污物具
有良好清洗性能
PCB去除助焊剂
先进的封装
模板/印刷错误
水基溶液中性
无 皂化反应
高 无-低 是是
对极性污物具有
良好清洗性能
对非极性污物具
有良好清洗性能
PCB去除助焊剂
先进的封装
模板/印刷错误
4.3.4 清洗设备设计⽅案 清洗设备的设计分为两类：批式和在线式。清洗行业不断地被挑战以改
善清洗工艺，并因为它适用于越来越多的新应用领域而始终保持技术领先。
13
工艺通常代表着机械和
化学能量，温度和时间。日益复杂的电路板和元器件的几何形状伴随着高难度的焊膏及助焊剂配方
和价格问题等增加了对静态和机械驱动力的需求。因此，为了降低温度和缩短处理时间必须补偿机
械和化学能量。
实现高生产率和优化的工艺需要一个精确的模型来预测性能。
13
曾经有建议，大多数清洗系统是由两
个基本原则管辖：清洗溶液中的残留物的溶解度/反应速率和清洗系统中可用的物理能量。方程式1描
述了这种关系。
⽅程式1： 清洗速率方程式
13
：R
p
~/= R
s
+R
d
此处：
清洗速率=R
p
静态清洗速率=R
s
动态清洗速率=R
d
方程式1中，R
p
，R
s
和R
d
是每单位时间内的污染去除速率。
13
单位依据被清洗的残留物将有所不同。
清洗助焊剂残留，冲洗洗涤用的化学品，或者从一个电路组件干燥去水的速率可被表示为每秒去除
的厚度或者质量，每秒冲刷的体积或者每秒去除的质量。如果焊料球或者其它粒子含在污物中，此
时每秒球数或者每秒粒子数将是适当的单位。当比较不同清洗工艺的速率时，它可能被适当的指定
在同一温度的速率，因为速率
和温度相关。
13
一家电子制造服务公司商定使用锡银铜205免洗焊膏建立无铅组装。高密度器件充斥着无数无引线的
元器件。原始设备制造商需要将所有助焊剂残留从元器件下方的缝隙去除。静态测试提供洞悉用于
组装器件的所有污物的清洗性能。有了这项知识，组装业者获得了对清洗生产组件时可能遇到的困
难的理解。下一步是选择清洗设备，提供动能和热能驱动力来供输清洗剂以去除污物。工艺清洗
速
率，这是清洗部件所需的时间，是一个静态和动态速率的总和。
4.3.5 定义“优化系统” 机械清洗系统的目的是藉由最大化的在被清洗的表面传递物理能量以减少
时间。
13
一个优化的清洗系统不会过于耗能或者过大。一个优化的清洗系统提供必要的化学品和能源
来清洗最困难或者敏感区域，以一定速率将符合使用最少的化学制品、能源和场地消耗的工艺时间
要求。在这个优化的空气喷淋或者批清洗系统的定义，值得注意的是该系统应该设计成清洗被制造
的部件中最棘手或者电气电敏感性最强的区域。最小间隙（组件表面和元器件底部之间的间距），最
大
或者最复杂的元器件通常会引导确定这些区域的方向。
13
4.4 静态清洗速率与动态清洗速率的平衡 了解静态清洗速率与动态清洗速率的平衡是在预测和优
化洗涤、冲洗和干燥工艺的每个步骤的工艺性能的关键。
13
试想一分钟，我们洗衣服时把衣服扔在一
桶肥皂水一整夜。由于高溶解速率（R
s
）水会彻底和迅速地溶解盐和糖。油和油脂会消失得比较慢，
IPC-CH-65B-C 2011年7月
28
Copyright Association Connecting Electronics Industries
Provided by IHS under license with IPC
Not for Resale, 11/27/2015 19:13:55 MST
No reproduction or networking permitted without license from IHS
--`,`,,,,`,`,,,`,,,`,`,`,`,,,```-`-`,,`,,`,`,,`---
或许不完全是由于临界溶解度和低溶出率。地球的万有引力（9.8米/秒）将是唯一能静态提供清洗剂
