00104焊接工艺技术汇编04清洁度的规范.doc

清洁度的规范 By Terry Munson本文介绍，新的设计、元件的敏感性和松香与溶剂清洗的消除，已经迫使采用新的清洁度检测方法。历史上，生产场所的清洁度测试一直是使用那些利用 IPC测试方法 2.3.25，即溶剂浸出液的电阻率（ROSE, resistivity of solvent extract）的设备进行的。这些工具是在松香助焊剂与溶液清洗的时代开发出来的，它允许工艺残留物的表面提取，并且通过一个标准的导电率探头，在暴露给提取溶剂 1015分钟之后，进行导电率的一般测量。这种设备允许尺寸范围较大的板放在一个大桶（提取单元）内，桶内有异丙醇（IPA， isopropyl alcohol）和纯水（DI, deionized）。然后将75%的异丙醇和25%的纯水溶液温和的加热，在某种系统中喷雾，经过浸泡的装配表面进行循环。测试方法：过去与现在的比较典型地，50,000ml 的溶液对一块表面积为 100平方英寸或更小的板是足够的。导电率的测量则转换成一个当量数，单位表面积上的氯化钠当量。最后，得出清洁度值。在该技术刚出现的时候，工业没有经历大量的电迁移短路或者由于漏电造成的失效。新的电路设计、元件的敏感性和松香与溶剂清洁的取消给电子工业带来极大的挑战。使用今天的助焊剂技术，人们必须理解前面所提到的工具所报告的值。什么是清洁？什么是脏？1996年IPC与美国海军的一项联合研究（RR0013）作出结论，在所有的现有测试设备中不能有任何的计算，也不能将清洁度水平与电气性能关联在一起。这些工具被标记为变化总水平的工艺指示器，但不作为一个真正的清洁度测量方法。清洗还是不清洗？几个月前，我完成了一项将传统的松香适度激化(RMA, rosin mildly activated)的助焊剂与新的免洗技术进行比较的研究。我的评估使用了IPC B24板，这是一块在一面有铜迹线的热风焊锡均匀(HASL, hot airsolder leveling)表面涂层的 FR-4板。将一组试样在皂化水（纯水）的在线清洁机内清洗，然后使用下面其中一种助焊剂进行波峰焊接：1)免洗液体助焊剂(2.5%的固体)，没有清洗，2)RMA助焊剂(25%固体)，用甲醇共沸混合物(氟利昂)清洗。免洗的空板装配使用清洗和不清洗两种条件。RMA助焊剂的板只使用了不清洗的空板。经过清洗的空板显示低离子残留水平(氯化物)，并通过表面绝缘电阻率(SIR, surface insulation resistance)测试，在整个测试中与高电阻率水平表现良好。那些经过免洗助焊焊接的板显示电气失效，96小时的记录，再也没有恢复。这些板也显示出多处腐蚀点和树枝状结晶的增长，伴随在板的许多区域出现白色残留物。免洗助焊焊接的板没有出现腐蚀点，没有金属迁移，没有白色残留物，并且电气性能良好。经过 RMA助焊和溶液清洗的板显示良好的电气性能，没有腐蚀或金属迁移的迹象。许多白色区域出现在板的表面，意味着潮湿与松香反应。标准的 ROSE测试显示对 RMA助焊剂的可接受水平，但是离子色谱分析法(IC, ion chromatography)发现非常高的氯化物水平，这是由于 RMA助焊剂中活性剂的缘故。这种水平证明，为了得到良好的电气性能，必须有大量的松香将残留物包围住。ROSE测试对失效的免清洗装配显示可接受水平，对通过的免洗与RMA装配显示不可接受水平。结论前面的试验支持这个观点：ROSE测试仪是工艺控制的工具，但不是清洁度可靠的测量方法。因此，ROSE测试仪不是一个预测在提高的湿度条件下电气性能的有效工具。现在的清洁度水平应该是基于使用者收集数据和将数据比较现场性能与 ESS测试条件的能力。目前，理解清洁度的最好方法是将整个工艺基于表面绝缘电阻，定期地审查工艺，比较现场使用性能，并用 ROSE测试仪来确认工艺中的较大变化。