焊接后PCB清洗：残留物及清洗方法

PCB清洗的目的是去除助焊剂残留、离子污染和颗粒物，这些物质会导致腐蚀、漏电流和长期可靠性问题。在涂覆保形涂层之前、高可靠性和高阻抗电路板上，以及在低间距、细间距元件下方（残留物容易积聚）清洗PCB尤为重要。并非所有电路板都需要清洗，现代免清洗工艺旨在只留下无害的残留物，但了解何时以及如何清洗对于制造耐用电路板至关重要。本指南将解释残留物的作用、何时需要清洗、常用清洗方法以及如何验证清洁度。

PCB清洗去除哪些物质

清洗是指去除焊接后留在电路板上的工艺残留物，主要是助焊剂残留物，但也包括离子污染、处理油和颗粒物。

残留物来自哪里？

助焊剂是焊接过程中必不可少的，它能清洁金属表面，使焊料能够润湿，但同时也会留下残留物。根据助焊剂的化学成分，这些残留物可能从无害的薄膜到具有活性、吸湿性的物质不等，后者会吸收水分并可能导致腐蚀。再加上指纹、灰尘和搬运过程中沾染的盐分，成品电路板上可能会存在肉眼看不见但却对电气性能至关重要的污染物。

清洁是刻意采取的步骤

是否进行清洗是一个需要提前决定的事项，而非事后考虑，它取决于所使用的助焊剂、产品的可靠性要求以及电路板是否需要涂覆。在生产线上，清洗是PCB组装流程的一部分，其方法与助焊剂和验收要求相匹配。

为什么助熔剂残留会成为问题

残留物不仅仅是外观问题。错误的残留物，留在错误的地方，会导致真正的电气和机械故障。

其中最隐蔽的是电化学迁移：在偏置电压和潮湿环境下，离子污染会导致导电枝晶在相邻导体之间生长，直至短路。由于这种迁移是随时间推移而形成的，因此电路板可能在工厂通过检验，但几个月后在实际应用中就会发生故障。离子残留物导致的表面绝缘电阻降低是可测量的先兆，这也是为什么对要求苛刻的电路板来说，清洁度至关重要的原因。

免清洗助焊剂：还需要清洗吗？

许多现代装配工艺都使用免清洗助焊剂，这就引出了一个合理的问题：既然是免清洗的，为什么还要清洗呢？

免清洗助焊剂的配方旨在留下极少的、几乎无腐蚀性的残留物，在许多应用中可以安全地留在电路板上。对于许多商业电子产品而言，实际情况正是如此，电路板无需清洗，而且运行良好。标签上的说明在其预期用途范围内是准确的。

关键在于，“免清洗”的前提是残留物保持原状，且应用环境能够容忍其存在。然而，如果在其上涂覆保形涂层、与其他助焊剂混合，或者构建高可靠性或高阻抗电路，残留物最终仍可能成为问题。在这些情况下，即使是标称“免清洗”的电路板也应该进行清洗。将“免清洗”等同于“永远不用清洗”是常见的误解。

按助焊剂类型划分的清洁需求

焊接时使用的助焊剂是决定电路板是否需要清洗的最重要因素。

水溶性助焊剂的情况最为明确：其残留物腐蚀性强，必须始终用水基清洁剂清除。松香助焊剂也会留下残留物，通常需要清洁，尤其是活性较高的松香型助焊剂。免清洗助焊剂是个例外，在其预期用途范围内通常可以保留残留物。首先要确定助焊剂的类型，然后在受控的电路板组装过程中，根据助焊剂类型选择相应的清洁步骤。

何时需要进行PCB清洗

有几种情况会让人坚定地选择清洗，而不管使用哪种助焊剂。

• 在涂覆保形涂层之前。 涂层必须与清洁的表面粘合，否则可能会将残留物滞留在涂层下方。
• 高可靠性产品。 医疗、航空航天、汽车安全和其他 3 类工作通常需要清洁和清洁度验证。
• 细间距和低间距零件。 残留物很难从间距很小或间隙很小的部件下方清除，因此必须有意识地进行处理。
• 高阻抗或高电压电路。 微小的漏电流在这里至关重要，因此表面清洁度至关重要，包括敏感的模拟电路和元件。 高速设计.
• 混合助熔剂化学。 混合使用不同的助焊剂会产生腐蚀性残留物，即使单独使用时每种助焊剂都不具有腐蚀性。

这些因素最好尽早识别。设计和工艺评审可以在电路板制造之前发现涂层要求或对清洁度要求极高的电路，从而提前规划正确的清洁步骤，而不是事后才发现。

PCB清洗方法比较

清洁电路板有几种成熟的方法，每种方法都适用于特定的残留物和残留量。

对于台式作业，异丙醇和刷子可以处理大多数局部清洁。对于生产制造，使用水性清洗系统并进行适当的漂洗和干燥，可以确保整批产品的清洁效果一致。任何水性清洗后，电路板都必须彻底干燥，因为残留的水分本身就存在可靠性风险。清洗方法应与助焊剂的化学成分相匹配，例如，水溶性助焊剂需要用水性清洗。

