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• 铝（⽩⾊⾦属）含铜 2000 系列和含锌 7000 系列的敏感铝合金因受清洗过程的不利影响，铝会发生变色。碱性清洗剂可能与长期暴露的表面铝合金发生反应。较长的接触会产生一个白色的、参差不齐、明亮的橙色和沉闷灰色的外观，影响洗涤温度和接触时间。 • 铜 / 黄铜（黄⾊⾦…

12.5.3 功能性添加剂现代清洗剂在消除电路组装过程中的助焊剂残留物执行多种功能。此功能可

能是在开发过程中通过在清洗剂中添加各种材料来实现的。使用这些添加剂以降低表面张力，提高

润湿性，防止金属合金氧化，防止起泡及乳化清洗剂配方中使用的材料。添加剂的添加能为清洗剂

带来非常有益的性能，在许多方面，也成为区分不同的供应商提供的产品的根据。

12.5.4 表⾯张⼒前沿电路组件分布密脚

组件提高了表面密度。组件的小型化使部件间距很小和低

或者零托高。为了清洗液渗透到这些高密度区域，设计出流体旨在改善润湿和渗透。通过液体表面

界面的吸收，表面活性剂降低水的表面张力，表面活性剂与亲水性和疏水表面颗粒保持良好的接

触。这样，水滴的表面张力降低，使得小间距间的渗透得以改善。

12.5.5 粘度粘度是对流体阻力的测量。对于密集组件下渗透和流动，清洁成分的粘度要低。

这样

可以减少在组件间穿透内部流体的摩擦阻力。

粘度、表面张力和密度之间的关系可以用润湿指数来说明：

密度× 1000 / [表面张力×粘度]=润湿指数，用简单的1至3位数字表示。下表说明了纯净水、皂化

剂、2-丙醇和2-丙醇/水（75/25，体积/体积）混合使用离子测量之间的关系。水和2-丙醇的值可以

从标准手册查得，而混合值是在分析实验室确定的。清洗剂代表6％商用单乙醇胺（MEA）皂化剂溶

液。

表12-1 展示了一个设计的清洗剂改善润湿性及在清洗具有低托高组件的辅助作用。

12.5.6 缓蚀尖端电路组件是由很多不同的合金组件组成的。被用作电子互连设计的焊料合金是用

具有不同应用的不同合金设计的。常见的合金包括锡、铅、铜、铋、铟、银及其它

。除了焊料合

金，组件是用一个广泛的电镀金属和合金构建的。添加剂可以添加到水基清洗剂中，以抑制或者控

制金属表面的氧化速度。

碱性物质可能与不同类型的金属以不同的速度发生反应，其程度决定于碱度源的碱性、清洁槽碱度

水平、洗涤温度和接触时间。为了减少对金属或者合金的腐蚀速率，腐蚀抑制剂在金属表面上形成

一层薄膜，以阻

止碱性活化剂与合金发生反应。缓蚀剂的适用性取决于许多因素，从它们必须反应

的材料体系到水基清洗的本性、设计和操作温度。

水基清洗剂中使用的碱性物质可能与电路组装使用的一些合金和防护涂料起反应。随着较低水平碱

度（如中性pH值）有较新工艺技术，可能会改善这种状况。清洗剂与这些合金的相互作用会引起外

观上的变化，最显著的是部件变色。金属合金

有特殊的变色问题。

• 锡铅焊料碱性强的清洗剂，在某些情况下可以清除焊点表层的软组织，会使洗涤槽里碱性水平、

洗涤温度和接触时间变得更糟。影响表现为焊点的外观变暗、发蓝、发灰和黑色的外表。

• ⽆铅焊料碱性物质对高铅合金的影响不太明显，但在某些情况下，结果可能会是发暗和颗粒状的

外观。

表12-1 清洗剂

清洗剂

25° C下的液

体密度（g/cc）

液体粘度

（厘泊）

表⾯张⼒

（dyne/cm）润湿指数

工程用的水基清洗剂 0.998 1.08 29.7 31

2-丙醇 0.785 2.4 21.7 15

水 0.997 1.00 72.8 14

2-丙醇/水（75/25 体积比） 0.856 26.8 3.44 9

重点：高润湿指数=更好的润湿性。（该表表明了具有相同或者接近相同的润湿性能的配方的洗涤和冲洗值，以达到最佳清除残留物的洗涤配方。）

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• 铝（⽩⾊⾦属）含铜2000系列和含锌7000系列的敏感铝合金因受清洗过程的不利影响，铝会发生

