教你PCB线路板清洁之道

经常通过我们的技术支持热线询问的一个问题是，“IPC关于清洁度的标准是什么？”。这是一个经常被工业新手所问的简单直率的问题，因此简单直率的答案一般是他们所想要的。可是，在大多数情况中，这对他们个人需要还不够专业。
为了回答这个问题，首先要了解简单标准：正在使用的IPC标准、残留物类型、适用范围和清洁度标准。表一回答了这些问题，古老的方式 - 快捷简单。
表一、IPC清洁度要求总结
标准 残留物类型 适用范围 清洁度标准
IPC-6012 离子 所有类别电子的阻焊涂层前的光板 <1.56μg/cm2NaCl当量
IPC-6012 有机物* 所有类别电子的阻焊涂层前的光板 无污染物析出
J-STD-001 所有类型 所有类别电子的阻焊涂层前的光板 足够保证可焊性
J-STD-001 颗粒 所有电子类别的焊后装配 不松脱、不挥发、最小电气间隔
J-STD-001 松香* 1 类电子的焊后装配 <200μg/cm2
2 类电子的焊后装配 <100μg/cm2
3 类电子的焊后装配 <40μg/cm2
J-STD-001 离子* 所有电子类别的焊后装配 <1.56μg/cm2NaCl当量
IPC-A-160 可见残留物 所有电子类别的焊后装配 视觉可接受性
* 当要求测试时
但这些答案提供了必要的事实吗？不幸的是，很少满足到打电话的人。事实上，这些答案通常引发更多的问题，比如：“就这个吗？”；“如果污染物有更多的氯化物怎么办？”；“免洗工艺中的助焊剂残留物怎么办？”；“假设用共形涂层 (conformal coat) 保护装配会怎么样？”；或者，“其它的非离子污染物怎么办？”
不象过去松香助焊剂主宰工业的“那段好时光”，新的表面涂层、助焊剂、焊接与清洗系统正不断出现。很明显，没有“万能的”答案。由于这个理由，标准与规格强调用来证明可靠性的测试规程，而不是一个简单的通过/失效数字。
再仔细地看一下IPC标准 - 特别是IPC-6012，刚性印刷板的的技术指标与性能 - 揭示了，应该在文件中规定上阻焊层、焊锡或替代的表面涂层之后的对光板的清洁度要求。这意味着装配制造商必须告诉电路板制造商他们希望光板有多清洁。它也给使用免洗工艺的装配制造商留有余地来对进来的电路板规定一个更加严格的清洁度要求。
装配制造商不仅需要规定进来的板的清洁度，而且要与用户对装配好的产品的清洁度达成一致。按照J-STD-001，除非用户规定，制造商应该规定清洁要求(或者免洗或一个或两个装配面要清洗)和测试清洁度(或者不要求测试、表面绝缘电阻测试、或者测试离子、松香或其它有机表面污染物)。那么清洁系统是在焊接工艺与产品的兼容性的基础上选择的。清洁度测试将取决于使用的助焊剂和清洁化学品。如果使用松香助焊剂，J-STD-001提供了 1、2、3 类产品的数字标准。否则，离子污染测试是最简单和最小成本的。J-STD-001也有一般的数字要求，如表一所述。
如果氯化物含量是一个关注，涉及离子色谱分析的工业研究结果已经显示，下面的指引是氯化物含量的合理断点。当氯化物含量超过下列水平是，增加了电解失效的危险性：
对低固体助焊剂，小于0.39μg/cm2
对高固体松香助焊剂，小于0.70μg/cm2
对水溶性助焊剂，小于0.75 - 0.78μg/cm2
对锡/铅金属化的光板，小于0.31μg/cm2
对清洁的讨论经常得出这个最终答案：真正的清洁度决定于产品和所希望的最终使用环境。但是怎么决定什么清洁对一个特定的最终使用环境是足够的呢？通过彻底和严格的分析，研究每一个潜在的污染物与最终使用情形，进行长期的可靠性测试。
但是有没有更简易的方法呢？通过引进其它人的经验来缩短增加学习的弯路。诸如IPC、EMPF和Naval Avionics Center(美国海军航空中心)已经进行了各种清洁度情况的一系列测试与工业研究；其中一些发现可在公共领域得到。这些技术论文和手册指导个人或公司理解这个微妙的，也很关键的，工艺测试与效果的元素。一个好的例子就是，IPC、美国环保局(EPA, Environmental Protection Agency)、美国国防部(DOD, Department of Defense)主办的，八十年代后期完成的深入的清洁与清洁度测试程序。这个程序调查研究了在电子制造清洁工艺中使用的、减少氟氯化碳(CFC, chlorofluorocarbon) 水平的新的材料与工艺。