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要 建 立 在部件的清洁 度 。 10 当 施 加 电 压 的电路中 存 在 着水分 ， 离 子 残留 围 绕 金属 引 线 将 开 始 电化学 迁 移 。 21 就算 是 在 金属 引 线 被 腐蚀 前， 这种 腐蚀 现 象 已 经 影 响它 的 导 电性。 3.6.6 可 靠 性 风险 可 靠 性 问题 的 高 风险 可能会发 生 ， 尤 其 是 在 高 可 靠 性的 终 端 使 用 环境 。在 免 洗 环境 的设 施 内 不 好 …
微型化，往往导致润湿性变差。
11
氧化物厚度与焊盘尺寸不成比例，从而导致润湿不良。减少接合点
的尺寸更容易促使形成空洞，主要是由于润湿更加困难，从而增加了立碑或者偏移的风险。（见3.6.3
助焊剂的变化。）
照理说，较小的焊点将比大的焊点更快被腐蚀殆尽。
11
粒径的减小由于增大了锡粉的暴露面积使得良
好的焊料锡粉氧化作用加大。从锡铅焊料转换成无铅焊料进一步让问题恶化，这是由于无铅焊料比
锡铅焊料具有较高的熔点和较差的润湿性。
藉由降低封装托高高度来促使腐蚀减少，形成预防材料被腐蚀的能力。
16 & 28
集成电路封装的表面上
的冷凝水和污染物的发生是因为温度超过露点时的表面张力。
16 & 28
在潮湿的环境和存在电偏压下，
过度离子污染物在组件上可能造成问题。在60%相对湿度，会形成两到四个分子厚的水层。随着水形
成污染，从而增加其它化学反应的风险。当相对湿度达到80%，水层是从五到二十个分子厚而且离子
可以在表面上自由流动。在这一点上的水分和有机酸可以形成腐蚀性电池。此问题的增加起因于紧
密的电路板线路、电路板密度和更高的电压。
28
在恒定电压，导体之间的电场与导体间距成反比上
升。
12
因此，电化学迁移和枝晶形成更容易从狭窄的导体间距发生。电子产品对枝晶形成的耐受力迅
速地削弱。
11
线路间的短路源于电解枝晶的生长、导体的侵蚀、或者绝缘电阻的损失。
9
3.6.3 助焊剂的变化 无铅合金与各种助焊剂化学品的兼容性被认为是至关重要的，并需确定处理
能力、保质期和焊接能力，如锡球、润湿和焊点外观的性能。
17
一般来说，锡银铜无铅合金表现出不
佳的润湿能力。需要更具活性的助焊剂化学品以实现与共晶锡铅合金相当的润湿。
18
更具活性的助焊
剂会导致更多的腐蚀性助焊剂残留，因此需要更多有效清洗工艺的使用来符合设计可靠性要求。
Lee
3
引用了无铅免洗助焊剂组合物成分的特点。
11
采用免洗工艺的目标是为残留形成一个坚硬的屏
障，密封电路以阻绝接触离子污染。然而，随着焊接温度上升，助焊剂材料经历物理和化学性质的
变化，如挥发性成分的蒸发、表面能和熔融粘度。
19
而过去制造商不想清洗组件，它们不能冒着超过
规定的污染极限的风险。这种系统将带来更多的残留，表面绝缘电阻降低，并增加了必要的清洗。
使用在共晶铅锡的助焊剂成分的技术已被充分的理解和掌握。
19
使用在无铅锡银铜合金所需的较高焊
接温度，有机溶剂必须具备热稳定性以降低焊接元器件所需活化剂的等级。一个关键问题是热稳定
性的缺乏，因此需要更具活性的助焊剂成份。这使得所留下的残留物不再符合免洗类别。
3.6.4 电⽓故障 当制程、材料、制造设备变化时，电子组装业者使用表面绝缘电阻（SIR）测试进
行评估。表面绝缘电阻的定义是两个电导体之间的电阻。
20
表面绝缘电阻可被视为是一个系统抵抗引
线或者线路间表面短路的能力。表面绝缘电阻测试样品的性能直接关系到清洁度。
表面绝缘电阻量测受污染和无污染两者的并联电阻值。
2
图形的导体间的枝晶生长或者导电性溶液的
存在会影响它们之间的电阻。较高的表面绝缘电阻值是因清洁的电路板不形成枝晶。较低的值是由
