PCBA科技 - PCBA清洗效果評估

PCBA清洗效果評估

1 PCBA pollution
Contaminants are defined as any surface deposits, 雜質, 夾渣和吸附物質會降低化學物質的含量, 的物理或電力特性 PCBA 達到不合格水准. There are mainly the following aspects:

1. 構成 PCBA, PCB本身的污染或氧化, 等. 將導致 PCBA板 表面污染；

2.、助焊劑在製造過程中產生的殘渣也是主要污染物；

3.、焊接過程中產生的手印、鏈爪、夾具痕迹等污染物，如堵膠、高溫膠帶、字迹、揚塵等。；

4、工作場所的灰塵、水和溶劑蒸汽、煙霧、微小有機物以及附著在PCBA上的靜電造成的污染。

2. The harm of pollution
Contamination may directly or indirectly cause PCBA 潛在風險, 例如：

1、殘渣中的有機酸可能對PCBA造成腐蝕；

2、在帶電過程中，由於焊點之間的電位差，殘留物中的電離子引起電遷移，使產品短路失效；

3、殘留物影響塗裝效果；

4、隨著時間和環境溫度的變化，塗層會出現裂紋和剝落，這將導致可靠性問題。

3. 的典型問題 PCBA failure caused by pollution
1. 腐蝕

PCBA組件使用鐵基板底部引線脚組件。 由於缺乏焊料底部覆蓋，鐵基板在鹵素離子和水分的腐蝕下快速生成Fe3+，使電路板表面呈紅色。 此外，在潮濕環境中，酸性離子污染物可直接腐蝕銅導線、焊點和組件，導致電路故障。

2、電遷移

如果PCBA表面存在離子污染，則極易發生電遷移，電離金屬在相反的電極之間移動，並在反向端還原為原始金屬，導致稱為樹枝狀分佈的樹枝狀現象（樹枝狀、樹枝狀、錫晶須），枝晶的生長可能會導致電路中的局部短路。

3、電力接觸不良

在PCBA組裝過程中，一些樹脂（如松香殘留物）經常污染金指或其他連接器。 當PCBA在高溫或炎熱氣候下工作時，殘留物會變得粘稠，容易吸收灰塵或雜質，並導致接觸電阻新增。 較大甚至開路故障。 BGA焊點中PCB表面焊盤上的鎳層腐蝕以及鎳層表面上的富磷層降低了焊點和焊盤的機械結合强度。 在承受法向應力時會出現裂紋，導致點接觸失效。

第四, the necessity of cleaning
1. 外觀和電力效能要求

PCBA污染最直觀的影響是PCBA的出現。 如果在高溫高濕環境中放置或使用，殘留物可能會吸收水分並變白。 由於無鉛晶片、微型BGA、晶片級封裝（CSP）和01005在元件中的廣泛使用，元件與電路板之間的距離縮短，尺寸縮小，組裝密度新增。 如果鹵化物隱藏在無法清潔的部件下方，局部清潔可能會因鹵化物釋放而導致災難性後果。

2、3種防漆塗裝需求

在表面塗覆之前，未清除的樹脂殘留物將導致保護層分層或開裂； 活性劑殘留物可能導致塗層下的電化學遷移，導致塗層無法防止開裂。 研究表明，清潔可以將塗層粘附率提高50%。

3、無需清洗也需清洗

根據現行標準，“不清潔”一詞是指從化學角度來看，電路板的殘留物是安全的，不會對電路板生產線產生任何影響，並且可以留在電路板上。 腐蝕、SIR、電遷移和其他特殊檢測方法主要用於確定鹵素鹵化物含量，然後確定組裝完成後未清潔組裝的安全性。

然而，即使使用固體含量低的非清潔助焊劑，仍然會有或多或少的殘留物。 對於具有高可靠性要求的產品，電路板上不允許有殘留物或污染物。 對於軍事應用，即使沒有清潔的電子組件也需要清潔。

五, cleanliness requirements
Chinese PCB製造商 在選擇生產可靠硬體所需的清潔度時面臨困難. “多乾淨才算足够乾淨”的問題給越來越窄的電線帶來了更多挑戰. The cleanliness that is acceptable in one area of the industry (such as a toy after SMT processing) may be unacceptable in another area (such as flip chip packaging).

需要考慮以下因素：

1、最終使用環境（航空航太、醫療、軍事、汽車、資訊技術等）

2、產品設計使用週期（90天、3年、20年、50年、保質期+1天）

3、涉及的科技（高頻、高阻抗、電源）

4、故障現象對應標準定義的終端產品1、2、3的產品（如：手機、心率調節器）。

6. 定性和定量檢查 PCBA 清潔效果通過清潔度指數進行評估.
1. 清潔度等級標準

根據中華人民共和國電子工業軍用標準SJ20896-2003的相關規定，根據電子產品的可靠性和效能要求，電子產品的清潔度分為3個級別，如錶所示。

在實際工作中，消除污染幾乎是不可能的。 折衷辦法是確定電路板上可接受和不可接受的污染程度。 根據IPC-J-STD-001標準助焊劑殘留物3級標準規定<40ugcm2，離子污染物含量3級標準規定–1.5（Nacl）ugcm2，萃取電阻率>2*106Î）。 釐米

請注意，隨著PCBA的小型化，這一含量幾乎肯定過高。 現時，常用的離子污染物大約需要-0.2（Nacl）ugcm2。

2、PCBA清潔度檢測方法

目視檢查方法：使用放大鏡或光學顯微鏡觀察PCBA，並通過觀察是否有固體助焊劑殘留物、錫浮渣、錫珠、未固定的金屬顆粒和其他污染物來評估清潔質量。 IPC-A-610“電子元件的可接受性”提供了組裝後的一般檢查指南。

IPC-A-610中列出的目視檢查標準範圍為1*（肉眼）到10*，作為判斷方法。

注1：目視檢查可能需要使用放大裝置。 例如，當存在細間距裝置或高密度部件時，需要放大以檢查污染物是否影響產品的外觀、裝配或功能。

注2：如果使用放大裝置，放大倍數不得超過4*。

溶劑萃取試驗方法：溶劑萃取試驗方法稱為離子污染物含量的平均試驗。 試驗一般採用IPC法（IPC-TM-610.2.3.25），即將清洗後的PCBA浸入分析儀試驗溶液中的離子污染中，將離子殘留物溶解在溶劑中，仔細收集溶劑，量測其電阻率。

Surface Insulation Resistance Test Method (SIR): This test method is to measure the surface insulation resistance between conductors on the PCBA. 表面絕緣電阻量測可以指出不同溫度下的漏電, 濕度, 污染引起的電壓和時間條件. 其優點是直接量測和定量量測. 一般SIR量測條件是在85°C的環境溫度下, 在170小時的測試中，相對濕度為85%，量測偏差為100V.

離子污染物當量試驗方法（動態法）：見6.3節SJ20869-2003。

焊劑殘留檢測：見SJ20869-2003第6.4節的規定。