变色。碱性清洗剂可能与长期暴露的表面铝合金发生反应。较长的接触会产生一个白色的、参差不

齐、明亮的橙色和沉闷灰色的外观，影响洗涤温度和接触时间。

• 铜/黄铜（黄⾊⾦属）铜变色发生在任何

黄色的金属，包括铜、黄铜、青铜或者铍铜变暗或者在清

洗过程中金属氧化或者失去光泽的颜色变化。高度抛光的表面较粗糙的表面有更加明显的颜色变

化。一些碱性清洗剂更容易促进黄色金属失去光泽。

通过引用Pourbaix图（电位/pH图），电子元器件暴露于水基清洗溶液中的潜在风险是可以理解的。电

位/pH图映射出特定的合金可能的

稳定状态。突出的离子边界效应用线性表示。Pourbaix图（电位/

pH图）鉴别了所选合金机体的免疫力、抗腐蚀性及钝化。

12.5.7 消泡剂在一些工艺条件中需要消泡剂，以减少或者阻碍泡沫的形成。高能量清洗机以极快

的速度使清洗液旋转。对泡沫的部分一方面的影响是，在这个动荡的过程中，清洗液有一种倾向是

组织微小的气泡形成。另一方面，一些化工原料

比其它更容易形成泡沫。泡沫可能会导致显著的工

艺问题，如泵空化、高水平的条件下触发、减少压力、过流及清洁不干净。过多的泡沫也可能导致

冲洗效率低下，导致不期望的助焊剂残留物和清洗剂残留。

12.6 ⽔清洗产品设计在焊锡后水溶液清洗，洗涤媒介完全是水或者水加部分有机和无机原料。根

据IPC的定义，当添加剂应用于水基清洗时，至少50%是水，在大多数情况下，水超

过洗涤槽容量的

80％。去焊剂的主要成分为水，利用水中的离子作用水作为首选的去焊剂的材料，离子残留物是一

种电化学失效的主要因素。

无添加剂的水不能去除松香和免清洗助焊剂残留物。虽然水本身往往是良好去除有机酸（水溶性）

助焊剂，在遇到硅渣、非极性、非离子型的脏污或者密间距时添加剂可能是需要的。当使用水溶性

助焊剂，过多

的泡沫是一个相当普遍的问题，这些类型的助焊剂含有少量的表面活性剂。这种情况

通常通过增加去发泡剂去加以控制。

不同于洗涤介质，仅仅无化学添加剂的DI（去离子）水通常应该被用于冲洗电子线路板。冲洗水的

作用是去除残留但自身不会有残留，冲洗水中的任何添加剂或者盐都违反这一目的。同样，根据冲

洗水的硬度（例如，CaSO

-这是“盐”），干燥后可能会在电路板上留下离子残留物。因此，质量好

的去离子水是首选的冲洗介质。

12.6.1 清洗剂与脏污的匹配性工程的清洗剂在消除松香、免清洗和有机酸的助焊剂残留物时是非

常重要的。应用于电路设计和封装中的各种助焊剂类型会产生具有不同材料特性的残留量。助焊剂

残留物中含有大量的分子，需要清洗剂与脏污的性质匹配，换言之，相似相溶。如今随着大范围的

助焊剂包的

使用，水性清洗剂设计具有不同的特性，吸附并溶解可疑的助焊剂残留物。同样，目前

组装使用的助焊剂残留物，没有一种清洗剂是最好的。大多数现代的清洗剂能够消除各种各样的助

焊剂残留物。

12.6.2 去离⼦⽔（DI⽔）不含任何添加剂的水被用来去除水溶性助焊剂、颗粒、离子污染物造成

的残留。这些助焊剂被设计为单独用水可以清洗。然而，所有残留物彻底清除是极为重要的。水溶

性助焊剂的

非常强的本性就是短时间内可能导致腐蚀，除非这些残留物被完全去除。必须尽一切努

力，以确保地区狭小的空间如部件下方残留物被清除。水的相对较高的表面张力，可以应对密集组

件间距或者低托高的挑战。对于很多操作，无添加剂的水可以使零件的清洁度达到要求的水平。成

功取决于器件本身的性质、设备效率和焊接与清洗间隔的最小化。洗涤温度通常在50° C~65° C[122°

F~150° F]范围

内。

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12.6.3 中性⽔溶液模板清洗工艺使用的pH值中性的化学试剂已存在多年并继续发展。最近去焊剂