于导电枝晶或者盐的存在。
20
3.6.5 电化学迁移 电化学迁移是发生在导电金属导体之间，当它们受到一个直流电偏压时所形成
的桥接通道。
10
金属导体从正电荷的导体（阴极）向一个负电荷的相邻导体（阳极）增长，而引起导
体之间的短路。电化学迁移由逆向金属电镀所构成。
21
离子污染物与水相结合，普遍形成一个酸的局
部源，它会溶出金属离子。在电位的影响下，金属离子穿过中间的间距，形成一个金属丝。严重污
染的组件比清洁组件有更大的风险。
电化学迁移提供了一个衡量污染物及其对组件可靠性的影响的方法。
2
金属盐和导电离子，例如助焊
剂和PCB基材中常见的氯化物和溴化物，可能引起穿越引线或者走线间的短路。这些在电解质中的
离子可能衍生自金属导体的腐蚀或者不当清洗的电路板基板。污染可能来自裸PCB的制造，后续处
理，或者腐蚀性助焊剂的应用却没有充分清洗。研究已经确定，电化学迁移和腐蚀所造成的失效主
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要建立在部件的清洁度。
10
当施加电压的电路中存在着水分，离子残留围绕金属引线将开始电化学迁
移。
21
就算是在金属引线被腐蚀前，这种腐蚀现象已经影响它的导电性。
3.6.6 可靠性风险 可靠性问题的高风险可能会发生，尤其是在高可靠性的终端使用环境。在免洗
环境的设施内不好的工艺控制将增加风险，特别是在工艺控制调整可以实时被进行的情况下。免洗
工艺的实现将清洗和相关的工艺控制移转到多个出价最低的供货商
。最终测试和出货给客户之前，
潜在的可靠性问题有机会得到纠正。如果组件施加了敷形涂覆层，这一点尤其重要。
当处理免洗组件，设备和人力都需要执行测试和分析来确保输入元器件和电路板的清洁度。所有供
货商的制造工艺的资格核定以确保输入部件符合制造工艺标准。这个问题随着供货商和供货商制造
场所数量的增加而变得更加繁琐。
原始设备制造商要求供货商/用户/客户就现有的行业水平和测试
方法文件达成一致；或者产生任何目前不存在的文件。
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4 组件清洗性设计
4.1 有效清洗组件的设计 由于微型化以及复杂的前沿产品，设计可清洗的印制电路组件已成为一
个非常具有挑战的任务。
1
电子产品可制造性设计（DFM）包括一套修改和提升印制电路和清洗工艺
设计的技术来配合清洗过程中的基板、污染物以及现有的清洗方法。使电子产品微型化、轻量化的
期望驱使设计者转向设计细间距的高密度组件。本章节目的是提供用于清洗前沿印制电路的设计准
则及方法。
随着技术的进步，使用更小的元器件、高密度布局、材料的变化，和环境条件重新提高了电路板清
洁度的重要性。
3
将印制电路组件设计得易于制造，需要计算机辅助设计（CAD）人员从了解制造工
艺及其局限性开始。作为一般规则，通孔组件比表面贴装组件产生的问题少，特别是那些在高密度
互连结构 （HDI）基板上的组件。问题是，在更小元器件的驱动下增加了元器件性能和功能的复杂
性。
2
这种复杂性使得有效去除残留物更加困难。
某些情况下，可能会在良好电气设计、良好焊接布局和良好清洗布局的要求之间有冲突。在这些情
况下，设计人员应该尝试找到适当的折衷方法。随着所有工艺的改变，清洗工艺相对于所提出的设
计必须经过评估。新的组件生产之前，所选择的清洗工艺必须经过验证。清洗工艺的评估应该涉及
设计人员、工程师、品管人员、车间人员、安全/环保顾问和其它关键人员。清洗工艺包括清洗剂、
清洗设
备和清洗方案。清洗工艺应该被演示人员接受；否则，新工艺是不太可能成功。
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