如何清除PCB板上的助焊剂:针对不同类型助焊剂的正确方法

如何清除PCB制造和设计评审中的助焊剂

图 1. 如何清除 PCB 上的助焊剂 PCB 制造参考图。

清除电路板上的助焊剂残留听起来很简单,但如果用了错误的溶剂处理错误的残留物,最终会导致PCB板模糊、腐蚀,甚至污染更严重。如何清除PCB板上的助焊剂完全取决于所使用的助焊剂类型,因为松香型、水溶型和免清洗型助焊剂的残留物对不同的化学试剂反应截然不同。本指南将解释为什么必须清除残留物、如何识别助焊剂类型、每种类型的详细清除步骤,以及在什么情况下最明智的做法是不要触碰残留物。



1. 为什么必须去除助焊剂残留物

助焊剂的作用是去除金属表面的氧化物,使焊料能够润湿金属表面。为了达到这个目的,助焊剂在焊接温度下具有化学活性。焊接完成后,残留物并非总是无害的。

残留物究竟会做什么

根据助焊剂的不同,残留物可能具有轻微到强烈的腐蚀性,缓慢侵蚀铜和引脚。在潮湿和偏置电压下,它会在细间距焊盘之间生长导电枝晶,导致漏电和间歇性故障。它会干扰针床测试探针,并阻止保形涂层的附着,因此,被涂层覆盖的残留物会永久性地困住问题。在高阻抗、高电压和射频电路中,即使是“无害”的残留物也会影响性能。这就是为什么清洁度是工艺标准中的一项明确要求,而不仅仅是美观上的考量。

通量活动水平与类型一样重要

根据IPC J-STD-004标准,助焊剂按活性分类——例如ROL0/ROL1(松香型,低活性)、ORH1(有机型,高活性),以及松香型、有机型和无机型助焊剂的类似分类。活性越高,所需的清洗剂的腐蚀性就越强,残留物在电路板上就越不可接受。低活性助焊剂的残留物可以忽略不计,而高活性助焊剂的残留物则会危及电路板的可靠性——因此,助焊剂的J-STD-004分类,而不仅仅是其大致类型,决定了清洗的力度。

免清洗化学品目前在 SMT 生产中占据主导地位,但随着电路板尺寸缩小和密度增加,清洁要求却越来越严格而不是放松——预计 2025 年 PCB 组装市场规模将达到约 103.6 亿美元,其中大部分是细间距工作,在这种工作中,紧密导体之间的残留物是最不能容忍的。

“我发现大多数‘神秘’现场故障都源于残留物——电路板从未按照涂层或电路实际需要的标准进行清洁。清洁是一种廉价的保险;而追究本可避免的腐蚀问题则不然。”

— 一名SMT工艺工程师


2. 首先了解你的助熔剂:松香型、水溶型和免清洗型

清除PCB板上的助焊剂残留物最关键的一步是识别助焊剂的种类,因为残留物的化学性质决定了清洁剂的选择。如果残留物是松香,用水清洗;如果残留物是活性水溶性助焊剂,也不要用同样的方法清洗,否则都会造成严重的后果。

助焊剂类型 残留特征 清洗方式
松香(R / RMA / RA) 粘稠的,以松香为原料;活性等级具有腐蚀性。 异丙醇 (IPA) 或专用助焊剂去除剂
水溶性(OA) 高活性有机酸;必须去除 去离子水洗涤(通常添加皂化剂)
免清洗 低残留,设计为无害残留 通常无需去除;如果需要去除,请使用相应的溶剂进行清洁。

如果您不确定电路板上使用的是哪种助焊剂,对于手工焊接或返工焊点来说,最安全的默认方法是使用专用的助焊剂去除剂或高纯度异丙醇,并且要清楚地了解焊膏和助焊剂之间的区别,这样您才能知道您正在处理的是哪种残留物。

如何判断你使用的是哪种助焊剂

权威信息来源是焊料、焊膏或助焊剂的数据手册,其中会注明其系列和 J-STD-004 标准标识。从外观上看,松香残留物通常呈琥珀色、有光泽且粘稠;水溶性残留物通常呈白色或透明,常见于采用在线水洗工艺的大批量生产线;免清洗型焊料则会留下一层薄薄的、基本透明的薄膜。如果残留物的来源不明——例如现场退货、手工返修的焊点或未贴标签的电路板——则应将其视为可能已被激活,并使用助焊剂清除剂进行清洁,而不是猜测其无害。


3. 如何一步步清除PCB板上的助焊剂

以下方法适用于使用 IPA 或助焊剂去除剂去除松香和不洁净的残留物;对于水溶性助焊剂,用去离子水洗涤代替溶剂。

步骤

  1. 关机并保护。 断开电源,并移除或保护对潮湿敏感的部件、电池以及未密封的继电器或开关。
  2. 根据助焊剂类型选择清洗剂。 高纯度异丙醇或专用于松香和免清洗助焊剂的助焊剂去除剂;去离子水(必要时可添加皂化剂)用于水溶性助焊剂。
  3. 涂抹并搅拌。 将残留物弄湿,用柔软的防静电刷子沿一个方向刷洗,以去除残留物而不是涂抹它;批量生产时可使用超声波清洗机或喷淋系统。
  4. 冲洗。 用新鲜溶剂或去离子水冲洗,使溶解的残留物被带走,而不是重新沉积成雾状。
  5. 完全干燥。 用干净的压缩空气吹干,并在适当情况下进行低温烘烤,以免水分滞留在元件下方。
  6. 检查并核实。 在放大镜下检查,对于关键电路板,应使用离子(ROSE)或离子色谱测试确认清洁度,而不是仅凭肉眼观察。

怎样才算“足够干净”?

