为了确保电子元器件在极端气候条件下也能够长时间正常工作,业内通常对可靠性要求较高的产品进行涂覆处理。而有效的涂覆以极佳的表面条件为基础，因此涂覆前必须优先开展清洗工艺。

敷形涂覆（Conformal coating）

敷形涂覆是涂覆在电路板表面上薄薄的一层合成树脂或聚合物，它是目前最常用的焊后表面涂覆方式，又称为三防漆。它将敏感的电子元器件与恶劣的环境隔离开来，可大大改善电子产品的安全性和可靠性并延长产品的使用寿命。敷形涂覆可保护电路和元器件免受诸如潮湿、污染物、腐蚀、应力、冲击、机械震动与热循环等环境因素的影响，同时还可改善产品的机械强度及绝缘特性。

在敷形涂覆或封装前对组装件进行清洗能够进一步确保涂覆的粘合度及封装的可靠性。通过引入清洗工艺能够有效防止焊接过程中产生的桥接故障。为了确保组装件的清洁度满足涂覆要求，除了按照标准进行离子导电性测试以外、还需要分析线路之间是否由于污染物的存在而发生了不必要的桥接。相较于未经过清洗处理的生产工艺来说，在涂覆前引入一道具有针对性的清洗工艺不仅能够有效提升产品可靠性，而且能够极大程度地减低生产成本。

 免洗的风险和清洗的必要性

过去几年中，人们对电子组装件的清洗需求一直在稳步增长。一方面，免清洗处理工艺在数十年的实践中日益暴露出了一些弊端，尤其是在涂层组装件上。另一方面，由于那些性能高、可控性强、安全性好的的组装件的使用量在增加，用户对高压组件的强度和抗衰能力也提出了更加严格的要求。因此组装件生产商要想达到客户在气候可靠性和较长寿命上提出的高标准，应该考虑到免清洗处理工序中存在的潜在风险。

尽管免清洗技术在很多生产领域的应用都是有成效的。但是过去十年的实践表明，很多涂覆及封装组装件生产商更倾向于引入清洗处理技术。而恰恰清洗技术在节约成本、工艺表现、材料兼容性及使用安全性方面取得了一系列进步，所以清洗技术和免清洗技术各有所长，两者区别也值得我们深入探讨。

一般来说，在原材料加工成成品的后期阶段才去修复前期出现的故障，不仅要付出的更高的代价，也可能会错过选择最优工艺的时机。因此我们建议在产品的前期构想或设计阶段就引入清洗，并将其作为整个生产流程中一个重要步骤。毕竟选择清洗工艺与否往往由终端客户做出，所以到后期才引入清洗工序会存在很大风险。在市场竞争如此激烈的前提下，一旦因为工艺出现问题就可能会失去终端客户，公司很可能要承受巨大损失。但是如果有备无患地引入了系统化的清洗，那么很多成本都可能在无形之中被节省下来，这些成本可能关乎到采购、设计及生产等各个阶段。

敷形涂覆前，清洁度需要满足的相关标准

传统上来说，清洗过程的结果要依照IPC-A-610标准进行目测检验，因此在生产区域需要安装一台能放大10倍以上的光学设备。但是由于清洗工艺的不同，脱模剂、油脂或助焊剂层可能会留下许多又薄又看不见的残膜。甚至在极端情况下，不恰当的清洗工艺本身也会在组装件上留下肉眼看不到的吸附膜。这些残留物会阻碍涂覆进程，降低保护性涂层和模封料的粘着力。

为了确保在敷形涂覆或封装之前清洗工艺的质量，我们需要给清洁度标准作出明确规定。该清洁度标准不仅要符合ISO 9001规定的质量管理及流程化的相关要求，而且随着工艺的稳定性和质量可靠性愈加显现，还能高效优化清洗生产成本。

一般来说，涂覆过程中元器件表面最低清洁度标准由J-STD-001确定（行业最重要的组装件清洁度判断标准）。为了满足该标准的相关要求，必须完成以下检测：

• 使用放大倍数20-40的显微镜进行光学检测（按照IPC-A-610的相关标准进行）
• 树脂清洁度检测（三级元器件< 40 µg/cm²）
• 离子污染物测试(例如56 µg(NaCl)/cm²）
• 其他有机污染检测：极端气候条件测试之中及之后的表面绝缘电阻测试

表面清洁度的评估

当前市面上流行的离子污染度测试仪经常用对应的氯化钠当量来指示离子污染程度，并基于此判断元器件在终端条件下对抗极端气候的可靠性。该测试多是按照 IPC TM-650的测试标准，使用50%或75%的异丙醇水溶液完成。

当评估组装件表面的清洁度时，一般不会考虑那些贴装在线路板上元器件的几何形状和表面状况。离子导电性经过测试后，其数值仅仅具有参考作用。为了确定统计数据，建议对同类组装件取样3到5件测量并做数据分析。

还需要注意的是，离子导电性作为一个必要的变量，不能完全代表回流过程的典型情况。通常局部污染是十分普遍的。由于涂覆之前对清洁度有相关要求，那么低离子导电性就是一个不可或缺的前提。而常常发生的是吸湿性污染物不到几年就会因导致涂覆层剥离而使涂覆失效。另外，J-STD-001标准还要求组装件表面不存在有机化合物污染。

