IPC CH-65B CHINESE.pdf - 第107页
有 溶 解 能力的 非 反 应型 清洗 剂 不 存 在相 反 的 带 电 偶 极 子 之 间 的 吸引 力。 溶剂型 清洗 剂 ， 显 示出与污 物 相 似 的性能，通 过分 散 或者溶 解 污 物 进 行 清洗。 事 实上，污 物 像 清洗 剂 中 溶剂 的 作 用，其本 身 溶 解进 溶剂型 的清洗 产品 。在一 些 助焊剂残留物 组成中， 溶剂型 清洗 剂 会 产生 很好 的清洗 效果 ， 但 是 可能 需 要 增 加 洗 涤 温…
清洗剂类型 材料考虑要点 优点 缺点机器因素
半水基非反应类型Ⅱ
b-有机溶剂能稳定在
水中<50%（不会从长
期使用过程中分离出
来）
碱性pH值（调节pH=
7.5-10）
溶剂型清洗剂当用于
匹配待清洗的污物
时，有很好的作用。
对绝大多数助焊剂都
有效，包括高温焊接
过程。
材料的兼容性应该在
产品和机器硬件上进
行测试。
控制润湿段将洗涤化
学品从冲洗段隔离出
来是很关键的。
易燃的有机溶剂和混
合物>50%有机溶剂含
量
检查所有塑料、标记
和标签。
对松香型和一些免清
洗助焊剂残留物有
效。
低成本。
不利的处理成本。
处理设施准备和溶剂
储存。
材料的兼容性应该在
产品和机器硬件上进
行测试。
机器和环境需要满足
防火规范。
考虑挥发性有机化合
物的防漏。
可燃的有机溶剂和混
合物>50%有机溶剂含
量
检查所有塑料、标记
和标签。
对松香型和一些免清
洗性助焊剂残留物有
效。
处理成本。
化学物质的运输、储
存成本要比易燃溶剂
要低。
材料的兼容性应该在
产品和机器硬件上进
行测试。
绝大多数需要在水中
或者挥发性溶剂中进
行冲洗。
考虑挥发性有机化合
物的防漏。
共沸有机混合物检查所有塑料、标记
和标签。
对松香型和一些免清
洗性助焊剂残留物有
效。
溶剂回收和蒸馏降低
消耗。
处理成本。
材料的兼容性应该在
产品和机器硬件上进
行测试。
需要蒸汽去垢。需要
合适的挥发性有机物
防漏。考虑蒸馏液喷
淋。
8.6.10.2 预测和可控反应清洗 一些水基清洗剂有电抗部分，通常是一种有机胺，加入溶剂与羧酸
进行反应，羧酸能在活性物质和松香基助焊剂中被发现。在羧酸污物中，发生皂化反应。这种类型
的清洗剂历史上指的是皂化剂。皂化反应随着温度的升高而增强，每升高10° C[50° F]，皂化反应大
致增强两倍。这些清洗液通
常加热到51° C-65° C[125° F-150° F]，通常与机器有关，而与清洗剂无
关。越高的洗涤温度越能加速清洗过程，并减少用于去除组件上污物所需要的浓度。一句警告，当
暴露在升高的温度和长时间的洗涤循环过程中时，一些没有金属腐蚀抑制剂化学物质的反应类型会
锈蚀焊接接合部位。在清洗过程中，当反应活性水平足够低到能钝化金属合金时，抑制的反应清洗
剂物质
就可以安全地使用。
在反应性化学物质的预期性能中，应该要看清洗槽的使用寿命。有两个重要的因素需要考虑。一个
是反应物的消耗；第二个是起泡沫的倾向。在闭环清洗系统中，当胺被耗尽时，皂化物就会产生，
皂化物会逐步增加到形成泡沫。泡沫会在洗涤槽中产生通气，并最终将会空化泵，增加的泡沫会达
到一个无法维持的水
平，对设备导致潜在的损坏。消泡剂会加入到反应化学物质中以防止这种现象
发生，但是并不一定都会起作用，这还要取决于污物的类型和数量。
8.6.10.3 ⾮反应清洗中溶剂的作⽤ 助焊剂组成随着建立免清洗组装、小型化、更高互连密度的需
要及焊锡合金的变化，已演进和改变。一些清洗剂被设计成匹配待清洗污物的溶剂混合物。溶剂、
半水基及许多水基清洗剂使
用溶剂溶解助焊剂残留物内的成分。对易溶于溶剂型清洗剂中的助焊剂
残留物，可能不需要皂化作用机理。
无机碱化合物和无机酸化合物通过克服污物基体间离子键的强度，清洗污物。在一些有机结构中，