清洁度是一个量化结果,而非目测判断。传统的检测方法是离子污染(ROSE)测试,它溶解残留物并读取一个氯化钠当量值——历史上,1.56 µg/cm² 左右是一个粗略的合格值。对于更严格或更现代的要求,离子色谱法 (IC)可以识别并定量分析特定的离子种类(氯化物、弱有机酸残留物等),并与每种离子的限值进行比较,这比单一的 ROSE 值更具诊断性。高可靠性电路板、任何需要进行保形涂层处理的部件以及高密度细间距组件都处于这些限值的严格范围内,因此清洁流程的有效性取决于产品实际所需的数值。


4. 免清洗助焊剂:何时可以不用清洗

免清洗助焊剂的配方使其残留物无害,可以留在电路板上,这正是它受欢迎的原因——它省去了一道工序。但“免清洗”只是残留物的特性,并非绝对,在某些情况下,您仍然需要清洗残留物。

如果组装件用途广泛、残留物极少,且下游元件对其不敏感,则无需清除残留物。但如果电路板包含高阻抗或高压网络、射频电路、小间距元件、后续需要涂覆保形涂层(残留物会影响附着力)、有严格的医疗或航空航天洁净度要求,或有外观方面的特殊要求,则必须清除残留物。切勿混用化学品——用错误的溶剂部分清除残留物可能会激活残留物,造成比什么都不做更糟糕的后果。

还有一个更隐蔽的陷阱:免清洗残留物如果经过二次加热循环(例如返工或修补),可能会炭化或扩散,一旦变成白色结壳状,就更难清除,也更可能造成严重后果。如果免清洗电路板需要返工或涂覆保形涂层,则应使用相应的助焊剂清除剂清洁受影响区域,而不是寄希望于残留物在它原本不适用的工艺过程中保持无害。

关键外包: 清洁前先确定助焊剂的种类——松香和免清洗助焊剂残留物可用异丙醇或专用助焊剂清除剂去除,而水溶性(OA)助焊剂则需要用去离子水清洗。务必彻底冲洗并干燥,然后使用离子测试验证关键电路板的清洁度。免清洗助焊剂残留物可以留在通用组件上,但在进行保形涂层处理或在高阻抗、射频和医疗硬件上使用时,应将其清除。

如何清除PCB组装和布局细节上的助焊剂

图 2. 如何清除 PCB 上的助焊剂 详细信息应在报价和生产前进行检查。

5. Highleap 的清洁和卫生控制

在生产环节,清洁度是一个可控且可测量的结果,而非简单的擦拭。Highleap 会根据电路板上的助焊剂化学成分(溶剂型或水性)来匹配PCB 的清洁工艺,并将其作为一项有据可查的步骤执行,然后根据 IPC J-STD-001 和 IPC-A-610 标准中的清洁度要求验证结果,包括对有要求的电路板进行离子清洁度测试。当电路板需要进行保形涂层处理时,我们会按照涂层所需的标准进行清洁,以确保涂层能够牢固附着并提供有效保护。

如果您的产品对清洁度、涂层或可靠性有特定要求,或者您正在现场处理助焊剂残留物导致的故障,请告知我们助焊剂种类和应用场景,我们将把清洁和验证环节纳入生产流程。对于返工和维修,我们的技术人员将按照与生产相同的标准进行清洁。

请与我们洽谈清洁要求


6. 如何清除PCB板上的助焊剂常见问题解答

清除PCB板上的助焊剂最好的方法是什么?

对于松香和难清洗的残留物,高纯度异丙醇(90%或更高)或专用助焊剂清除剂效果良好。对于水溶性(有机酸)助焊剂,可使用去离子水清洗,有时需添加皂化剂。合适的清洁剂取决于助焊剂的化学性质,因此首先要确定助焊剂的种类。

我可以用异丙醇去除助焊剂吗?

是的,对于松香和难以清洗的残留物,异丙醇是一种常用且有效的清洁剂,理想情况下使用纯度为 90% 或更高的异丙醇,并用柔软的防静电刷涂抹。但它不适用于水溶性助焊剂,水溶性助焊剂需要用去离子水清洗。

我需要清洗免清洗助焊剂吗?

通常情况下,免清洗残留物不会造成污染,其配方安全无害,可留在通用组件上。但如果电路板上有高阻抗或高压网络、射频电路、需要涂覆保形涂层、有严格的医疗或航空航天洁净度要求,或有外观方面的特殊要求,则需要将其清除干净。

为什么焊剂残留物会造成问题?

活性松香和水溶性残留物具有腐蚀性,在潮湿和偏压条件下会生长出导电枝晶,导致漏电和间歇性故障。残留物还会干扰电气测试,并妨碍保形涂层的附着,因此,如果上述任何一点至关重要,则应将其清除。

如何清洗水溶性助焊剂?

水溶性(有机酸)助焊剂可用去离子水冲洗去除,通常需加入皂化剂以帮助去除,之后进行彻底冲洗并完全干燥。切勿将水溶性残留物留在电路板上,因为它活性极强且具有腐蚀性。

我如何确定电路板确实干净?

放大镜下的目视检查可以发现明显的残留物,但对于关键电路板,清洁度是通过离子污染(ROSE)测试或离子色谱法来验证的,这些测试或色谱法测量残留离子污染与定义的限值之间的关系,而不是依靠外观。

我可以用超声波清洗机清洗PCB板吗?

是的,超声波清洗在生产中有效且常用,但对于带有敏感元件或细键合线的电路板,必须谨慎使用,因为空化能量可能会损坏精密部件。工艺参数应根据装配情况进行验证。

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