IPC CH-65B CHINESE.pdf - 第161页

当用半水基清洗技术来清洗电子组件时，目的是溶解掉组件或者元器件表面上的脏物。当洗涤步骤完成，零部件通过一系列的冲洗之后除掉了溶剂和已溶解的脏物（临时的可溶性阻焊膜、非离子性的和一些颗粒状脏物），和水基（离子）残留。之后干燥零部件至完全，通常污染水平要达到不可察觉的程度。半水基清洗剂…

11 半⽔基清洗剂、设备和⼯艺优化

本章节阐述了电气/电子组件、配件及应用工具在焊接后的半水基清洗。半水基清洗是通过先用有机

溶剂洗涤组件，然后用水冲洗组件上的有机溶剂，从而清除掉印制线路组件上的助焊剂残留物及其

它污染物的一个过程。I型使用非水溶性有机溶剂，而II型采用水溶性有机溶剂。I型的特征是洗涤和

第一步冲洗后马上会形成乳液形态，而II型系统没有。（半水基工艺具体的不包括用有机水基溶液或

者无机皂化剂或者洗涤剂的清洗

；这些都包含在水基清洗工艺那章。）其它的目标是清除使用过程中

的残留和作为产品辅料的材料，如水溶性掩膜。

其它配件和应用工具可使用相同的过程进行清洗或者此过程中应用不同乳液。

11.1 ⽬的目的是提供一个完整的半水基清洗过程的工艺图，以便潜在用户可以更好地理解技术，

而经验丰富的用户可以正常地操作它们的半水基清洗程序

。本文件已发展到包含了印制线路组装的

操作。其意图是用来描述半水基清洗的所有方面：包括清洗设备、清洗剂、冲洗和过程控制。

本手册中描述了两种不同型号的半水基清洗剂。第一种使用非水溶性有机溶剂组成物（I型）；第二种

使用水溶性有机溶剂组成物（II型）。在洗涤阶段之后，都要用纯净水冲洗印制线路组件，然后干燥。

手册包含了清洗剂的成分、理化性质、废物处理和兼容性等相关信息。

11.1.1 术语和定义

• 半⽔基清洗半水基

清洗是通过先用有机溶剂洗涤组件，然后用水冲洗组件上的有机溶剂，从而清

除掉印制线路组件上的助焊剂残留物及其它污染物的一个过程。I型使用非水溶性有机溶剂，而II型

采用水溶性有机溶剂。I型的特征是洗涤和第一步冲洗后马上会形成乳液形态，而II型系统没有。

（半水基工艺具体的不包括用有机水基溶液或者无机皂化剂或者洗涤剂的清洗；这些都包含在水基

清洗工艺那章。）其它的目标是清除使用过程中的残留和作

为产品辅料的材料，如水溶性掩膜。

• BOD 生化需氧量，在一定的测试条件下有机材料生物化学降解所需的总氧量。

• 碳吸附以活性炭吸附流体中的污染物来去除液体或者气体中杂质的一项技术。

• COD 化学需氧量，将有机材料氧化为二氧化碳和水所需的氧气量，以每升测试溶液中含有氧气

的毫克数表示，单位为mg/L。

• 可燃物这个术语适用于闭口闪点介于

38° C[100° F]至93.3° C[200° F]之间的液体材料。

• 倾析在不影响下方液体层的情况下让上层的液体材料与其它不相溶层分离的过程。

• 带离液依附在组件或者运输设备上的液体清洗剂，被从清洗机的一段带到另一段，并且最终进入

工作场所的空气中。

• 乳液两种或者两种以上的不互溶的液体混合物，如油和水，在清洗过程下使用具有稳定性和一致

性。

•

破坏臭氧的化学品能和臭氧起反应并破坏臭氧层的化学品。

• ⽔质软化一种从水中去除钙和镁盐的水处理工艺。

• 挥发性有机化合物（VOC）含碳化合物，有可衡量的蒸气压。

11.2 半⽔基清洗剂

11.2.1 半⽔基概述半水基清洗是通过先用有机溶剂洗涤组件，然后用水冲洗组件上的有机溶剂，

从而清除掉印制线路组件上的助焊剂残留物及其它污染物的一个过程。I型使用非水溶性有机溶剂，

而II型采用水溶性有机溶剂。I型的特

征是洗涤和第一步冲洗后马上会形成乳液形态，而II型系统没

有。（半水基工艺具体的不包括用有机水基溶液或者无机皂化剂或者洗涤剂的清洗；这些都包含在水

基清洗工艺那章。）其它的目标是清除使用过程中的残留和作为产品辅料的材料，如水溶性掩膜。

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当用半水基清洗技术来清洗电子组件时，目的是溶解掉组件或者元器件表面上的脏物。当洗涤步骤

