印制电路板洗濯质量要求

1、原质料质量要求

1）锡铅焊料

   压力加工锡铅焊料的化学因素需切合GB/T 31311的要求。

   铸造锡铅焊料的化学因素需切合GB/T 8012的要求。

2）焊剂

   关于焊剂质量，应该从焊剂的外观、物理稳固性和颜色、不挥发物含量、粘性和密度、水萃取电阻值、卤素含量、固体含量、助焊性、干燥度、铜镜侵蚀性、绝缘电阻、离子污染等方面举行检测。

如免洗类液态焊剂要求：

1）外观：液体透明、匀称，无杂质、沉淀、异物和强烈刺激性气息
；

2）固体含量：不大于10％
；

3）卤素含量：无卤素离子
；

4）助焊性：扩展率不小于80％
；

5）铜镜侵蚀：铜镜应无穿透性侵蚀
；

6）绝缘电阻：（焊后）大于1*10Ω
；

7）离子污染品级及要求切合表1的划定。

表    1

    再如松香基液态焊剂按GB/T 9491的要求：

 1）外观：焊剂质量应匀称一致，透明，无沉淀或分层征象、无异物
；

 2）物理稳固性和颜色：焊剂应坚持透明和无分层或沉淀征象
；或R型焊剂的颜色应不深于铁钻比色计的色阶编号11，RMA型的颜色应不深于铁钻比色计的色阶编号13
；

 3）不挥发物含量：不小于15％
；

 4）粘性和密度：粘性在5⁰C时，应能被医用吸管迅速吸入
；密度在25⁰C时，应为0.80g/cm³-0.95g/cm³;

 5）水萃取电阻值：R型和RMA型焊剂的水萃取液平均电阻率不小于1*10⁵Ω.cm，RA型焊剂的水萃取液平均电阻率不小于5*10⁵Ω.cm
；

6）卤素含量：R型和RMA型焊剂不应使铬酸银试纸颜色呈白色或浅黄色，RA型焊剂的卤素含量应为0.07％-0.20％或切合有关划定
；

7）助焊性：焊剂扩展率R型应不小于75％，RMA型应不小于80％，RA型应不小于90％
；

8）干燥度：焊剂残渣外貌应无粘性，外貌上的白垩粉应容易被去除
；

9）铜镜侵蚀：RA型焊剂应基本无转变，RMA型焊剂不应使铜膜有穿透性的侵蚀
；

10）绝缘电阻：焊接前后的绝缘电阻应不小于表2中的值。

表      2

    IPC-SF-818对助焊剂外貌绝缘电阻划意见表3。

2、印制电路板洗濯质量要求

现在我国电子行业对作为最终产品的印制电路板还未形成统一的洗濯质量规范。在蓬勃国家较普遍使用的行业标准中对印制电路板的洗濯质量有以下划定。

  1）J-STD-001B划定：

  A，离子污染物含量：＜1.56μgNaCl/cm²
；

  B，助焊剂残留量：一级＜200μgNaCl/cm²，二级＜100μgNaCl/cm²，三级＜40μgNa-Cl/cm²
；

  C，平均绝缘电阻＞1*10⁸Ω，（log10)的标准差＜3.

  2）IPC-SA-61按工艺划定的值见表4。

  3）MIL-STD-2000A划定离子污染物含量＜1.56μgNaCl/cm²。

别的，在MIL-P-28809规范中，划定也可用洗濯或洗濯液溶液的电阻率作为洗濯度的判据，洗濯溶液电阻率大于2*10⁶Ω.cm为清洁，不然为不清洁。这种要领适用于洗濯工艺的监测。

由于种种商业性外貌离子污染测试仪的泛起，差别测试系统的测试效果均有所差别，但都高于手工测试效果。因此，提出了等值系数这一看法，实现了差别系统的测试效果的可比照性。（表5）。

