在“免洗”錫膏的時(shí)代，裝配的準(zhǔn)確清洗產(chǎn)生了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)。裝配制造商的問(wèn)題為：清潔是否是PCB可靠性的要求？即，要求清潔步驟是否為了使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的環(huán)境內(nèi)能夠工作達(dá)到所要求的短時(shí)間或周期數(shù)？
在九十年代，印刷電路板(PCB)的裝配是在新的標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行的。蒸汽去脂溶劑(vapor-degreasing solvent)由于環(huán)境法規(guī)而被逐漸淘汰。“免洗”工藝構(gòu)造了一個(gè)所希望的技術(shù)手段；當(dāng)考慮了清洗的時(shí)候，水溶性助焊劑通常是人們的選擇；這樣，清潔規(guī)格對(duì)空板和元件就不要求了，因?yàn)橥瓿傻难b配都要通過(guò)正常清洗。
清洗“終結(jié)”了嗎？
松香助焊劑是杰出的“密封劑”，它意味著當(dāng)采用無(wú)離子活性劑配方的時(shí)候，留下的是非離子殘留。忽略板上的殘留對(duì)那些關(guān)注取消臭氧消耗化學(xué)品的人來(lái)說(shuō)是個(gè)有吸引力的選擇?；谶@個(gè)理由，相當(dāng)?shù)臅r(shí)間、努力和投資貢獻(xiàn)在免洗技術(shù)上。結(jié)果，許多低殘留助焊劑的技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備技術(shù)被用來(lái)支持這個(gè)技術(shù)的改變。現(xiàn)在的問(wèn)題變成，為什么清潔？
實(shí)際上，有一個(gè)常見的錯(cuò)誤概念就是再不需要裝配的清潔了。但是免于那些反過(guò)來(lái)影響功能的有害污染，對(duì)可靠性的重要性與焊點(diǎn)連接強(qiáng)度的重要性是一樣的。清潔甚至對(duì)免洗工藝的成功實(shí)施還起重要的作用。到料的元件以及裝配環(huán)境的控制還必須滿足清潔度標(biāo)準(zhǔn)，如果取消了焊后清潔。
高可靠性的應(yīng)用要求受控的、完善的焊后清洗工藝，它使用對(duì)清洗材料化學(xué)品。那些應(yīng)用是不能將就免洗工藝要求的。而且，SMT的不斷發(fā)展使得輔助的清洗成為必要。例如，更緊密的線和裝配上的區(qū)域列陣、芯片規(guī)模與倒裝芯片的包裝都要求清潔其許許多多的I/O連接點(diǎn)。清洗對(duì)要求保形涂敷的裝配的性能是一項(xiàng)重要的步驟。
設(shè)計(jì)PCB時(shí)記住清洗工藝
當(dāng)裝配要求焊后清洗時(shí)，設(shè)計(jì)元件布局、焊接和清潔的時(shí)候要可能考慮一些權(quán)衡辦法。對(duì)高密度的表面貼裝裝配，設(shè)計(jì)者應(yīng)該提供清潔的余地。以下是一些值得考慮的設(shè)計(jì)選擇：
1. 元件的方向
2. 噴射元件下面的障礙
3. 清洗化學(xué)劑的高能噴射器的使用
4. 沖刷(液態(tài)顆粒小于元件與板層之間的空間)用的微細(xì)噴霧的使用
5. “陰影”的消除，即，較高的元件放置在離噴霧嘴遠(yuǎn)的位置，小的元件近
6. 元件貼放：無(wú)源片狀元件(或圓柱形通孔類)的方向應(yīng)該是使其長(zhǎng)軸垂直于噴霧方向。雙排和小引腳的集成電路(SOIC)元件是長(zhǎng)邊沿噴霧線放置。正方形扁平包裝(QFP)四周都有連接或無(wú)引腳陶瓷芯片載體(LCCC)等元件的方向是其主邊與噴霧方向成90°。
總之，元件的貼裝應(yīng)該計(jì)劃，使得可達(dá)到液體疏散，例如，有清晰的帶一定間隔的行路，給液體排出板面，保證當(dāng)有BGA或CSP出現(xiàn)時(shí)清洗不受影響。設(shè)計(jì)者頭腦中應(yīng)該有產(chǎn)品的外形，功能，及如何制造。特別是，裝配過(guò)程的每一步怎樣影響其它步驟。在設(shè)計(jì)階段認(rèn)識(shí)到這些要求并將其集中完全優(yōu)化的裝配制造商掌握了成功的鑰匙。