完成，零部件通过一系列的冲洗之后除掉了溶剂和已溶解的脏物（临时的可溶性阻焊膜、非离子性

的和一些颗粒状脏物），和水基（离子）残留。之后干燥零部件至完全，通常污染水平要达到不可察

觉的程度。

半水基清洗剂的选择很广泛。每一种都采用有机水溶混合剂，但化学结构

各不相同。大多数是由低

蒸汽压溶剂和表面活性剂组合而成，也可能添加抑制剂。半水基清洗剂是用来除去极性（有机酸、

离子盐）和非极性污染物（树脂、聚合物、触变剂）。洗槽清洗寿命可以维持两个月到一年，这取决

于其承载高等级污染物时结构的稳定性和趋势。

半水基溶剂加热后可以提高清洗效率。最大限度的使用温度取决于溶剂的闪

点。一个好的经验法则

就是保持使用温度在闪点以下17° C[30° F]。但是，如果发生溶剂变成雾状，必须认识到溶剂和空气

混合后的爆炸下限和爆炸上限。

半水基清洗剂被设计与用于电子组件的多数元器件有着良好的兼容性。过程稳定并能提供一种良好

的清洗替换物。半水基清洗剂对助焊剂有很好的清洗能力，即使是它们含有高浓度的焊剂残留。一

些常见的问题有溶剂残留

、标记淡化、印章、垫片和橡胶的兼容性，以及由于蒸发和沾带引起的溶

剂消耗。仔细留意设备设计和清洗剂的选择，能最大限度地减少这些问题。

应该说明大多数半水基清洗剂是易燃、挥发性的有机化合物。清洗设备应该针对半水基清洗剂和相

应的清洗过程而进行设计。

11.2.2 半⽔基的科学性用于电子组件的半水基清洗剂是设计用于溶解很多助焊剂残留中极性和非

极性的溶质。设计的清洗剂是溶剂和功能性添加

剂的混合物，功能性添加剂是用来调整特定的闪

点、温度范围、沸点、和溶解性能的。在较高的洗涤温度下，助焊剂残留的分解能量通常会有所提

高。理想的清洗剂显示的特性有，能够溶解广泛的松香和免清洗的助焊剂残留，与构造电子元器件

材料的兼容性，且洗涤之后容易去除（冲洗）等。

半水基清洗剂基于分子力及分子间作用力的设计，使清洗剂得以吸取污染物。与清洗剂相匹配的助

焊剂残留

显示出常见的分散性、偶极矩和氢键性质。一般来说，极性清洗剂溶解极性助焊剂污染物

最好，而非极性清洗剂溶解非极性的助焊剂污染物最好。例如，极性有机酸本质上是离子，用具有

大的偶极矩和介电常数的特制的半水基清洗剂清洗会更好。半水基清洗剂中的部分正负电荷，吸引

存在于助焊剂离子残留中的正负电荷。相反，热

稳定性高的助焊剂组分间建立了较强的化学共价

键，需要具有较小偶极矩和介电常数的半水基清洗剂针对性分解共价无极树脂和高分子结构。“相似

相溶”原理是引导配方设计师去理解半水基清洗剂分解助焊剂残留的作用力。

有些应用于半水基清洗剂中的溶剂型材料可溶于水，有些部分溶于水或者几乎不溶于水。水的特性

会影响溶剂在水中的溶解

性，是因为配方中溶剂的氢键缔合。氢键缔合结构的稳定性，由所有氢键

能量的总和来决定。当溶剂部分可溶或者不溶于水时，氢键缔合能量很低，在某些情况下，其分子

结构是巨大的。根据助焊剂残留物的特点，成反比溶于水的溶剂具有优良的特性。因为水是冲洗

剂，用于半水基清洗剂中的优良溶剂是两性的，既可以吸引水分子也可以吸引非极性助焊剂结构

。

11.2.3 半⽔基清洗剂高锡合金无铅化和微型化对助焊剂的性能提出了更高的要求。由于水基清洗

剂的进步，以溶剂为基础的半水基清洗剂的需求有所下降。然而，随着新型助焊剂组分的设计用以

维持高的热稳定性、高的阻燃性、高的抗氧化性以及高的氧化反应隔离能力，水基清洗剂的配制去

除这些助焊剂残留物变得越来越困难。由此，呈现出对半水基清洗剂的需求有所增加，用来更好

的

匹配这些新型的助焊剂组分。

半水基清洗剂选用低蒸汽压的材料和高分子量的化合物制成。这些溶剂特性允许采用非高度易燃的