如何验证PCB清洁度

在对清洁度要求很高的电路板上，不仅要清洁，还要进行验证。一些标准化测试可以量化电路板的实际清洁程度。

• 离子污染检测。 测量电路板上的总离子残留量，快速指示整体清洁度。
• 离子色谱法。 识别并量化特定离子种类，以获得详细的图像。
• 表面绝缘电阻（SIR）。 检查表面在高温高湿环境下是否仍具有隔热性能，性能残留物会逐渐劣化。

这些程序在IPC的测试方法手册中有明确规定，验收限值则由焊接标准或您自己的规范设定。采用既定方法意味着不同实验室的清洁度测试结果具有可比性，这与PCB制造中质量控制所依据的标准化测试原则相同。

台式与生产型PCB清洗

清洁方式很大程度上取决于规模。

• 在替补席上： 使用异丙醇和刷子，仔细晾干，并进行目视检查，即可完成修复和原型制作。
• 生产中： 清洗步骤是一体化的、可控的，采用一致的化学方法、冲洗、干燥和验证。

随着产量增加，生产方式至关重要，因为清洁度必须保证每块电路板都达到一致，而不仅仅是眼前这块。这种一致性是高产量、高可靠性组装的关键，通过严格控制的清洁和验证流程，确保从第一块到最后一块电路板的可靠性始终如一。对于发热量大的电路板，例如金属芯组件，也遵循同样的清洁标准。

讨论清洁要求

清洁PCB板可以防止腐蚀、泄漏和迁移故障，在涂覆前和高可靠性电路板上尤为重要，并通过标准化的清洁度测试进行验证。清洁方法应与助焊剂相匹配，根据应用需求进行清洁，并在可靠性至关重要时进行验证。您可以阅读更多关于Highleap Electronics及其组装和清洁流程的信息。

常見問題解答

为什么需要清洗印刷电路板？

为了去除助焊剂残留物和离子污染物，防止其腐蚀铜、降低表面绝缘性能，并随着时间的推移导致漏电或枝晶引起的短路，必须进行清洁。此外，在进行保形涂层之前，清洁也至关重要，因为保形涂层无法牢固地粘附在脏污的表面上。是否需要清洁取决于助焊剂的种类、应用场景以及可靠性要求。

如果我使用免清洗助焊剂，还需要清洗吗？

通常情况下不需要清洗，因为免清洗残留物的设计初衷是无害的，许多商业产品都会将其留在表面。但是，在涂覆保形涂层之前、在高可靠性或高阻抗电路板上以及混合助焊剂时，仍然应该进行清洗。“免清洗”的前提是残留物不会受到任何影响，并且应用过程能够容忍它的存在。

助焊剂残留物会造成哪些问题？

活性或吸湿性残留物会腐蚀铜和导线，降低表面绝缘电阻，并且在电压和湿度条件下，会引发电化学迁移，导致导电枝晶生长和导体短路。由于这些缺陷会随着时间的推移而发展，受污染的电路板最初可能通过验收，但之后会在现场发生故障。

清洗PCB板的常用方法有哪些？

去离子水（含皂化剂）、溶剂（例如异丙醇）、在线或批量水基清洗系统以及超声波清洗。手工维修通常使用异丙醇和刷子；生产则使用可控清洗系统。任何水基清洗后，电路板都必须彻底干燥，以避免水分残留。

什么情况下绝对需要清洁？

在进行保形涂覆之前、在高可靠性（3 级）产品上、在细间距或低间距部件下方（残留物容易滞留）、在高阻抗或高压电路中（泄漏至关重要），以及在混合使用不同化学助焊剂的情况下，都应该进行清洗。在这些情况下，清洗步骤应纳入工艺流程，而不是省略。

如何验证电路板是否干净？

通过标准化测试：离子污染测试（用于总体评估）、离子色谱法（用于识别特定物质）以及表面绝缘电阻测试（用于确认表面在高温高湿环境下仍具有绝缘性能）。这些测试均采用符合焊接标准或客户规范的既定测试方法和验收限值。

超声波清洗会损坏部件吗？

它可能会影响敏感元件和细小的内部导线，因此使用时需格外小心，并非适用于所有组件。它能非常有效地去除残留物，但电路板上的元件必须适合使用这种清洁剂。如有疑问，建议使用水洗或溶剂清洗，这种方法更为温和。

助焊剂的类型决定了我是否需要清洗吗？

基本上是这样。水溶性（有机酸）助焊剂会留下腐蚀性残留物，必须用水基清洁剂清除。松香助焊剂，尤其是活性松香助焊剂，通常也需要清洗。免清洗助焊剂通常可以在其预期用途范围内保持原位。首先要确定助焊剂的类型，然后再选择相应的清洗方法。

如果我不先清洁木板就直接涂漆会怎么样？

保形涂层可能无法牢固附着，残留物会滞留在电路板上，持续吸收水分并导致腐蚀。这会导致涂层性能下降和可靠性问题，而且这些问题后期难以修复。因此，涂层前的清洁是清洁工作最重要的原因之一。

对于高密度板材来说，清洁是否更重要？

是的。细间距和低间距元件的间隙很小，因此残留物会滞留在元件下方难以清除的地方，并且靠近间距很小的导体。在许多高速和射频布局等高密度或高阻抗电路板上，这些滞留的残留物更容易导致漏电或迁移，因此仔细清洁和验证就显得尤为重要。