尤其是在免清洗助焊剂生产过程中，会经常在线路板表面形成超薄的不可见薄膜。无法用目检进行有效判断，即使用测量离子残留污染物的方法监测（氯化钠当量指示法），结果也不准确，另外，无法经济节约地使用扫描电镜或者HPLC得到。但是，一种简单快速的显色检测法（ZESTRON^® Flux Test）可以通过显色反应监测用于助焊剂活化剂的有机酸。这种方法不仅能监测助焊剂中活化剂残留，还能显示出残留分布情况。

表面清洁度检测手段

1. ZESTRON^® Flux Test

ZESTRON^® Flux Test借助显色反应可以清楚地将污染物的分布呈现出来，标识出助焊剂中的羧酸基型活化剂，对于离子污染度检测是非常重要的补充，有利于进行组件的可靠性快速评估。其优势有：（1）便捷易用；（2）更好评估组装件的（气候）可靠性；（3）优于离子污染度测试，且能有效监测到助焊剂残留物。

2. ZESTRON^® Resin Test

ZESTRON^® Resin Test借助于显色反应，可以在一定时间内从视觉上标识出树脂型残留物在电子组装件上的分布。在生产过程中即可以将导致涂覆材料粘附性下降的树脂型残留物进行位置定位，并通过清洗工艺将其消除。根据J-STD-001的相关标准，树脂型残留物总量应当严格控制在40 µg/cm²以下。其优势有：（1）快速简便的测试方法，无需长期培训；（2）无需特定的测试设备，因此无需额外占地、无需投资成本、随时随地使用；（3）成本低。

3. SIR测试

SIR (Surface Insulation Resistance)测试用于测试线路板表面的绝缘电阻。良好的表面绝缘电阻能够确保组装件电路的正常运行。助焊剂残留和导电性污染物会引起蠕变电流桥接而引起故障。在SIR测试中，梳型电路被存储在气候箱中，单个梳型结构之间的电阻值将被测量。因此能够对焊接后组装件表面的绝缘电阻进行判断。

除了以上三种检测方式，ZESTRON北亚区分析中心还配套FTIR红外光谱、IC离子色谱、C3局部离子污染度和技术清洁度等多种量化污染物的先进检测技术。根据J-STD-001的要求，要想实现批量生产的所有要求，涂覆前引入一道清洗工艺十分必要。不仅能清除污染物，还能增强涂覆层的粘着力，使后期涂覆剥落和开裂的风险降到最低。

清洗工艺的实施

手工清洗是清洗电子组装件最便捷的方式，但是这种办法却不能有效地确保涂覆层的粘合力。而使用清洗设备则可以保证清洗效果的持续稳定。因为设备清洗过程可以事先进行工艺参数确认，其清洗过程也能无限重复。在选择清洗工艺的过程中，需要考虑工艺与材料的搭配。为了使清洗工艺适应不同结构、不同材料和不同的目标残留物的其他相应要求，可以通过选择合适的清洗工艺（如：喷淋清洗、离心清洗、超声波清洗）来实现。

清洗剂的划分方式有多种，从技术上可以分为有机溶剂型、快速表面活性剂型和水基型。有机溶剂的优势在于其清洗效果佳、处理能力强，但是其可挥发性有机物含量（VOC）较高，且易燃易爆，所以只能用于防爆清洗设备。相比之下，水基型清洗剂经济、绿色、安全环保，所以更胜一筹。通常使用的表面活性剂无闪点、低VOC含量。但其劣势在于表面活性剂和污染物的永久结合以及活性剂会发生快速损耗。为了避免这些，要么在清洗槽中不断加入新鲜清洗剂，要么将清洗槽液体彻底更换。而这意味着成本增加、人力投入增大，还要对使用过的清洗剂进行适当处理。而即使处理了这些问题，由于活性剂仍有残留在基板表面的风险，后期涂覆处理中依然会遇到问题。

ZESTRON公司独家推出的MPC^®微相清洗剂是基于水基清洗技术的环保电子清洗剂，无闪点、低VOC含量。其独特之处在于其结合了传统溶剂型和表面活性剂型清洗剂两者的优点，同时摒弃了它们的缺点。MPC^®清洗剂产品由水和超强活性成分组成，在加热（和）或搅拌的条件下，实现双相混合，呈现乳液状。它能够去除电子制造过程中表面产生的各种有机和无机残留物。清洗剂将污染物从清洗对象表面剥离，再移至周围水相环境中，最终由过滤器去除。这些污染物颗粒不会溶解，能在微相边缘保持稳定，又能很容易从清洗剂中滤除。MPC^®清洗剂的特性使其不仅比溶剂和表面活性剂去除污染物更高效，而且低损耗，有自我再生能力。这就意味着其有较长的使用寿命。

结语

清洗工序的引入和清洁度的检测都是电子组件生产中不可缺少的两个部分。将两者并入生产工序中能大大提升工序可靠性，确保产品较长的使用寿命。越来越多的用户向那些专攻某些特定清洗问题的专家寻求技术援助，显现出客户对于清洗的可靠性要求越来越高。

ZESTRON技术中心拥有100多台来自世界领先设备制造商的清洗设备，可以帮助客户在一天内使用不同类型的清洗工艺开展免费的清洗测试。ZESTRON全球已积累3000多套清洗工艺成功案例，经验丰富的工艺工程师可以根据客户的产品特点、工艺要求、生产场地以及预算推荐出合适的整体解决方案。如果您正在考虑清洗设备的选型或是当前工艺需要优化，欢迎与ZESTRON取得联系，我们将竭诚为您提供专业的清洗解决方案！