表    3

表   4

表   5

印制电路板洗濯外貌离子污染检测标准

1）手工测试标准：GB/T 4677.22、IPC-TM-650-2.3.25、MIL-STD-2000A。

   2)仪器测试标准：IPC-TM-650-2.3.26、IPC-TM-650-2.3.26.1、IPC-TM-650-2.3.28、GB/T  4677.22、MIL-STD-2000A。

   3)助焊剂残留物测试标准：IPC-TM-650-2.3.27、IPC-TM-650-2.3.27.1、IPC-TM-650-2.3.38、IPC-TM-650-2.3.39。

印制电路板洗濯质量检测要领

1.目视磨练

   不使用放大镜，直接用眼睛视察印制电路板外貌应无显着的残留物保存。

2.外貌离子污染测试要领。

   1）萃取溶液电阻率（ROSE）测试法

   萃取溶液电阻率测试法的原理是，以75％异丙醇加25％去离子水（体积比）为测试溶液，冲洗印制电路板外貌并使残留在印制板外貌上的污染物消融到测试溶液中。由于这些污染物中的正负离子使测试溶液的电阻率降低，溶入测试液中的离子越多其电阻率降低的也越多，二者具有反比函数关系。

  测试液中的离子当量=常数/测试液的电阻率  （1）

  正是使用这种函数关系，通过测定测试液冲洗前后的电阻值及所使用测试液的体积，可以盘算出印制电路板外貌残留离子的含量，并划定以每平方厘米NaCl当量来体现，即μgNaCl/cm²。

A，手工测试法

   可按GB/T 4677.22执行，或参考IPC-TM-650中2.3.25、MIL-STD-2000A  执行。按每平方厘米印制电路板1.5ml的比例量取测试溶液。测试溶液的电阻率必需大于6MΩ.cm，以细流方法冲洗印制电路板外貌，直到测试溶液所有网络到烧杯内，该历程至少需要1分钟。用电导电桥或等同量程和精度的仪器丈量测试溶液的电阻率，按公式（5-2）盘算单位面积上的NaCl当量。

   Wr=1.56*2/p..........(2)式中：Wr--每平方厘米面积上的NaCl当量，μgNaCl/cm²
；

   2-当试样含有1.56μgNaCl/cm²时的电阻率，MΩ.cm
；

   p-网络液的电阻率，MΩ.cm
；

   1.56-电阻率值为2MΩ.cm时试样单位面积所含响应的NaCl当量，μg/cm²。

B，仪器测试法

   可按IPC-TM-650-2.3.26执行或参考IPC-TM-650-2.3.26.1执行。

   通过丈量测试液的温度和密度确定其异丙醇的含量，并使之抵达75％？艟换，使用离子交流柱举行净化处置惩罚，直到测试液电阻率抵达或凌驾20MΩ.cm。系统校验无误后，在测试槽中注入适量的测试液，放入测试样品，开启测试泵丈量测试液的电阻率，至电阻率抵达稳固为止。

C，数据处置惩罚

    凭证测试循环回路结构的差别，该测试又可分为静态测试法和动态测试法。静态测试法的循环回路由测试槽、电阻率测试探头和测试泵组成。单位面积上的NaCl当量按公式（3）盘算。

式中：Wr-每平方厘米面积上的NaCl当量，μgNaCl/cm²。

   V-测试循环回路中测试液的体积，L
；

   p₁--测试液的最终电阻率值，Ω.cm。

   S-测试样品的面积（长*宽*2），cm²。

   p_o-测试液的初始电阻率值，Ω.cm。

   C--测试液中异丙醇含量（75％）
；

   A、B--实验常数。

   动态测试法的测试循环回路由测试槽、电阻率测试探头、测试泵和离子交流柱组成。由于在整个测试历程中，测试液一直地经由离子交流柱净化处置惩罚，以是在测试历程中应一连丈量测试液的电阻率，并举行累加。所萃取出的离子量切合公式（4）关系。

式中：N--测试液中的离子量，moL;

   k-实验常数
；

   V-测试循环回路中测试液的体积，L
；

   P₁-t时测试的电阻率值。

  2）离子色谱测试法

   可按IPC-TM-650中2.3.28执行。

   使用的实验器材包括：

  A，离子色谱仪
；

  B，热水浴包：80⁰C±5⁰C
；

  C，聚乙烯可密封塑料袋：可萃取的污染物＜25mg/kg;

