IPC CH-65B CHINESE.pdf - 第178页
12 ⽔基清洗剂、清洗设备和清洗⼯艺的整合 从 二 十 世 纪 五 十 年代业 界 就 开 始 使 用 水 清洗电子 / 电气部件和组件。在清洗 媒 介 、工 艺 技术 / 条 件和 应 用设 备方 面的 革 新 优 化 给 清洗 家 族 带 来了 很 多 可 供 选择 的 方法 ，而 之 前 这些 清洗 过 程 是采 用 ODCs 或者 其 它溶剂 及 “非 化学 ”过 程来 完 成的。 与任何其 它 技术一 样 ， 水 的清洁有 它…
挥发性有机化合物的排放量与清洗溶剂的蒸气压、设备中的通风流量、清洗溶剂的温度、以及冲洗
部分清洗剂的温度和浓度有直接关联。当采用如下参数时，挥发性有机化合物的排放量将降到最低
值：
• 使用低蒸汽压溶剂。
•降低溶剂的使用温度。
• 周围清洗机的速度和通气量保持尽可能低以提供安全舒适的工作条件。
• 在
冲洗部分的温度和水的物质的浓度尽可能低。
这些挥发性有机 化合物的注意项必须与清洗要求一致。大多数半水基清洗剂的蒸气压低于1mm汞
柱，大大低于普通醇类和其它低沸点材料的蒸汽压力。作为挥发性有机化合物挥发的半水基清洗剂
材料数量相对较少，且是易变的。确切数量取决于设备类型、尺寸及操作条件。确定因蒸发造成的
损失的最佳方法
就是要考虑到清洗过程的质量平衡。计算挥发性有机化合物材料每天损失的最简便
方法就是先计算出清洗剂每天的损耗量，然后乘以清洗剂配方中VOC材料的比例，该比例可以从材
料安全数据表（MSDS）中查找。每天清洗剂损耗量等于加入清洗机的半水基清洗剂数量减去通过倾
析器从清洗机排除的清洗剂数量，再减去在冲洗水中的清洗剂数量。
实际
排放的挥发性有机化合物，kg/day=清洗剂中VOC％×制剂清洗剂损耗，kg/day
其中：
清洗剂损耗 kg/day= A - B – C
其中：
A=添加的清洗剂 kg/day
B=从倾析器去除的清洗剂，kg/day
C=排出冲洗水中的清洗剂，kg/day
其中：
排出冲洗水的清洗剂，kg/day（C）=D × E
其中：
D=冲洗水中的清洗剂浓度，kg/liter
E=排出的冲洗水量，
liters/day
通过确定冲洗水中的化学需氧量（COD）可以很容易地测量冲洗水中的半水基清洗剂浓度。COD与
浓度成正比。对于大多数半水性清洗剂，将测得的COD值除以大约2.5，可确定半水基清洗剂的浓度
（以百万分之几计算）。
鉴于清洗机和运行参数不同，挥发性有机化合物的排放量差异很大。一个典型的在线机，可能每小
时会排放约半公斤
的挥发性有机化合物。可通过标准VOC控制技术降低挥发性有机化合物的排放
量，标准VOC控制技术包括除雾器、排气线上的禁区、洗涤器和冷凝器。在考虑选择清理过程时，
用户必须仔细权衡挥发性有机化合物的成本。基于碳酸盐和硫酸盐等清洁化学品的无机材料，不具
有蒸汽压力，所以不会用这些材料作为排放曲线的一个因素。
11.6.6 温室效应 半水基清洗剂不排放大量的温室气体。因此，在美
国它们未受管制，但在其它国
家可能受到管制。尽可能减少挥发性有机化合物的排放量也应该尽量减少任何潜在的问题。用户应
该遵守任何适用的法规。
2011年7月 IPC-CH-65B-C
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12 ⽔基清洗剂、清洗设备和清洗⼯艺的整合
从二十世纪五十年代业界就开始使用水清洗电子/电气部件和组件。在清洗媒介、工艺技术/条件和
应用设备方面的革新优化给清洗家族带来了很多可供选择的方法，而之前这些清洗过程是采用ODCs
或者其它溶剂及“非化学”过程来完成的。
与任何其它技术一样，水的清洁有它的局限性和特殊性，选择清洗方法之前必须了解这一点。对于
即将使用这项技术的用户也
必须清楚，没有通用的清洗方法。但水清洗是能够解决广泛的电子组装
和当前的行业需求所要求的预先包装清洁要求部分。
在清除极 性（可电离的）材料方面，水是一种比有机清洗剂更好的液体，但它对大多数非离子材
料，如松香、树脂及在许多助焊剂类型中发现的合成聚合物等，水是差的清洁介质。为了去除大多
数非离子脏污，水基清洗剂在设计制造时加入溶剂、催化剂、功能性
添加剂。
在组装过程中的主要应用领域包括：
• 去除松香、树脂和免清洗焊接后的助焊剂残留物。
• 去除焊接后水溶性有机酸助焊剂。
• 涂覆、粘结、密封之前的精细清洗。
• 清洁丝网、模板、焊接设备控制板和其它应用工具。
12.1 范围 本章节阐述了焊接后清洗电子/电气组件、封装、元器件和应用工具时所用到的水基清
洗剂、水基清洗设备以及工艺整合。
12.2 ⽬的 本章节的目的是提供水基清洗
剂、清洗设备、工艺整合的基本理解，并为水基清洗技术
