PCBA清洗工藝：提升產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在PCBA制造過(guò)程中，清洗工藝是確保產(chǎn)品質(zhì)量和長(zhǎng)期可靠性的重要環(huán)節(jié)。隨著電子產(chǎn)品向高密度、小型化方向發(fā)展，PCBA表面的污染物控制要求越來(lái)越高，清洗工藝已成為決定產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素。

PCBA清洗的必要性

PCBA在生產(chǎn)制造過(guò)程中會(huì)殘留多種污染物，主要包括助焊劑殘留物、錫膏殘留、灰塵、油脂等。這些污染物若不及時(shí)清除，可能引發(fā)以下問(wèn)題：

• 離子污染物的危害：殘留物中的有機(jī)酸會(huì)腐蝕電路板，離子污染物在通電過(guò)程中可能發(fā)生電遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞電路功能。在潮濕環(huán)境下，酸性離子污染物還會(huì)直接腐蝕銅引線、焊點(diǎn)及元器件，導(dǎo)致電路失效。
• 非離子污染物的影響：松香類殘留物會(huì)污染金手指或其他接插件，在PCBA工作發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生粘性，易于吸附灰塵或雜質(zhì)，引起接觸電阻增大甚至開路失效。BGA焊點(diǎn)中PCB面焊盤鎳層存在腐蝕會(huì)降低焊點(diǎn)與焊盤的機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度，造成電接觸失效。
• 外觀與性能影響：污染物最直觀的影響是PCBA的外觀，在高溫高濕環(huán)境中可能出現(xiàn)殘留物吸潮發(fā)白現(xiàn)象。同時(shí)，污染物會(huì)影響三防漆涂覆效果，導(dǎo)致保護(hù)層分層或出現(xiàn)裂紋。

PCBA清洗標(biāo)準(zhǔn)與要求

根據(jù)IPC標(biāo)準(zhǔn)，PCBA清洗后的潔凈度需滿足以下要求：

• 離子污染控制：離子污染物含量應(yīng)≤1.56μg/cm²氯化鈉當(dāng)量，萃取電阻率>2×10?Ω·cm。對(duì)于高可靠性產(chǎn)品，離子污染物要求通常更嚴(yán)格，約≤0.2μg/cm²。
• 外觀要求：PCBA表面應(yīng)無(wú)可見殘留物、灰塵、纖維、焊料飛濺物、錫渣、白色殘留物等。焊點(diǎn)及其周圍應(yīng)無(wú)可見殘留物和粘手液體，金屬表面不應(yīng)有彩色殘留物或生銹現(xiàn)象。
• 涂覆要求：在進(jìn)行三防漆涂覆之前，PCBA表面清潔度必須符合IPC-A-610E-2010三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。研究表明，通過(guò)清洗可以增加50%涂覆粘結(jié)率。

常用PCBA清洗方法

全自動(dòng)在線式清洗

適用于大批量PCBA清洗，采用全自動(dòng)化的清洗設(shè)備置于電裝產(chǎn)線，通過(guò)不同的腔體在線完成化學(xué)清洗、水基漂洗、烘干全部工序。工藝流程為：入板→化學(xué)預(yù)洗→化學(xué)清洗→化學(xué)隔離→預(yù)漂洗→漂洗→最終噴淋→風(fēng)切干燥→烘干。清洗過(guò)程中，PCBA通過(guò)傳送帶在不同溶劑清洗腔體內(nèi)移動(dòng)，清洗液必須與元器件、PCB表面、金屬鍍層等材料兼容。

半自動(dòng)離線式清洗

適用于小批量多品種PCBA清洗，通過(guò)人工搬運(yùn)可設(shè)置在產(chǎn)線任何地方，離線在一個(gè)腔體內(nèi)完成化學(xué)清洗、水基漂洗、烘干全部工序。PCBA通常需夾具固定或放在籃子里進(jìn)行，清洗液必須與各種材料兼容。PCBA在清洗籃中的放置密度和放置傾角對(duì)清洗效果有直接影響。

手工清洗

適用于小批量樣品PCBA清洗，通過(guò)溫度控制，在一個(gè)恒溫槽內(nèi)完成化學(xué)清洗。手工清洗需使用防靜電毛刷、清潔棉布等工具，配合合適的清洗劑進(jìn)行局部或全面清洗。需要注意的是，超聲波清洗雖然投資少、便于實(shí)施，但在航天軍工領(lǐng)域限（禁）用，不應(yīng)用于清洗電氣或電子部件。

