IPC-CH-65B CN《印制板及组件清洗指南》解读

随着社会发展和电子制造行业的不断进步，电子产品安全可靠性、功能性、耐久性提出了更高的品质要求，电子产品制造工艺中印制板及组件的清洗对于提高电子产品安全、耐久、可靠性极其重要。IPC-CH-65B作为全球电子印制板及组件清洗的唯一指南，为电子制造行业的清洗提供应有的标准和规范。

IPC——国际电子工业联接协会是一家全球性非盈利电子行业协会，他们开发了电子行业的许多手册和指南，如IPC-CH-65B印制板及组件清洗指南就是由IPC清洗与涂覆委员会(5-30)和清洗与替代分委员会(5-31)共同开发，应用于指导全球电子印制板及组件的清洗技术、清洗工艺设计、残留物危害性分析及清洗术语的定义等指南手册。

IPC-CH-65B CN印制板及组件清洗指南参与单位及技术组成员：

王琏（主席） 深圳市 有限公司

季桃仙 深圳市 有限公司

王治平 台达電子(中国区)

郑铭鸿 台达电子电源( 东莞 )有限公司

徐隆德 台达电子工业股份有限公司

刘子莲 工业和信息化部电子第五研究所(中国赛宝实验室)

蔡颖颖 工业和信息化部电子第五研究所(中国赛宝实验室)

杨颖 工业和信息化部电子第五研究所(中国赛宝实验室)

何骁 工业和信息化部电子第五研究所(中国赛宝实验室)

左新浪 工业和信息化部电子第五研究所(中国赛宝实验室)

宿烨 工业和信息化部电子第五研究所(中国赛宝实验室)

张峰 KYZEN

王海萍 KYZEN

陈德鹅 中兴通讯股份有限公司

王劼 洁创贸易( 上海 )有限公司

刘佳 株洲南车时代电气股份有限公司

周峰 株洲南车时代电气股份有限公司

罗劲松 深圳长城开发科技股份有限公司

李淑荣 北京航星科技有限公司

付成丽 佰电科技(苏州)有限公司

董华峰 上海永积化学技术有限公司

蒋苏诚 博世汽车部件(苏州)有限公司

作为IPC-CH-65B CN印制板及组件清洗指南标准建立的主席单位，在此对于IPC-CH-65B CN印制板及组件清洗指南中的标准和术语、清洗设计、清洗材料兼容性指示、印制线路板上的污染物及清洗考虑要点为大家进行解读，希望帮助大家较快的了解该清洗指南并加以实际运用。

1、IPC中标准、术语与定义

IPC-CH-65B作为电子行业清洗指南，它表述力求准确、专业、规范，因此引用许多的行业标准及联邦法规 、测试方法和工具。限于篇幅本文仅列举关注度较高的标准、手册等。

表1：IPC标准

表2：工业联合标准

同时IPC-CH-65B对清洗材料和溶剂清洗、半水基清洗、水基清洗工艺步骤及环境条件均有专门的定义，为电子清洗行业形成规范的术语体系意义重大。

2、IPC的清洗设计

由于低残留物(即免洗)的助焊剂/焊膏的出现，很多人认为印制板及组件等不再需要清洗。但随着电子元器件高集成化、高精密、高密度封装及底部填充剂材料的变化，为了保证最终产品的高稳定性及可靠性就必须对电子元器件进行有效的清洗，因此IPC-CH-65B专门有关于清洗设计部分：

2.1对清洗对象的全面了解。印制板布局、孔深径比、组件几何形状、所采用的材料、焊接材料类型、组装方式等，另外需要对清洗对象上的污染物有必要的了解，根据污染物的类型(极性污染物、非极性污染物)来设计清洗剂能更高效。

2.2对清洗剂主要有溶剂型、半水基型、环保水基型，根据环保指数、污染物类型、材料兼容性及制程适用性对清洗剂类型进行选择。为了清洗剂的设计更直观，IPC-CH-65B提供了基本的方案。

表3：电子组件清洗剂设计方案：

2.3 清洗设备的设计，根据生产效率要求和清洗对象的数量差别，有两种设备模型可选用批量式和在线式。两者有各自的特点，批量式清洗设备清洗量大、在同一节奏下有较高的清洗效率、受外界影响因素少;而在线式清洗设备，在线一次性完成清 洗、漂洗、烘干全部工序，适合中高产量清洗。

2.4 在IPC-CH-65B指南中所述的清洗工艺主要有静态浸泡、超声、喷淋、离心等，工艺设计通常根据清洗力、对清洗件损伤性、清洗精细度要求，适用的清洗对象等考察相应的清洗工艺。

表4：清洗工艺方案

在设计清洗方案时还需要考虑到清洗剂对工艺的适用性，如部分水基清洗剂含有少量表面活性剂而多泡，则不适合喷淋清洗工艺;更多水基清洗剂是两相体系，易相分离所以不适合静态浸泡和长时间超声。所有涉及水基清洗剂的清洗工艺都需要在清洗后面增加适当次数的纯水漂洗及干燥工序，保证清洗对象的可靠性。

