【电子行业标准(SJ)】 印制电路组件装焊后的清洗工艺方法

中华人民共和国电子行业军用标准FL0180
SJ208832003
印制电路组件装焊后的清洗工艺方法Cleaning process method for welded PCB assembles2003-12-15发布
2004-03-01实施
中华人民共和国信息产业部批准前
本标准附录A、附录B为规范性附录，附录C、附录D、附录E为资料性附录。本标准由电子工业工艺标准化技术委员会提出。本标准由信息产业部电子第四研究所归口。本标准起草单位：中国电子科技集团公司第二研究所。本标准主要起草人：侯一雪、李晓燕、常温。riKANKAca-
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1范围
印制电路组件装焊后的清洗工艺方法本标准给出了军用电子装备印制电路板组件装焊后的清洗工艺方法。本标准适用于军用电子装备装焊后的印制电路板组件。2引用文件
SJ20883--2003
下列文件中的有关条款通过引用而成为本标准的条款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改单（不包括勘误的内容）或修订版本都不适用于本标准，但提倡使用本标准的各方探讨使用其最新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件，其最新版本适用于本标准。SJ20896—2003印制电路板装焊后的洁净度检测及分级3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1臭氧消耗化学物质/大气臭氧层损耗物质ozonedepleting substances（oDs）在大气同温层与臭氧反应并消耗臭氧的化学物质。3.2表面润湿wettingof surfaces清洗介质在工件表面形成一种均匀、不破裂薄膜的过程即为表面润湿。为了更好地润湿工件表面，使洁洗介质的表面张力小于工件的表面张力的过程称为润湿。加入表面活性剂可以明显提高洁洗介质的润湿性能。3.3离子性溶解ionicdissolution将污染物在水中溶解成离子的过程称为离子性溶解。离子性物质溶解后会使水的电导率提高。电子元器件上典型的离子污染物包括：助焊剂中的活性物质、助焊剂中的活性物质与金属氧化物的反应产物、手印中的盐、不正确清洗元器件或裸板时产生的盐、印制电路基板制造中的预聚物及焊料掩膜产生的盐等。这类污染物极其有害，可能导致电子元器件性能不良或受腐蚀。3.4非离子性溶解non-ionicdissolution是指当某物质溶于水中且不会使水的电导率发生变化的溶解。典型的非离子污染物包括：助焊剂载体，手中的污物，水中的糊状物及类似的化合物等。这些物质不导电，但会大量吸附湿汽，导致电性能差。4要求
4.1清洗溶剂
4.1.1溶剂选取要求
当选取清洗溶剂时，要按以下要求完成：a）对操作人员没有危害：
b）一般清洗能力与材质相容性成反比，即清洗能力越强可相容的塑胶类材质越少，故选用清洗剂前应根据电路板的组件情况作相容性试验：具有良好的清洗能力，润湿性好：能同时去除极性污物和微粒杂质：d)
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符合生产设备的特点和工作区的要求：e
重复使用中具有稳定性。
4.1.2选取的溶剂应具有的特性
4.1.2.1润湿性
用做清洗剂的溶剂应有好的润湿性。表面张力越小，润湿性越好。一般20℃时，溶剂的表面张力在15.2dyne/cm~32.3dyne/cm范围内的润湿性较好。4.1.2.2溶解度
溶剂清洗剂应有好的溶解度，选取溶剂时应确保它能尽量多的溶解现有污染物。溶剂和污染物的分子结构应符合相似的容易相互溶解等原则。同时可以通过选择适当的设备和工艺，如采用搅拌、延长清洗周期、采用循环清洗等方法，提高溶剂的溶解度。不同溶剂的溶解度不同，具体参见附录E中的表E.1、表E.2。
4.1.2.3浸蚀度
选用的溶剂清洗剂应与设备和元器件具有兼容性，不能因浸蚀度过高而对设备和清洗对象的部件造成任何损坏：不能浸蚀标签、标记。4.1.2.4混合性