使用的pH值中性的化学试剂（pH值7.0±0.50）被引进以努力提高材料的兼容性和绿色材料的性能。

关于它们的清洗效果，当与碱性清洗剂相比时，在使用相似的工艺条件及浓度水平（例如，5-15%）

下，这些产品是与脏污相匹配的清洗剂。它们的清洁机制不同于传统的、在碱性清洗剂中很常见的

酸碱反应。pH

中性的清洗化学品更依靠如螯合能力和溶解能力完成清洗。对锡膏和助焊剂的清洗效

果需要由初始的清洗评估确定。在完成所需的清洁任务的同时，当今的各种可用的清洗技术融合了

多种技术，以减少大量的碱度包的需求。

pH值低于7的溶液被认为是酸性，pH值大于7的溶液被认为是碱性的。当用户开始考虑当前或者未来

的清洗剂的pH值时，它们应该牢记以下区别：

• pH中性配方可为敏感材料和贵金属提供更广泛的工艺窗口。后者的关注已经在过去的碱性产品得

到证明，并可能通过消除或者减少碱性原料来克服。

• pH中性配方可改善废水管理系统，因为它消除了废水中和化。至于依赖螯合作用的pH中性清洗

剂，这种清洗剂可能含有复杂的重金属。请参阅第9章污水排放中金属的限制。鼓励用户分别检查

它们的法规和pH值中性的缓

冲系统和碱性产品技术，因为在处理期间污染物可能影响清洗剂的pH

值。

鉴于碱性去焊剂介质的成功，pH中性清洗剂代表了向组装清洗发展的一个不同方法。关于其对锡

铅、无铅、免清洗和松香助焊剂残留物、清洗槽寿命和过程可靠性方面的有效性还需要再学习。

12.6.4 皂化清洗剂碱性清洗剂已被使用了几十年。由于皂化清洁以有效去除RMA和OA脏污而闻

名，原有的技术被定格为“

皂化清洁”，它们表现出非常短的槽寿命、高pH值和日常的对焊接成品的

侵蚀。因为这些皂化清洗剂有局限性，导致在20世纪90年代初引进了半水基清洗剂以代替CFC。然

而，高水平的制程控制往往要与围绕半水基清洗剂设计的过程联系在一起。现代的水基产品要响应

更简单、更坚固、过程更容易控制的要求而开发设计。

现代水基材料本身是碱性物质。然而，在这些新材料解决那些老皂

化清洁有两个主要关注的问题：

•更好的溶解组合缩短清洁槽寿命。

• 通过温和的激活或者抑制，以防止对焊锡的侵蚀。

在免清洗焊接发明之前，近代早期的水基性材料进入市场，应用于清除沉积的RMA类脏污。它们的

pH值范围通常是9或者10，在旧的技术平台在11或者12的范围内。在世界各地许多供应商对这些现代

的水基清洗剂做很大

地创新和改进。

这些创新趋向于集中在几个关键问题：

• 延长清洗槽寿命。

• 与焊料以及其它组成材料有更好的兼容性。

• 随焊料和助焊剂技术的不断革新表现良好的性能：免清洗、无铅、无卤素、无卤化物。

•降低使用成本。

这些碱性的技术平台已被证明在许多不仅是大多数制造业应用的强劲。

一般情况下清洗剂依赖于应用的程序和使用的工艺可以提供不同的反应水平。传统

的皂化清洗剂联

合了弱碱性、溶解性和功能添加剂，能有效地清洗助焊剂残留物。在这些情况下反应取决于碱性清

洗剂表现的水平，碱性源本身可能是有机或者无机的物质。有多种方法可用于生成皂化的水基型电

子组装清洗剂。为了清楚起见，将分为三类来讨论：

• ⽔基⾼反应型：产品含有高的碱性基（注：有几个常用的碱性结构的配方），皂化助焊剂残留物以

改善脏污清

除率。高度皂化的水基清洗液的好处是降低清洗液浓度及与松香、树脂和弱有机酸的强

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