裝配前元件
污染殘留物可以通過(guò)出現(xiàn)在裝配前元件和材料上而帶入裝配。如果不在裝配前從元件和板上去掉，則不能保證在后面可以去掉—特別是如果采用免洗技術(shù)。如果出現(xiàn)在高密度連接結(jié)構(gòu)內(nèi)，那情況可能更緊急，因?yàn)榧?xì)小的空隙很容易藏納污垢。低殘留、免洗焊接工藝的如何成功都直接依靠進(jìn)來(lái)的光板與所有元件的清潔度。
元件上經(jīng)常發(fā)現(xiàn)顆粒狀、油狀或片狀的非極性殘留物，而來(lái)自元件裝配時(shí)不完整清洗的極性殘留物，可能是上錫和助焊劑的殘留物。裝配前的元件來(lái)源必須保持一個(gè)清潔的標(biāo)準(zhǔn)。
裝配中遇到的污染
污染對(duì)裝配過(guò)程來(lái)說(shuō)不是外來(lái)的。對(duì)電鍍通孔和表面貼裝元件的日益增長(zhǎng)的關(guān)注是那些通常遇到的越來(lái)越緊的間隙。離板高度和引腳間距已穩(wěn)步縮小，線間間距也是一樣。另外，甚至采用現(xiàn)代制造工藝，也造成越來(lái)越頑固的殘留物。
殘留物由離子(極性)、非離子(非極性)和微細(xì)的污物組成。離子殘留物由助焊劑活性劑、殘留電鍍鹽和操作污物組成；非離子殘留物包括助焊劑、油、脂、熔化液體和游離材料中的已反應(yīng)的、非揮發(fā)性的殘留物。微小的殘留物由錫球或錫渣、操作污物、鉆孔或走線灰塵和空氣中的物體組成。
極性殘留物當(dāng)溶于水中時(shí)形成離子。例如，當(dāng)指紋藏納的鹽溶于水中，氯化鈉分子游離成正的納離子和負(fù)的氯離子。在離子狀態(tài)，NaCl增加水的導(dǎo)電性，可能引起電路中信號(hào)改變，開始電遷移，產(chǎn)生腐蝕。典型的極性殘留物來(lái)自電鍍和蝕刻材料，板或元件制造過(guò)程的化學(xué)物質(zhì)，水溶性錫助焊劑成分，來(lái)自松香或合成催化焊錫助焊劑的活性劑，助焊劑反應(yīng)產(chǎn)品，水溶性阻焊材料成分和來(lái)自手工處理的沉淀物。
非極性殘留物由那些當(dāng)溶于水時(shí)不形成離子的污染物質(zhì)組成。它們可能是喜水的或不喜水的(通常喜油)。吸濕的材料可能促使表面水膜的形成，從而造成表面電阻的降低。同樣，在適當(dāng)條件下，可能發(fā)生電遷移。不溶于水的非離子殘留物，由松香、合成樹脂、來(lái)自低殘留/免洗助焊劑配方的有機(jī)化合物、來(lái)自錫線助焊劑的增塑劑、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)品、油和脂、指紋油、元件上的釋放劑、不可溶的無(wú)機(jī)化學(xué)成分和錫膏的流變添加劑。
微細(xì)殘留物典型地要求機(jī)械能量將其去掉。常見的微細(xì)殘留物是來(lái)自灰塵中的硅酸材料、水解或氧化的松香、某些助焊劑反應(yīng)產(chǎn)品(一些白色殘留物)、硅質(zhì)脂/油、來(lái)自板層的玻璃纖維、阻焊材料的硅土和粘土填充劑、以及錫球和錫渣。
如果裝配制造商選擇免洗工藝，那么必須做到進(jìn)來(lái)的元件滿足所要求的清潔標(biāo)準(zhǔn)，板的處理用手套或手指套來(lái)完成，控制焊接過(guò)程以保證污染在較低水平。如果制定氮?dú)庾骱附舆^(guò)程的惰性處理，那必須實(shí)行更嚴(yán)格的過(guò)程控制。真正的免洗工藝的成本可能和焊后輕洗的差不多，因?yàn)樾碌墓潭ㄔO(shè)備的投入，加上氮?dú)獾南?。隨后的運(yùn)作，如線的綁接、芯片附著、檢查、焊接、返工/修理、測(cè)試、即時(shí)處理、儲(chǔ)存和裝配，都是包括在焊接運(yùn)作之內(nèi)完成的。如果裝配不尊照適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)，可靠產(chǎn)品所要求的清潔度水平可能會(huì)打折扣。