比如羧酸，一部分分子结构显示带正电荷，其它分子结构位置显示带负电荷。一些有机化合物，比
如胺结构通过相反的电荷偶极子之间
的吸引力，会受到这些绝缘的残留物的吸引。这些反应清洗的
机理显示出能够改善某些助焊剂组成的清洗效果。
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有溶解能力的非反应型清洗剂不存在相反的带电偶极子之间的吸引力。溶剂型清洗剂，显示出与污
物相似的性能，通过分散或者溶解污物进行清洗。事实上，污物像清洗剂中溶剂的作用，其本身溶
解进溶剂型的清洗产品。在一些助焊剂残留物组成中，溶剂型清洗剂会产生很好的清洗效果，但是
可能需要增加洗涤温度和洗涤时间。当助焊剂残留物溶解到溶剂型清洗剂中时，随着时间
的推移它
们将会变成酸性的物质。随着时间的推移，这可能会改变清洗的性能，有利的或者不利的。
8.7 焊接后的⽩⾊残留物
1
白色残留物通常能在
使用水溶性助焊剂焊接的组件表面上观察到。白
色残留物也能在其它类型助焊剂不适当的清洗后
中发现。几种工业趋势加重了这个问题：1. 无铅焊
接；2. 无卤助焊剂；3. 低挥发性有机化合物水基助
焊剂材料。
白色残留物通常发生在电子组件生产过程中。组
装人员有很宽泛的助焊剂选择，每一种助焊剂都
会参与形成白色残留物。不恰当单板表面处理和
不适当 的清洗过 程会留下半透明的表面污染物
膜。白色残留物的化学性质代表了一种复杂的密
封
盐的形式，这些盐由非挥发性的助焊剂组分衍
生过来；金属氧化还原反应由助焊剂活性物质引
发；碱性皂化剂及加热；阻焊膜固化问题；清洗
材料和助焊剂的相互影响。助焊剂残留物的可视
外观与助焊剂组成和焊接曲线有很大的关系(见图
8-4)。理想的状态，尤其是对低残留免清洗残留
物，是一种确切无害的半透明固体。
8.7.1 ⽩⾊残留物形成机理
有几种导致白色残留物形成的机理。
8.7.1.1 热氧化 松香在温度超过200° C[392° F]时，可能经历热氧化。松香的热氧化减少松香酸的
不饱和双键。不饱和双键的减少会导致乙二醇、酮和不同分子量的酯的形成。
2
这些残留物会在表面
逐渐消失，并氧化进入粘牢的白色残留物里面。焦的残留物分布在助焊剂的周围，也散布到焊料凸
点上。在这两个位置上的助焊剂膜都较薄，并且更易于氧化和变焦。
2
氧化现象在单板吸收最多热量的部分是很普遍的。
1
有接地面的多层板在离电路组件的地方吸热，因
此需要更高的再流温度曲线。相似的结果发生在焊接面阵列元器件及芯片电容。由于热点烧焦了助
焊剂残留物，这些小型元器件底下的残留物趋向于以不规则形状的形式进行氧化。
8.7.1.2 聚合作⽤ 温度超过200° C[392° F]时，会导致松香和树脂结构的聚合。聚合作用的发生是
加热的结果，金属盐扮演催化
剂的角色，提高化学反应的速率，形成三维网络的聚合物链。
6
链增长
的化合物连接双键，加入到树脂化合物中，形成一条重复的链。
8.7.1.3 使⽤⽔溶性助焊剂的阻焊膜吸收 在使用水溶性助焊剂和清洗材料的波峰焊中，阻焊膜的吸
收会导致助焊剂和湿气渗透进干膜，形成多孔状的阻焊膜。
7
多孔状的单板表面处理会形成微小的气
穴，当波峰焊时会扩散。波峰焊助焊剂会润湿并渗透进阻焊膜的层压材料。这些助焊剂与锡和铅氧化
物进行反应。大量的金属盐和微量的水溶性助焊剂载体包围着它，金属盐附着在焊料和单板表面。
8
当使用含水基清洗时，助焊剂副产物未完全去除会留下白色残留物。
图8-4 清洗后的留在焊接接合部位的⽩⾊残留物的SEM图像
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8.7.1.4 使⽤低残留免清洗助焊剂的阻焊膜吸收 当使用干膜阻焊膜及低残留助焊剂时，湿气的吸收