  D,聚乙烯塑料手袋：Cl^-＜3mg/kg
；

  E，去离子水：18.3MΩ.cm，Cl^-＜50mg/kg
；

  F，异丙醇：电子级。

   设置75％异丙醇加25％去离子水（体积比）萃取溶液，将印制电路板和（100-250）mL萃取液放入聚乙烯塑料袋内（印制电路板应所有浸泡在萃取溶液中）并举行热密封后，放入（80±5）⁰C的热水浴包中1小时。取出塑料袋，将萃取液送入离子色谱仪中举行测试，离子含量按公式(5)盘算。

式中：Wr--每平方厘米面积上某离子的含量，μgNaCl/cm²。

   C-凭证标样测试出的萃取液中某离子的含量，mg/kg
；

   V₀-注入到聚乙烯塑料袋中的萃取液的体积，mL;

   V₁-注入到离子色谱仪中举行测试的萃取液的体积，mL;

   S-印制电路板面积（长*宽*2），cm²。

3、助焊剂残留物测试

  1）污痕视察法

   可按IPC-TM-650-2.3.38执行。

   测试样品尺寸应大于50mm*75mm，使用光谱或高效液相色谱级的乙腈或其他溶液为测试液体。用滴管每次将（0.25-0.5）mL测试液逐步滴到样品外貌上使其洗濯小面积的样品外貌，并滴到玻璃载片上。在无油空气或氮气气流下吹干测试溶液，重复洗濯直至测试液用量抵达2mL/cm²为止。视察玻璃载片，若是有洗濯下来的残留物保存，则很容易看到。

  2）红外分光光度计测试法

   可按IPC-TM-650-2.3.39执行。

   测试仪器为红外分光光度计（2.5μm-16μm),KRS-5或ZnSeMIR.

   测试溶液为光谱或高效液相色谱级的乙腈或其他溶剂。

   用与污痕视察法相同的要领在MIR片上制备样品，并将相同体积的乙腈滴到另一块MIR片上作为参样。将样品谱图与参样谱图比照，若是两者差别，说明样品有污染。

  3）紫外分光光度计测试法

   可按IPC-TM-650-2.3.27执行。

   测试仪器为紫外分光光度计。

   测试溶液为HPLC测试液加1.0％磷酸加0.1％水。

   用索氏萃取法萃取所用的焊膏或助焊剂中的松香，配制成标样，残留物含量划分为0.002％、0.004％、0.006％、0.008％和0.010％。在241nm波优点使用紫外分光光度计举行测试并制出事情曲线。向清洁的塑料袋中加入100mL测试溶液，摇动10分钟后再测试，如吸收系数凌驾规模，再向塑料袋中加入100mL测试溶液，摇动10分钟后再测试，如吸收系数还凌驾规模，再向塑料袋中加入100mL测试溶液，直到吸收系数低于3.000.使用事情曲线判断其残留物的浓度。残留物含量按公式（6）盘算：

  4）高效液相色谱法

   可按IPC-TM-650-2.3.27.1执行。

  测试仪器为高效液相色谱仪。

  测试溶液为75％异丙醇（HPLC级）加25％去离子水（18.3MΩ.cm)(体积比）。

  将（75-200）mL的测试溶液注入塑料袋，放入测试样品后热密封，在（80±5）⁰C的热水中安排1小时，划分测试标样和该样品溶液。

  仪器测试条件如下：

  A，波长：220nm、240nm
；

  B,柱温：60⁰C
；

  C，淋洗液：60％乙腈加40％水（体积比）
；

  D，流速：2mL/min
；

  E，进样量：10mL.

  数据按公式（7）和（8）举行处置惩罚：

  C=（S₁*C₀*V₀）/（S₀*V₁）   （7）

  式中：C-样品溶液中残留物浓度，mg/L
；

  S₁-样品溶液峰的面积
；

  C₀-标样的浓度，mg/L
；

  V₀-标样进样量，mL
；

  S₀-标样锋的积分面积
；

  V₁-样品溶液进样量，mL.