清洗劑的選擇

• 水基清洗劑：環(huán)保、無(wú)毒、無(wú)閃點(diǎn)，適合廣泛應(yīng)用。通過(guò)添加表面活性劑、洗滌助劑等成分，可有效去除大部分殘留物。適用于對(duì)環(huán)保要求較高的生產(chǎn)線，特別是含有敏感元件的PCBA清洗。
• 溶劑型清洗劑：去污能力強(qiáng)，能快速溶解頑固污漬。但易燃、有毒，使用時(shí)需嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，并配備相應(yīng)的防護(hù)措施。
• 半水基清洗劑：結(jié)合了水基和溶劑型清洗劑的特點(diǎn)，既環(huán)保又有較強(qiáng)的去污能力。適用于需要高效清洗但又不能忽視環(huán)保要求的場(chǎng)景。

清洗工藝常見問(wèn)題與解決方案

• PCBA清洗后板面發(fā)白：可能原因是焊接使用的助焊劑是不可清洗型助焊劑，或PCB板預(yù)涂料的助焊劑與現(xiàn)用助焊劑引發(fā)不溶物，或清洗劑使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)過(guò)臟。解決方案是更換可以清洗型助焊劑，或更換新的清洗劑并注意經(jīng)常更換。
• 清洗后貼片IC腳有殘留物：可能原因是貼片使用的錫膏不可清洗，或超聲波清洗時(shí)間不夠，或清洗劑使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)過(guò)臟。解決方案是換用可以清洗型錫膏，或適當(dāng)增加超聲波清洗時(shí)間，或換用新清洗劑。
• 清洗后IC腳發(fā)黑：可能原因是脫錫助焊劑含過(guò)量鹵素，或錫膏產(chǎn)生腐蝕造成引腳氧化。解決方案是使用無(wú)鹵素或?qū)Ｓ弥竸┟揑C錫，或使用低腐蝕性錫膏。
• 清洗后PCB板面發(fā)灰、有水紋殘留：可能原因是清洗劑使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或清洗劑中含有過(guò)量的水，或清洗后再干燥過(guò)程中有空氣水分冷凝造成污染。解決方案是注意更換清洗劑的頻率，盡量避免空氣中的水分影響，檢查水的來(lái)源和超聲波清洗機(jī)的水分離器。

清洗工藝的注意事項(xiàng)

• 清洗時(shí)機(jī)：PCBA焊接后應(yīng)盡快進(jìn)行清洗，因?yàn)楹竸埩粑飼?huì)隨著時(shí)間逐漸硬化并形成金屬鹵酸鹽等腐蝕物。一般建議在焊接完成后1小時(shí)內(nèi)進(jìn)行清洗。
• 溫度控制：清洗時(shí)水溫應(yīng)控制在60-70℃，清洗劑溫度過(guò)高可能導(dǎo)致元器件損壞，溫度過(guò)低則清洗效果不佳。
• 干燥處理：清洗完成后，PCBA應(yīng)放入40-50℃的烘箱中烘烤干燥20-30分鐘，清洗件未干燥前不應(yīng)用裸手觸摸器件。
• 防靜電措施：清洗過(guò)程中必須采取防靜電措施，避免產(chǎn)生靜電對(duì)電子元件造成損害。操作人員應(yīng)佩戴防靜電腕帶、手套，使用防靜電毛刷等工具。
• 設(shè)備維護(hù)：清洗設(shè)備需定期維護(hù)，噴淋頭需每周拆卸清潔，防止堵塞導(dǎo)致清潔不均。清洗劑需定期更換，避免污染物積累影響清潔效果。

清洗效果檢測(cè)

PCBA清洗后需進(jìn)行潔凈度測(cè)試，主要檢測(cè)項(xiàng)目包括：

• 離子污染度測(cè)試：使用離子污染測(cè)試儀檢測(cè)殘留量，要求<1.56μg/cm²氯化鈉當(dāng)量。對(duì)于高可靠性產(chǎn)品，要求通常更嚴(yán)格。
• 外觀檢查：目視檢查PCBA表面應(yīng)無(wú)可見殘留物、灰塵、纖維、焊料飛濺物、錫渣等。焊點(diǎn)及其周圍應(yīng)無(wú)可見殘留物和粘手液體。
• 涂覆測(cè)試：在進(jìn)行三防漆涂覆前，需測(cè)試表面清潔度是否符合涂覆要求，確保涂層附著力良好。

行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

隨著電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠性方向發(fā)展，PCBA清洗工藝呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：

• 環(huán)?；?/strong>：水基清洗劑和半水基清洗劑逐漸取代溶劑型清洗劑，符合環(huán)保要求，減少對(duì)環(huán)境的污染。
• 智能化：全自動(dòng)在線式清洗設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)智能化控制實(shí)現(xiàn)清洗參數(shù)的精確調(diào)節(jié)，提高清洗質(zhì)量和效率。
• 高精度化：針對(duì)高密度組裝、微小間距的PCBA，清洗工藝需要更高的精度和更嚴(yán)格的控制，確保清洗效果滿足高可靠性要求。
• 標(biāo)準(zhǔn)化：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，對(duì)PCBA清洗的潔凈度要求越來(lái)越明確和嚴(yán)格，推動(dòng)行業(yè)向規(guī)范化方向發(fā)展。