极性物质和（或）非极性物质可作为混和成分通过混合而做成清洗剂。非极性成分可有效地除掉非离子杂质，例如，树脂、石油、手污等等。而极性物质则可溶解离子杂质，如，助焊活性剂，镀盐杂质，或处理过的盐份。一般，饱和链烃类溶剂为非极性物质，醇类（如甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丙醇）具有微极性。有机卤代烃类（包括不对称的多氟代烃、溴代烃，氟氟烃、氟烃）都或多或少带有极性，其中有的则极性较强（如1，1，1-三氯乙烷、CFC-113）。极性较强的卤代烃类常用来调节、平衡溶解度。4.1.2.5残留物
清洗剂在最终清洗后不应留下有害的溶剂残留物。4.1.2.6稳定性
清洗剂的稳定性（使用寿命）取决于其抵抗化学分解和热分解的性能。所选取的消洗剂应有好的稳定性。常用的溶剂清洗剂的物理性质参见附录E中的表E.1、表E.2。4.1.2.7安全性
溶剂清洗剂应具有不易燃、不易爆的性质：物理、化学性能稳定；无毒或低毒：对人体没有危害。4.1.2.8环保性
对环境无害，应选用非ODS类溶剂。4.1.3可选择的典型溶剂类型及其清洗效能溶剂根据其化学性质的不同划分为三大类，具体见附录B：它们对于不同残留物清洗效能见附录A：印制电路板装焊后需清洗的残留物类型参见附录D。下面是常用的可选择的溶剂类型及其一般性质及使用时需特别注意的问题。a）卤化物溶剂，如HCFC、HFC、HFE。此类化合物具有以下性能：液体密度高，表面张力和粘度低：蒸发热低，干燥快：极好的化学稳定性和热稳定性：与各种材料的相容性好；电气绝缘性极佳：清洗剂易回收：ODP值为零：全球变暖指数低。它们适用于气相清洗设备。使用此类溶剂时应注意维持工作区域内的空气中溶剂蒸发量低于闪点。这类溶剂能清除大多数非极性杂质，如油脂、焊迹、松香助焊剂和氧化膜。由于此类溶剂具有很强的溶解性，因此要对印制电路板的材料和组件做兼容测试。碳氢化合物类溶剂，如矿物油、煤油、石油溶剂油、环戊烷、环已烷等。醇类溶剂，如乙醇、6）
异内醇。此类溶剂属易挥发、易燃物。它们可以清除助焊剂和一些极性杂质。一般在通风的环境中应少量应用。大量使用仅限于批量或在线式清洗设备。这类设备的设计应包括防火防爆系统，并应根据国家和地方法规，在设备周围设立隔离带。2
YKAONKAca-
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c）混合物和共沸混合物，一般由氟化物、氛化物或溴化物溶剂和乙醇组成。可以清除极性/离子、非极性/非离子污物。
此外还有如酮类、脂类、醚类和一些多种物质混合的溶剂。4.2清洗工艺方法
4.2.1常用的清洗方法
应根据残留物的类型来选择清洗溶剂（见附录A、附录B和附录D），在此基础上再选择适于这种溶剂的清洗方法，参见附录C。装焊后的印制电路板最常见的残留物是焊剂、焊音的氧化物与聚合物。4.2.1.1喷洗
在闭合容器中，清洗剂以一定压力形成的漂洗流在大气中对被洗物进行冲洗。喷洗是批量清洗、在线清洗中常用的方法。要求被洗印制电路板上的元器件布局规则，有清晰的喷射路径：喷射出的液滴体积应小于元器件与基板间的距离。由于喷射压力的存在，应注意被洗物是否位移；喷洗应在通风好的区域进行。
水流的能量（压力和流量）直接影响消洗效果，在相同水流流量下，压力高比压力低更有助于残留物的清洗。但压力过高，工件表面被喷流迹住，水流回溅大，会影响清洗效果。软水流（低压水流），相当于浸泡效果，有利于残留物的溶解。在清洗设备中，应采用软、硬水流组合方式。喷洗的方式有批量清洗、连续清洗两种。
4.2.1.1.1批量清洗
印制电路板上元器件布局越松散越适合此种方法。此方法使用批量消洗机。喷洗时要求印制电路板上最高的元器件位于距喷嘴最远的位置，最低的元器件位于离喷嘴最近的位置。清洗时，无源元器件、圆柱形通孔插件应使其长轴与喷洗方向垂直：双列对称和SOIC（小外形集成电路）元器件的长轴定位方向应与喷洗方向平行。四面有引线的方形元器件，如QFP（扁平封装）和LCCC（无引线陶瓷芯片载体）其引线边与喷射方向成90°。4.2.1.1.2连续清洗
适用于印制电路板品种单一、数量大的情况。此方法使用在线清洗机。一般在线清洗机或其它有传送装置的清洗设备中，喷嘴是垂直或近似垂直安装的，要求印制电路板清洗位置的放置以利于清洗液的排出为原则：印制电路板放置原则同4.2.1.1.1。4.2.1.2浸洗