  残留物含量μ（g/cm²)=（C*V/S）*1000........（8）

  式中：C-样品溶液中残留物浓度，mg/L
；

  V-样品溶液体积，mL
；

  S-标样面积，cm².

  4.外貌绝缘电阻测试要领

  1）助焊剂外貌绝缘电阻测试要领

  可按GB/T 9491或参考IPC-TM-650-2.6.3.3执行。

  A，焊接前的绝缘电阻

  划分将0.3mL焊剂试样匀称地滴加在三块制备好的试件上，在85⁰C烘箱中坚持30min取出，放入40⁰C、相对湿度90％-95％的试验箱中，坚持96h，取出后在室温、相对湿度90％（有酒石酸钾饱和溶液的器皿）的条件下恢复1h,用高阻仪（量程为10⁶Ω-10¹⁷Ω、电压为500VD.C）按图示划分测1-2、2-3、3-4和4-5点间的绝缘电阻（1min后读数），取三块试件的平均值作为焊剂焊接前的绝缘电阻。

  B，焊接后的绝缘电阻值

  划分将0.3mL焊剂试样匀称地滴加在三块制备好的试件上，在235⁰C的焊料槽上漂浮3s（在线路面向下），然后放入40⁰C相对湿度90％-95％的试验箱中，坚持96h,取出后在室温、相对湿度为90％（有酒石酸钾饱和溶液的器皿）的条件下恢复1h,用高阻仪（量程为10⁶Ω-10¹⁷Ω、电压为500VD.C）按图示划分测1-2、2-3、3-4和4-5点间的绝缘电阻（1min后读数），取三块试件的平均值作为焊剂焊接后的绝缘电阻。

  2）印制电路板外貌绝缘电阻测试要领

  可按GB/T 4677.1执行。

  A,试样预处置惩罚

  -试样在正常大气条件下（按GB/T 2421中的划定）安排24小时以上
；

  -恒定湿热条件：按GB/T 2423.3中的划定举行。若不在箱内测，应在正常试验大气条件下恢复2小时。

  B，试验的大气条件：

a) 正常试验大气条件：按GB 2421中的划定举行：

b)促载试验大气条件：温度23⁰C：相对湿度48％-52％
；

  气压86kPa-106kPa(按GB/T 2423。3中的划定举行
；

c)恒定湿热条件：按GB/T 2423。3中的划定举行
；

d)干热条件：按有关划定举行。

C，测试电压：（10±1）V，（100±15）V，（500±50）V。

D，测试办法：校准仪器，将测试电压加到试样上1分钟后再丈量，若能提早获得稳固的读数就早丈量，若是到1分钟时，得不到稳固的读数，应在报告中纪录这一征象。

  3）聚合物阻焊层和敷形涂层外貌绝缘电阻测试要领

  可按IPC-TM-650-2.6.3.1执行。

  测试板：IPC-B-25A测试板
；

  情形条件：T、H级（20⁰C-27⁰C）和40％-50％RH
；

  测试条件：

  T级：（65±2）⁰C，（90±3）⁰C，无偏压，24小时
；

  H级：25⁰C-（65±2）⁰C，90％RH，50VD。C.偏压，热循环，6天又16小时
；

  测试历程：

  A，将样品放入烘箱（50±2）⁰C，不加湿，24小时后在大气条件下使样品冷却
；

  B，加100VD。C电压划分测IPC-B-25A的1-2、2-3、3-4、和4-5点间的绝缘电阻和两个只有两个测试点的梳状测试板及“Y”型测试板的绝缘电阻（1分钟后读数）
；

  C，温湿实验：

  H级：将测试板笔直放入烘箱中，至少有一个无涂敷层的裸板作为参照，将IPC-B-25A的1、3、5毗连起来接偏压正极，2、4毗连起来接偏压负极
；两个只有两个测试点的梳状测试及“Y”型测试板的两个测试点划分接偏压的正负极。关好烘箱门后，将偏压加至50VD。C热循环20次。湿度在降温阶段（iii)至少坚持在80％，在热循环的其他阶段至少坚持在85％。热循环条件如下：