材料，并且大多数情况下工作温度为38-71° C[100-160° F]。市售的半水基清洗剂描述如下：

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• I型半水基清洗剂-有限的水溶解度。

• II型半水基清洗剂-易溶于水。

11.2.3.1 I型半⽔基清洗剂 I型半水基清洗剂的设计可以不溶于水或者部分溶于水。配方设计师们

选择一个多样化的有机化合物组合来匹配用于助焊剂组分中的不溶于水的非极性原料。清洗剂的功

能与表面活性剂相似，对松香和树脂结构有较强的吸引力，而对有机酸和离子残留物有较弱的吸引

力。这种清洗剂的设计，旨在润湿并在印制电路板表面均匀扩散而形

成一个单分子层，其中轻微的

极性氧基团在水界面相互键合，而烃链与松香、树脂和聚合物污染物键合在一起。

第二步设计需要考虑的是，把进入化学分离冲洗阶段的残留清洗剂分离出来的能力。清洗剂在冲洗

贮槽中形成一系列不溶性的液滴。随着时间的推移，这些清洗剂液滴彼此足够靠近，以致可以克服

其各自的表面张力。机械接合设

备从冲洗水中提取清洗剂。有时候这种提取的清洗剂可循环使用，

有时候则作为一种非危险废物被收集。从冲洗水流中去除有机化合物，可为排入下水道的化学分离

冲洗流降低化学需氧量和生物需氧量。另外一种方法用超滤和吸附法，从冲洗水中去除有机污染物

而使其能够重复使用。

常见的用于电子组装清洗的不溶于水的化学制品如下：

11.2.3.1.1 三萜烃类

随着公司逐步开发替代性的清洗剂，以取代含氯氟烃，萜类分子对松香和一

些树脂助焊剂残留物表现出良好的溶解性能。萜烯类是广泛存在于自然界中的天然溶剂。萜烯为基

础的电子清洁产品，是推向市场的一流的半水基清洗溶剂。从1988-1992年，萜类制剂的出现成为首

要的清洗候选以取代含氯氟烃。

萜烯类产品，在用于电子清洗应用时其纯度十分重要。杂质可以形成萜烯

类氧化物，往往呈微黄色

并散发一种刺鼻的桔子气味。这些氧化物质是沸点较高的材料，并可以在已清洗的零部件表面再沉

积。萜烯氧化物具有极低的溶解特性，因此，含萜烯类产品供应商使用高纯度的原材料。这不仅能

提高产品性能也能减少异味。

萜烯类是非常好的溶剂且在室温下就能很好地工作。闪点范围是43° C-54° C[110° F-130° F]。适

当地

制定电子清洗配方，萜烯类可为松香和一些以树脂为基础的助焊剂残留物提供良好的溶解性。萜烯

类配方采用两步冲洗的过程。第一步使用一种萜烯乳液与水协助清洗组件。冲洗水进入到单独的贮

槽后采用机械方法将萜烯从冲洗水中分离出来。

11.2.3.1.2 脂肪酯以脂肪酯为基础的配方，结合了低蒸汽压材料和嵌段共聚物表面活性剂，具有

较高的闪点且

基本上无异味。主要优点是以最小的排放量清洗，闪点高（138° C[280° F]）、气味

小，高的助焊剂承载能力和重烷烃的溶解力如蜡和油脂。主要缺点是脂肪酯很难与助焊剂残留物成

分相匹配。

脂肪酯配方能够去除松香和一些免清洗助焊剂残留物。脂肪酯不溶于水但可以与乳化剂一起用来改

善水冲洗效果。

含脂肪酯和已溶解的助焊剂残留物的

冲洗水可使用成膜设备和膜过滤分离。水可以进一步处理处置

掉或者返回到制程中。分离的清洗溶剂一般进行收集或者循环利用或者作为无危害废弃物进行处

理。冲洗槽可用活性炭床和离子交换树脂关闭回路。

脂肪族酯在大部分用于电子组装过程的元器件上表现出极好的兼容性。这项技术所换来的不利条

件，是在密封装置、连接器和对低固量树

脂和聚合物结构表现极差的去焊剂性能上是一个滞留不前

的问题。

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