IPC CH-65B CHINESE.pdf - 第179页

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” 。 12.3.1 1 功能性添加剂与阻焊剂以…

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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自1988年以来，现有的水性清洗剂成功地清除了广泛的残留物。虽然今天的清洗剂制造商，很多

人还不太热衷于水清洗的早期阶段，但是它们提供了大量的研究和数据，以继续满足不断演进的技

术。

12.4.2 ⽔基清洗⼯艺概述清洁的目的是去除零件表面的外来杂质，以避免对产品的性能和外观上

造成不利影响。清洁丝网和模板是为保持其最佳状态以方便再次使用。

所需的清洁程度

可能会因产品类型和性能需求有所不同。丝网和模板通常清洗到“视觉清洁”的状

态。部件清洁必须能够消除可见与不可见的污染物，如离子化的材料及可能会干扰润湿性和粘合性

的残留物。对于电子组件，“视觉清洁”的外观可能会达到令人满意的外观标准，但确保产品性能方

面可能不会令人满意。因此，通常采用半定量和定量测试，以确认清洗过程中的目标得到满足，在

清洁中“性能设置要求”是首要目标，其它目标也必须设

定和实现。清洗过程中不得损坏已清洁的

部分，清洗必须在实际和符合成本效益方面能够完成。应用的清洗工艺也必须是安全的以及与环境

相兼容。

水本身是一个非常安全的材料，不会损坏电子组装过程中使用的大部分部件。水在安全和健康方面

不存在任何问题。使用低离子浓度的DI水在某些情况下可能影响表面。另外，零件清洗后水必须被

清除，因为湿气的存在可能会干扰电气性能，所以干燥步骤必须

是水基清洗过程中的一部分。在所

有的清洗过程，需要检查零件的兼容性和冲洗的敏感性。必要时，应该检查这个设计以确保敷形涂

覆足够干燥。适当的安全和健康津贴是必须的（见第9章）。

当选择一个清洗工艺时，必须考虑许多因素。处理产量、劳动力、空间要求、洗涤/冲洗介质、搅拌

方法、应用条件和设备的功能都必须考虑到。

总之，清洗工艺设计的目标是对产品没有损害，采取可操作的、有竞争力的成本、安全和

环保的方

法，从零件表面清除不需要的物质（工艺残渣）。

12.4.3 ⽔基清洗过程的流程图大量的清洁步骤是在电子组装制造过程中完成的，即使它是一个

“免清洗”的过程。传统的清洗过程通常涉及波峰焊后以及再流焊后的再次清洗。然而，在传统的

“免清洗”的组装过程，焊接后清洗不是生产步骤的一部分。传统的“免清洗”的制造商经常采用

水基清洗工艺，印刷错误、手工焊接（包括返

工）、组装工具（焊锡托盘、输送手指、丝网和模板）

和敷形涂覆前的临时清洗。以下是一个水基清洗工艺的形象过程图。

12.5 ⽔基清洗剂技术电子组装水基清洗材料旨在消除一系列助焊剂的技术，包括有机酸、松香、

树脂和来自混合技术电路板结构聚合物。水基工程清洗剂的设计挑战是制定一个材料矩阵，能够协

同去除离子和非离子型污染物。助焊剂配方根据其具体的设计标准有很大的差异

。基于这个原因，

各种清洗剂需要被用来更好地“匹配”其中某一种或者其它助焊剂，尤其是那些新的和前沿的助焊

剂材料。为了应对这一挑战，作为通用溶剂的水与不同材料结合来清洁多种类的脏污。第二个挑战

是水基清洗剂需要与产品硬件相兼容。最后一个挑战是围绕各种清洗设备做水清洗剂的设计。为了

实现类水基清洗剂的最佳，将溶解、活化、润湿、腐蚀和泡沫控制如同积木艺术一样

开始熟练组合

使用，最终结果产生最具挑战性的电子组件和先进的封装的清洁材料。

12.5.1 溶解⼒溶解是一个过程，通常是溶解固体，与水基清洗剂形成均质混合物的一个过程。非

极性的松香、树脂和合成聚合物是不溶于水的。为了克服这种局限性，能够溶解常见的残留物类型

的溶剂化材料被添加到水基溶剂体系里。在溶解极性离子盐方面，水也起着重要的作用。水与添加

剂的独特组合在

溶解非极性和极性的脏污方面被证明是非常有效的。

洗涤温度的热效应可提高溶解的速度。随着洗涤温度的上升，助焊剂残留物形成的晶体开始成为流

体和软化。添加到水基洗涤溶液中的溶剂化材料的特性使软化的助焊剂溶解到水基清洗剂中。

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