3、IPC材料兼容性提示

为确保印制电路板组件的可靠性，要求了解制造电子元器件和组件的原材料性能及特点，鉴别清洗工艺对外观质量甚至整个元器件结构潜在的负面影响。清洗工艺中关键性的材料兼容性注意事项有元器件、组装材料、清洗剂、清洗工艺中应用的冲击能量，预计的工艺时间、温度和设备设计。可能受清洗工艺严重影响的组件材料包括板敷铜层、表面镀层、塑胶件、元器件、标签、器件标识、合金金属、涂覆层、非密封元器件、粘合剂等。所以在清洗工艺设计阶段应对印制板组件物料与清洗工艺之间的兼容性进行测试。

3.1 物料兼容性测试 兼容性测试通常是两个时间周期进行。短时间的测试取决于设备或操作人员的预期清洗周期，可通过升高清洗温度、加大机械力、延长工艺时间(合理的超出预期范围)等方式进行测试;长时间的测试应该由封装者或制造者决定，可通过长时间暴露测试或反复多次暴露等方式，以验证可能出现的膨胀、破裂、老化等不良现象的发生。

3.2 不兼容表相：印制板组件物料与清洗工艺不兼容的表相有：尺寸变化、颜色变化或元器件表面变化、周围液体颜色改变或者浑浊等。

3.3 兼容性测试方法

3.3.1 对于非金属物料和元器件的材料兼容性测试可参考Pratt Whitney 规范：PWA 36604非金属物料的兼容性，B版本，06-08-98修订。

3.3.2 对于金属合金物料的兼容性测试可参考ASTMF-483《全浸腐蚀标准测试方法》

3.3.3 IPC联合行业标准J-STD-001中对产品硬件的兼容性测试，从测试载体、测试试样、样本数量均有相应要求。

4、IPC印制线路板上的污染及影响

组件贴片和结构的高密度化、低间隙组件下面会伴有很多助焊剂残留及元器件的微型化组装，使得达到适当的清洁等级变得越来越困难。和污染有关的工艺过程和服务增大了元器件失效的潜在可能。腐蚀问题缩短了产品寿命，同时由于造成导线间离子迁移、元器件引脚间漏电流、电阻耦合和/或者电化学电池的形成等因素也造成了产品功能性下降。由此IPC就PCBA污染物类型及可能造成的危害进行了引导性概述。

表5：PCBA污染物分类

5、组装残留物清洗的考虑要点

电子组装制程的范围从简单到复杂，所设计材料非常广泛，制程中的每个步骤所使用的每种材料都会对组件产生影响，最大的影响是化学物质残留在组件表面。需要考虑的材料包括助焊剂、清洗溶剂、标签、粘合剂、掩蔽材料、元器件残留物、废气残留等。

5.1 助焊剂的种类、形态及经过焊接高温后残留物的可变性，都不同程度的决定了残留物的清洗难度。每种助焊剂因其不同的化学组成，在焊接过程中可能发生高温氧化、聚合、分解及与金属盐的结合反应等，导致残留物可能发生固塑性等可变性，增加或改变残留物的可清洗性。

5.2 清洗剂效果 一种清洗剂的选择应基于清洗效率、材料兼容性、每块产出单板的化学成本以及对环境的影响。

5.3 元器件问题和残留物

5.3.1 复杂的元器件几何形状、狭小的器件托高高度、非密封封装的元器件可能夹裹的清洗液和湿气，都有可能影响 PCBA线路板清洗过程和物料通过率。

5.3.2 元器件上的残留物可能以颗粒、油或者膜的形式在组装操作前被发现，这些残留物在焊接后可能会一直存在于清洗的或未清洗(免清洗)的组件中。

5.3.3 组装残留物清洗过程的敏感性应该考虑如：金属表面处理、低温塑料、擦拭布或者其他暴露的电器插头及其他材料，能依赖于清洗剂膨胀。如某些特定的元器件，不是为可生产性设计的，不具备可清洗性时，清洗选择会受到限制。

5.4 其他要点

组装残留物的清洗还应考虑除去助焊剂、清洗剂、及元器件之外的其他要点，如：人工手工作业引入的污染物、可去除的不干胶标签、元器件包装(如以编带卷轴、托盘或者管装形式)、暂时性阻焊材料、润滑油和油脂、粘合剂、工作场所和周围储存条件。

结语

随着电子行业的迅猛发展，生产商对电子产品中涉及的印制板及组件的可靠性、安全性提出了更高的清洁要求。而IPC-CH-65B作为全球电子行业清洗指南，在全球具有权威的专业指导性及有广泛应用基础，因此了解IPC-CH-65B的主要内容和条款并充分吸收和应用，对 印制板及组件的清洗工艺设计、设备选择、材料兼容性的考察等都有很大的帮助。