的用户或者潜在用户提供关于水基清洗制程的选择或者改进的指南。
12.3 术语和定义 在本手册中使用的所有术语和定义均符合IPC-T-50。对于问题的讨论至关重要
的其它基本术语和定义会在本手册中以下相应的位置提供或者定义。
12.3.1 ⽔基清洗 使用水基媒介的清洗过程，包含采用超过一半的水用于洗涤和采用水进行后续
冲
洗两个过程。
12.3.2 洗涤 通过化学和物理作用从表面清除不需要的杂质（污染物）的初级清洗操作。
12.3.3 冲洗 通常紧随洗涤步骤之后的清洗操作，此步骤是通过稀释模式使水取代所有的残留污染
物。
12.3.4 ⼲燥 从已洗涤和已冲洗的部件上除去表面和/或者已吸收的水分的过程。
12.3.5 表⾯⼲燥 去除表面的水。
12.3.6 去焊剂（助焊剂清除或者焊后清洁） 去除助焊剂和副产品的清洁过程。其它目的是去除工
艺残
渣及生产过程中如水溶性掩膜等辅助设备使用的材料。板或者组件的装备过程或者其它作业留
下的杂质可能会或者可能不会在这个过程中被去除。
12.3.7 精细清洗 去除由于去焊剂和/或者通过去焊剂或者其它的预清洁操作来提高表面清洁度而
引进的杂质的最后清洗步骤。为提高敷形涂覆的附着力和/或者其它后焊接组装工艺达到要求的污染
物水平，可能需要精细清洗。
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12.3.8 丝⽹和模板清洗 从应用的工具中清除未使用的焊膏/助焊剂以使其保持在再使用时可接受
的条件的过程。
12.3.9 半⽔基清洗 使用未经稀释的有机溶剂洗涤和水冲洗的清洗过程。
12.3.10 有机溶剂清洗 使用有机溶剂洗涤和冲洗的清洗过程。有机溶剂通常被称为“溶剂”。
12.3.11 功能性添加剂 与阻焊剂以及其它工艺残渣不会起化学反应的化合物。这些添加剂可能有
助于降低表面张力、协助清除不溶于水的残留物、控制
泡沫或者抑制洗涤介质对组成材料的损害。
12.3.12 活性添加剂或者反应物 水溶性化合物是由洗涤液清除的污染物的化学反应生成的。例如
螯合剂、皂化、封存或者化学中和剂等。
12.3.13 ⽔介质中有机溶剂的乳液 均匀分散在水中的有机溶剂。
12.3.14 ⼿动清洗 清洗的步骤部分是由操作员手动处理。
12.3.15 批清洗 按受控生产时间周期的多个部件或者一个部件的不同批分组进行的清洗。
12.3.16 在线清洗 由传送带速度控制的部件连续在输送带上和生产周期时间不间
断的清洗方法。
12.3.17 皂化 酯在碱性条件下水解，生成醇和羧酸盐。
12.3.18 pH值 溶液的酸度或者碱度的鉴定方法。当pH值低于7时溶液是酸性的，当pH值大于7时溶
液是碱性的。
12.4 ⽔清洗背景 自从20世纪60年代水基清洗方案已被用来清除那时常用的助焊剂里的松香脏污。
现在，应用需要带来助焊剂技术的革新。由于免清洗焊剂和无铅焊接使用的助焊剂具有更复杂的成
分，通常也会产生更难清洗的焊剂残留物。市场向潜在用户提供了许多不同的清洗剂配方的选择，
这些清洗剂对于清除大规模集成电路技术使用的很多焊接材料都是非常有效的。
12.4.1 历史 1988年9月签订了《蒙特利尔议定书》之后，水基清洗剂（有机和无机的）得到迅速
发展，甚至成为取代氟氯化碳（CFC）材料的前沿性选择。用水而不是溶剂来清洗组件为清洗
场
所、工人安全及环境方面都带来了优势。
自从1988年，不仅水基化学发展了，而且助焊剂和部件的几何结构都有巨大的改进。今天这些先进
的封装使清洁领域面临许多挑战。水基清洗剂通常的用法，是有效地去除元器件下方的小于10mil的
残留，较好控制去焊剂工艺，经常可以去除小于2mil的残留。组件是由数以百 计的微电子器件组
成，器件间
的间隙很小。不管是有铅还是无铅，助焊剂配方的演变受到几何形状的挑战要求更加注
重清洁过程。现代助焊剂残留物在提高印刷和焊接工艺的同时，如果残留下来，它们往往会更加难
以清除，并能引起可靠性问题。
随着臭氧消耗异常，环境问题和工人的安全问题，从来没有像今天被完全理解或者规管。挥发性有
机成分（VOCs）规则，例如在加利福尼
亚州和新泽西州就是一个关注的焦点。清洗剂制造商不仅要
面临清洗的挑战而且还有与控制废气和废水管理相关的环境问题。虽然在过去的几十年电子行业的
清洗需求继续变得更具挑战性和复杂性，然而现代清洗技术成功地满足了工艺清洗需求。清洗剂供
应商继续研究、实验和开发新的清洗剂设计，也已经写了和/或者出版了许多有关具有通用残留物的
微型元器件的清洗需求（包括无铅工艺）方面的论文。我们也看到了在清洗设备的功效方面的重大
改进。在这个时间点，对废物处理和密切循环技术是相当好理解的。
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