是很有影响的。波峰焊助焊剂和热量会分解，并使干膜掩膜膨胀。这可能是由于单板制造时粘性固
化和最终固化引起的。当单板经过预热区和焊料波峰时，干膜上的气孔张开并扩展。低残留助焊剂
中的挥发性溶剂被吸收进阻焊膜里。单板表面过波峰焊后，掩膜形成了一种白色
残留物。白色混浊
斑点通过将热风返修工具的温度设定在400° C[752° F]去除。温度会使低残留助焊剂活化并去除白色
膜。
8.7.1.5 低挥发性有机化合物助焊剂 低挥发性有机化合物助焊剂通常热稳定性较差。这些材料被配
成有更强的助焊能力和助焊强度。卤素活性物质，经常在低挥发性有机化合物助焊剂中，在去除金
属氧化膜方面，改善了助焊剂的效能。
16
高活性的助焊剂会产生金属卤盐，如果未被去除，它就会持
续的反应。由于这些特性，助焊剂残留物在焊接后被清洗掉。由于较差的热稳定性，形成的铅盐和
锡盐极难被清洗掉。这会导致残留物，需要更高水平的皂化作用去除残留物。
8.7.1.6 蒸汽冷凝 具有高挥发性的清洗溶剂，比如实验台上的异丙醇，暴露后的蒸汽去垢溶剂的挥
发和闪蒸
。由于这些清洗溶剂快速的蒸发速率，所以它们只能给予部分清洁的局面。溶剂蒸汽和/或
者溶解可溶的树脂结构，但是以白色残留物的形式留下不溶解的盐。这经常在蒸汽去垢过程或者在
水准点高程中发生。在蒸汽去垢中，蒸汽膜提取出可溶解的松香，但是留下不溶解的盐。
9
这发生在
浸没到液体前，局部放进清洗液并暴露在蒸汽中。在水准点高程中，溶剂喷淋到待清洗的区域。当
溶剂在局部流动时，可溶解的树脂被提取出来，留下白色不溶解的盐。上述两个实例中的白色残留
物都有潜在的变成具有导电性和吸湿性。
12
一旦这种不溶解的盐暴露出来，清洗液在将这些白色残留
物去除方面就做得很差。
8.7.1.7 ⽩⾊残留物风险因⼦ 当考虑白色残留物是否会产生可靠性风险时，关键是要考虑残留物是
否吸湿、离子化的，在湿气和偏压的存在下，是否 会有潜在的腐蚀。白色残留物趋向于吸湿和导
电，这会在敏感电路上，潜在的造成电流泄漏和杂散电压失效。
10
助焊剂活性物质，如果它们在白色
残留物中没有失去活性并一直存在白色残留物中，如果有湿气存在的话，它们就会分离，导致电化
学迁移。
11
8.7.1.8 选择性波峰焊（载具） 选择性波峰焊就是有选择的焊接PCB上元器件的过程。在选择性波
峰焊过程中，使用的助焊剂能铺展到焊接路径之外，这些地方没有焊接-清洗动作去去除它或者激发
助焊剂使它无害。
13
问题是助焊剂铺展到离开托盘开口的电子器件终端的表面上。当使用低残留助焊
剂时，活性物质必须要被激发并且密封。在选择焊设备中，助焊剂离开焊接位置的铺展是不起作用
的，由于托盘的热保护，结果就会表现出一种可靠性风险。在湿气和偏压存在的情况下，离子污染
物电化学迁移并形 成树枝状结晶的白色残留物。为解决这种风险因子，选择焊后的单板应
该要清
洗，即使焊接时使用的是低残留的助焊剂。
13
8.8 清洗过程控制
8.8.1 过程参数 当设计清洗过程时，清洗剂的选择、洗涤时间、洗涤浓度、洗涤温度、水的质量
和冲击能都是很普通的过程参数。
8.8.2 清洗剂 一般用于清洗印制线路组件的清洗剂技术都是溶剂型、半水基和水基产品设计。最
好的实际情况就是清洗剂与确定的污物和加工设备的匹配。
8.8.3 设定过程控制极限 需要过程控制技术去维持一个窄的工作窗口。在更低浓度设定极
限下，
允许洗涤槽浓度的漂移会增加使人不满意清洗效果的潜在性。过程控制系统被设计成维持清洗材料
的浓度在一个特定的范围之内，减少可变性。相似地，其它机器控制参数，比如时间、温度和压力
都需要被维持在设定的工作极限内。推荐统计过程控制极限和干预水平。
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