来去除不可溶的污垢和其它粘附的污物和它的某些可能的掉落物的能量，但大多数仍留下。了解污
物的性质以及为了去除它的化学和物理需要，让我们选择用洗衣桶洗涤方式清洗带有可乐污点的丝
绸衬衫，或者使用重载循
环方式来清洗孩子们的游戏服。
1
静态清洗速率是一个在规定的工作温度和浓度的清洗剂溶解度的功能。动态清洗速率是一个用来传
输清洗剂的动能力量的功能，渗透最小间隙的区域（组件表面和元器件底部之间的间距），高密度元
器件（元器件之间在X和Y方向的距离），元器件下方的表面面积和被去除的污物的溶解特性。空气
喷淋清洗机运用喷嘴流量，角度，和压力提供直接冲击。
静态浸置
方式在缺乏动能的情况下，清洗效果仅能依赖清洗剂本身。洗碗机式清洗设备提供的是高
流量，具方向性及压力的清洗；水平槽批清洗设备以移动式喷淋清洗用于固定工件的表面。在线式
空气扰动清洗设备则是让工件移动在线通过固定式喷洗头冲击清洗工件表面。（表4-3）
通常，静态清洗速率或者动态清洗速率控制一个给定的清洗工艺步骤。在线“空气喷淋”清洗和水
平槽批清洗是高
机械能主导的清洗工艺例子。浸渍槽，“下喷浸渍”，“洗碗机式”，批“空气喷淋”
清洗器及蒸汽脱脂剂，是高化学力量主导的清洗工艺例子。运用的任何应力有损坏元器件或者基板
的潜力。用于组件的高压喷雾并非总是安全的。超声波方式并非总是有害的。
4.5 环境因素 环境法规必须纳入制造的设计。
选择清洗剂时需要考虑下列问题：
• 空气排放要求是否允许
（联邦/国家/地方）？
• 清洗剂导致的废水排放将被允许（通常是当地的要求）？
• 清洗剂生成一个“新的”危险废物流将必须注册或者登记？
• 清洗剂每年将要根据美国EPA环保局毒性释放程序发布报告（空气/水/场外的废物）？
• 清洗剂物质成分是否让客户接受？
• 制造过程（免清洗工艺）留下的残渣是否必须考虑到REACH或者RoHS指
令?
本文件第9章节中提供了一个全面的环境考虑的概述。
参考⽂献：
1. Design for Manufacturing (PCB). Retrieved from http://en.wikipedia.org/wiki/
Design_for_manufacturability_(PCB) on February 13, 2009.
2. Lin Y., & Johnson, W. (2007). Optimization of lead free solder 01005 component assembly. Soldering &
Surface Mount Technology,19/1 (2007),15-27.
表4-3 静态与动态设计⽅案
（由⼀些研究学习中得出的资料结果）
静态／动态设计⽅案
系统设计 洗涤 冲洗 ⼲燥
驱动器
静态速率 动态速率 静态速率 动态速率 静态速率 动态速率
化学力 机械力 化学力 机械力 化学力 机械力
静态浸泡 100% 0% 100% 0% 100% 0%
超声波浸泡 50% 50% 70% 30% 70% 30%
喷淋浸泡 80% 20% 50% 50% 50% 50%
洗碗机式 60% 40% 70% 30% 70% 30%
水平槽批式 50% 50% 40% 60% 40% 60%
2011年7月 IPC-CH-65B-C
29
Copyright Association Connecting Electronics Industries
Provided by IHS under license with IPC
Not for Resale, 11/27/2015 19:13:55 MST
No reproduction or networking permitted without license from IHS
--`,`,,,,`,`,,,`,,,`,`,`,`,,,```-`-`,,`,,`,`,,`---