在清洗槽中加入消洗液，将被洗物漫润其中的清洗方法。此方法仅靠清洗剂的化学作用清洗，浸洗对印制电路板的设计没有特殊要求。4.2.1.2.1漫入式喷洗（喷流清洗）这种方法适用于清洗对超声波敏感的印制线路板。浸入式喷洗（喷流清洗）即浸泡式液面下水流冲洗。喷嘴安装在液面下相对位置，并留有一定的偏移量，保证水流互不干扰，形成涡流热浴效果。也适用于易燃、易爆、易挥发、易起泡沫的清洗剂，但在喷易燃清洗剂时会产生湿雾。被洗的印制电路板放置原则同4.2.1.1.1。
4.2.1.2.2离心清洗
以贴装元器件为主的高密度印制线路板宜采用离心清洗方法。离心清洗的原理是利用原动机动力产生的转距使被洗物产生离心力，并在离心力的作用下，使污染物离开印制电路板。被洗印制电路板上有较高元器件的一边放在外则：其它放置原则同4.2.1.1.1。4.2.1.3气相清洗
此方法的适用范围很广，它使用气相清洗机。气相清洗应注意如下问题：a）应保证蒸发槽的洁净度，否则污染物会影响清洗后的工序，如敷形涂覆，接插件的连接等：b）不应把设备放在有气流通过的位置；c）所有气相清洗设备要求印制电路板进出速度不能超过3.05m/min；3
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d）水是气相清洗剂的克星，因此由于冷凝进入的水一定要被清除，可以用机械水分离装置来完成；e）气相清洗剂应远离热源。
4.2.2少量印制电路板的清洗方法印制电路板返修或清洗后应再添加敏感元器件等情况下需用手工焊接。手工焊后允许选用以下清洗方法。
4.2.2.1手工刷洗
操作人员采用防静电的刷子浸入盛有溶剂的不锈钢容器中反复刷洗印制电路板表面，然后用吸附性好、不起毛的织物擦去印制电路板上剩余的焊剂和清洗溶剂。刷洗只起到粗略清除印制电路板上焊剂的作用。使用时应注意：因毛刷摩擦易产生静电，容易损坏CMOS电路，所以对于装有CMOS电路的板子不宜采用此种清洗方法。
4.2.2.2组合型手工刷洗
加热不锈钢容器中溶剂（如：酒精/碳氢化合物的共沸混合物），操作人员用防静电的刷子浸入溶剂中反复刷洗印制电路板表面，然后用吸附性好、不起毛的织物擦去印制电路板上剩余的焊剂和清洗溶剂。最后用浸润了挥发性醇类溶剂（如：2-丙醇）的棉签涂在印制电路板表面，从而起到漂洗和干燥的作用。4.2.2.3气相清洗
同4.2.1.3。
4.2.3手工焊后的清洗要求
根据手工焊所使用的焊剂和焊育的不同，清洗要求也不同，具体内容如下所列：a）松香类：主要成份是白松香。其残留物不导电、无腐蚀性。如后道工序要求敷形涂覆则需清洗，否则可不清洗：
b）松香类和轻度活性剂：有弱腐蚀性，只须清洗残留物存在的位置：c）免清洗类和轻度活性剂：有弱腐蚀性，只须消洗残留物存在的位置。如有特殊洁净度要求，用以上原则不能满足时，可采用其它清洗方法。5环境保护、安全、卫生
可燃的清洗剂挥发性大，闪点低，使用时应对清洗设备和辅助设备采取防爆措施。对于有毒性的清洗剂应有防毒措施。所选用的清洗剂要求全球变暖指数低，温室效应小。排出物的排放应符合国家或地方法规的最低废物处理规定。
6清洗质量检测
a）清洗后的质量检测按SJ20896-2003中的要求进行；使用4.2.2清洗方法达不到SJ20896—一2003中的要求时，可采用4.2.1的清洗方法。b）
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附录A
（规范性附录）
部分溶剂清洗效能
部分溶剂清洗效能见表A.1。
部分溶剂清洗效能
芳香烃
/脂肪
两极性/混合物
溶剂类别
/共氟混合物
氟化物
溴化物
氯化物
混合物/杂质类别
指纹杂质
活性树脂
活性杂质
蚀刻油(水溶性）
焊料掩膜/焊接产生的杂质
焊接产生的杂质
电镀层残留物
蚀刻残留物
树脂防挥发性石蜡
助焊剂油
蚀刻油(溶剂）
指纹植物油脂
松香助焊剂
标记印症
指纹动物油
有机化合作用
胶带残留物
暂时焊料掩膜/焊点
有机溶剂膜
树脂和玻璃纤维
机械作用的金属和塑料残杂
手持污染物
表示有适度的溶解残留物的性能：M-要注E—表示有溶解残留物的性能：I表示无溶解残留物的性能；G-求机械作用去除。
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溶剂的分类和性质见表B.1。此内容来自标准下载网
碳氢化合物
卤化物
混合物和共沸混合物
附录B
（规范性附录）
溶剂的分类和性质
表B.1溶剂的分类和性质