  A，从25⁰C最先，在1小时45分钟内上升到65⁰C
；

  B，在65⁰C保温（3-3.5）小时
；

  C，在1.75小时内，从65⁰C降温到25⁰C。

  注：热循环一连举行，中心不得障碍。

  T级：将测试板笔直放入烘箱中，其中至少有一个无涂敷层的裸板作为参照，在65⁰C，90％RH坚持24小时。

  D，丈量：

  H级：在24小时内在热循环的高温保温阶段每隔（2-3）小时丈量一次，丈量电压极性与偏压相同，烘箱门不可翻开。温湿实验竣事后，去掉偏压，从烘箱中取出样品，在大气条件下恢复1小时之后、2小时之前按B。的要求举行丈量。

  T级：按B的要求，加100VD。C。电压举行丈量（取1分钟后读数）。

  E，样品评估：

  H级：以烘箱内的最后测试数据和在大气条件下恢复后的测试数据为判断依据。

 T级：以测试数据的平均值为判断依据。

  4）目测

外貌绝缘电阻测试完成后，将所有施加偏压位置的元器件取下（注：不可使用化学要领和加热要领）。用10X-30X放大镜对印制板举行周全积的侵蚀和树枝晶检查。印制板上应无显着的侵蚀征象。若有树枝晶形成，其尺寸不应凌驾焊盘或布线间距的20％。外貌涂层不应有变质、破碎和生斑等征象。

测试要领的选择

萃取溶液电阻率测试法是由Hobson和DeNoon在70年月初期，作为工艺控制的工具而建设的，是外貌离子污染测试的最早要领。

然而，1998年瑞典Per-Erik Tegehall博士举行了如下实验：从每个印制板生产厂商选取印制板3块，其中2块按标准要领测试，另1块则在萃取历程中施加超声波。其外貌离子污染测试效果列于表6.

表6  MgNaCl/cm²

  重新选取样品A，超声萃取2小时，其外貌离子污染为5.06μgNaCl/cm²,替换测试溶液，再超声萃取2小时，其外貌离子污染为1.59μgNaCl/cm²,则外貌离子污染总和为6.65μgNaCl/cm²。这个实验批注，在测试历程中只有一部分残留在印制板上的污染物被萃取出来，该测试要领的误差很大，不宜作为产品及格与否的判据。

在美军标MIL-STD-2000A中指出，萃取溶液电阻率测试法是针对用松香基助焊剂焊接、以CFC为洗濯剂的穿孔式装置印制板开发的。该要领及其质量判据不适用于外貌贴装和混装印制板。其主要缘故原由是，萃取溶液电阻率要领所测得的效果为外貌离子污染的平均值。而外貌贴装印制板的助焊剂仅涂敷于焊盘上，且外貌贴装器件的低部又很难洗濯，因此助焊剂残留物漫衍极不匀称，萃取溶液电阻率要领的效果无法说明外貌贴装器件周围的情形。同时还指出萃取溶液电阻率要领及其质量判据也不适用于使用非松香基助焊剂焊接的印制板。但随着进一步的可靠性研究的完成，这种看法已被包括J-STD-001B的其它标准所否定。

只管萃取溶液电阻率（ROSE）测试法的误差较大，但其具有本钱低、测试周期短、对样品无破损性测试以及拥有大宗历史数据等优点，是生产历程中在线检测的最佳要领。

离子色谱测试法、红外分光光度计测试法、紫外分光光度计测试法、高效液相色谱法可以定性、定量地检测出污染物中种种离子、有机物质及其含量。关于缺乏格产品，可依据这些数据快速、有用地判断出主要污染物的泉源，是工艺剖析的主要手段。

外貌绝缘电阻测试法加速模拟了印制板的事情情形，并可获得印制板电性能、外貌侵蚀、外貌涂层等多方面信息，作为印制板可靠性的定量化指标更具科学性。