在SMT貼片加工行業(yè)中，三防漆涂覆工藝對(duì)PCB組件的長期可靠性起著至關(guān)重要的作用。然而，許多電子組裝企業(yè)往往忽視了一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)——涂覆前PCB表面的清潔度。研究表明，清洗可以使涂層附著力提高50%，清潔度不達(dá)標(biāo)直接導(dǎo)致涂層保護(hù)效果大打折扣。
為什么PCB表面潔凈度至關(guān)重要？
PCB組裝過程中，板面會(huì)殘留多種污染物，包括離子污染物、非離子污染物和微粒污染物。這些污染物若在三防漆涂覆前未被徹底清除，將會(huì)導(dǎo)致一系列質(zhì)量問題：
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離子殘留物（如鹵化物、鹽）可能導(dǎo)致電化學(xué)遷移和短路故障
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有機(jī)殘留物（如樹脂、油污）會(huì)使三防漆附著力下降，引起分層和開裂
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微粒污染物（如灰塵、纖維）可能穿透涂層，形成滲透通道
更為關(guān)鍵的是，即使使用免洗焊劑，仍會(huì)有或多或少的殘留物。對(duì)于可靠性要求高的產(chǎn)品，這些殘留物仍然是不允許的。軍工電子組件甚至強(qiáng)制要求進(jìn)行清潔，無論使用的是免洗還是非免洗焊劑。
IPC清潔度標(biāo)準(zhǔn)的核心要求
IPC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)三防漆涂覆前的PCB表面清潔度有著明確要求：
1. IPC-A-610E-2010三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
這是電子組裝最高可靠性標(biāo)準(zhǔn)，它要求在三防漆涂覆前，PCBA的表面清潔度必須符合三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。這一標(biāo)準(zhǔn)主要關(guān)注離子污染和表面殘留物的水平。
2. IPC J-STD-001
該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)焊接組裝件，定義了離子污染物的限值。一般來說，離子污染物（如氯化物、鈉離子）應(yīng)不超過1.56 μg/cm²，非離子污染物不超過2.0 μg/cm²。對(duì)于航空航天、醫(yī)療等高可靠性應(yīng)用，要求更為嚴(yán)格。
3. IPC-TM-650測(cè)試方法
這是IPC認(rèn)可的測(cè)試方法，包括：
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表面絕緣電阻（SIR）測(cè)試：要求初始SIR值≥1×10? Ω，在85℃/85%RH環(huán)境老化后≥1×10? Ω
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離子色譜法：用于檢測(cè)氯化物、溴化物等可電離污染物
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介質(zhì)耐壓測(cè)試：驗(yàn)證涂層后的絕緣性能
清潔度等級(jí)的量化標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)IPC標(biāo)準(zhǔn)，PCB表面清潔度可以通過以下方式進(jìn)行量化和評(píng)估：
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離子污染等級(jí)：常見標(biāo)準(zhǔn)要求離子污染物低于1.56 μg/cm²
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視覺檢查標(biāo)準(zhǔn)：在20-40倍顯微鏡下觀察板面，應(yīng)無可見殘留物、指紋或氧化斑點(diǎn)
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SIR測(cè)試值：通常要求測(cè)試后絕緣電阻不低于5000MΩ
不同應(yīng)用場(chǎng)景的清潔度要求有所不同：
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消費(fèi)電子產(chǎn)品：可適當(dāng)放寬清潔度要求
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工業(yè)控制產(chǎn)品：需滿足標(biāo)準(zhǔn)IPC清潔度要求
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汽車電子：要求更為嚴(yán)格的清潔度控制
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軍工航空航天：最高清潔度等級(jí)，幾乎不允許任何殘留
清潔度不良對(duì)三防漆涂覆的影響
PCB表面清潔度不足將直接導(dǎo)致三防漆涂覆后出現(xiàn)多種質(zhì)量問題：
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附著力下降：研究表明，清潔度高的表面（如St3級(jí)）比清潔度低的表面（St2級(jí)）涂層附著力提升30%以上，劃格法附著力評(píng)級(jí)提升1個(gè)等級(jí)
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涂層分層：樹脂殘留物可能導(dǎo)致保護(hù)層分層或出現(xiàn)裂縫
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電化學(xué)遷移：活化劑殘留物可能導(dǎo)致涂層下的電化學(xué)遷移，導(dǎo)致涂層防裂失效
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霉菌生長：有機(jī)污染物可能促進(jìn)霉菌生長，影響電路性能
在鹽霧試驗(yàn)過程中，清潔度高的St3級(jí)試樣涂層的破壞強(qiáng)度比St2級(jí)試樣涂層高70%以上，且St2級(jí)試樣涂層的失效速度顯著大于St3級(jí)試樣。
達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)清潔度的清洗工藝
為確保三防漆涂覆前PCB達(dá)到IPC清潔度標(biāo)準(zhǔn)，可采用以下清洗工藝：
1. 清洗方法
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濕法清洗：使用去離子水、有機(jī)溶劑或水性清洗液，有效去除離子和有機(jī)殘留
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超聲波清洗：利用高頻率聲波（高達(dá)40 kHz）產(chǎn)生的微觀內(nèi)爆來松動(dòng)頑固污染物
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手動(dòng)清洗：適用于小批量生產(chǎn)，使用刷子和清洗劑局部清洗
2. 清洗流程控制
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清洗時(shí)間：確保足夠長的時(shí)間以去除所有污染物
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清洗劑溫度：適當(dāng)溫度可提高清洗效率
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沖洗水質(zhì)：必須使用去離子水，防止二次污染
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干燥環(huán)節(jié)：確保PCB完全干燥，避免水漬殘留
清潔度的監(jiān)控與測(cè)試方法
為確保三防漆涂覆前PCB清潔度符合要求，可采納以下測(cè)試方法：
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目視檢查：在UV光下檢查殘留物，要求完全固化，均勻覆蓋每個(gè)引腳及焊點(diǎn)上，無空洞起包，紋波裂紋，桔皮現(xiàn)象
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溶劑萃取測(cè)試：通過測(cè)量萃取液的電阻率來評(píng)估離子污染程度
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離子色譜法：精確識(shí)別和量化離子污染物種類和濃度
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表面絕緣電阻測(cè)試：評(píng)估污染物對(duì)電氣性能的影響
結(jié)語
PCB表面清潔度是確保三防漆涂覆效果的關(guān)鍵因素，直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的長期可靠性。作為SMT貼片加工企業(yè)，應(yīng)當(dāng)建立嚴(yán)格的清潔度控制體系，遵循IPC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保三防漆涂覆前PCB表面潔凈度達(dá)到規(guī)定等級(jí)。
只有從工藝控制、清洗方法、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等多個(gè)環(huán)節(jié)入手，才能最大程度發(fā)揮三防漆的保護(hù)作用，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在激烈的電子制造市場(chǎng)中贏得更多客戶的信任與青睞。
2024-04-26