醇类（乙醇）
酮类 (甲酮）
芳香烃或脂肪烃、菇烯类
氯化物
氟化物
溴化物
氯化物忆醇
氟化物忆乙醇
溴化物醇
链烃忆醇
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溶剂性质
非极性
非极性
非极性
非极性
极性/非极性（两极的）
极性/非极性（两极的）
极性/非极性（两极的）
极性/非极性（两极的）
附录C
（资料性附录）
选择、设计清洗工艺方法的基本步骤选择、设计洁洗工艺方法的基本步骤见图C.1。所用焊剂
确定焊接，
清洗葡求
焊接状况
工艺与元器件
的相容性
选择清洗、干
燥工艺方法
工艺流程
选择应用设备
测试方法
确定测试方
法：质量控制
和监测方式。
改动初始
实施，试生产
确定最终控
制、监测频率
所雷洁净度
环境影响
可用场地
需要的
测试设备
优化工艺条件
定量工艺
所需干燥度
废水处理与回收
在线或批量
人员应具有
的技能
优化设备特性
确定工艺、材
料明细
图C.I设计清洗工艺方法基本步骤SJ20883—-2003
DFE（面向环境
的设计）
安全，健康问题
设备特性
需要的赖
外措施
优化废物处
理方法
培训人员
优化废物回
收方法
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附录D
（资料性附录）
印制电路组装中常见残留物分类印制电路组装中常见残留物分类见表D.1。表D.1E
印制电路组装中的残留物分类表类1（极性的或离子的）
活性助焊剂
活性残留物
焊接产生的残留物
指纹（钠和钾的氯化物）
电镀层残留物
蚀刻残留物
中和剂
腐蚀剂
表面活性剂
类2（非极性的或非离子的）
树脂助焊剂
松香助焊剂
植物油脂
动物油脂
蜡状物（石蜡）
含战聚化物
焊料油脂
金属筑化物
指纹皮肤油脂
聚（乙）2醇降解副产品
手上油污
润滑油
有机化合物
表面活性剂（非离子的）
KAoNrKAca
类3（微粒）
钻孔、冲孔探作中产生的玻璃纤维，水解或氰化的松香
机械操作中产生的金属或塑料屑、灰尘手上的污物（微拉状）
绝缘材料屑
毛发或皮肤屑
附录E
（资料性附录）
常用溶剂的物理特性
常用溶剂的物理特性见表E.1和表E.2。表E.1
常用溶剂类别
常用溶剂举例
沸点℃
闪点，Tee℃
可燃最低含量（空气中的
百分含量）
可燃最高含量（空气中的
百分含量）
20℃时蒸汽压
单位：毛(torr)
相对蒸发率
蒸汽密度(空气=1.00)）
25℃时，液体密度
单位：克/立方座米（g/cm）
20℃时的表面张力
单位：达因/厘米(dyne/cm)
20℃时的粘滞度，
厘泊(cp)
溶剂中水的溶解度
水中溶剂的溶解度
非极性
贝壳松脂丁醇值
Voc含量，克/升(g/l)
暴光度，ppm
温室暖化系数
臭氧损耗系数
环戊烷
碳氢化
注1：上标1指25℃时的值。
注2：空格指此项数据无效。
常用碳氢化合物和氧化物溶剂的物理特性环己烷
碳氢化
碳氢化
94-105
二甲菜
碳氢化
127-159
无穷大
无穷大
无穷大
无穷大
2-乙醇
无穷大
无穷大
1-丙醇
无穷大
无穷大
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甲基硅
甲基硅
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常用溶剂
沸点℃
闪点Tce
可燃最低量（空气中
的百分含量）
可燃最高量（空气中
的百分含量）
20℃时蒸汽压
单位：毛(tom)
相对蒸发率
(丁乙酸基=1）
蒸汽密度
（空气=1.00）
25℃时液体密度
单位：克/立方座米
(g/cm）
20℃时的表面张力
单位：达因/厘米
(dyne/cm)
20℃时的粘滞度
单位：理泊(cp)
溶剂中水的溶解度
水中溶剂的溶解度
非极性
贝壳松脂丁醇值
VOC含量克/升(g/)
暴光度ppm
温室暖化系数
臭氧损耗系数
溶解参数
三氯乙
常用卤化物溶剂的物理特性
亚甲基全氯乙
氮化物
转1,2
氯乙烯
氧碳化氯碳化氯碳化氯碳化
注1：上标1指25℃时的值。
注2：空格指此项数据无效。
-43-10
三氧乙
正丙基
溴氮苯氮碳化
50-100
KAoNiKAca=
氮碳化
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