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PCB生产中的清洁环节-质量把控指南

  • 2025-09-16 09:27:00
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PCB 生产是一个多工序、高精度的过程,从内层电路蚀刻到外层阻焊层涂覆,再到元件焊接,每个环节都会产生特定污染物。若清洁不及时或不彻底,这些污染物会随工序传递,最终导致成品 PCB 报废。今天,我们聚焦 PCB 生产的关键环节,解析每个环节的清洁目的、方法、质量标准及常见问题,带你看懂清洁如何成为生产中的 “质量防线”。

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首先,“内层电路蚀刻后清洁”—— 保障多层 PCB 的层间可靠性。内层电路是多层 PCB 的核心,蚀刻工艺(用化学药剂去除多余铜箔)后,PCB 表面会残留蚀刻液(如氯化铁、盐酸)和铜离子,若不清洁,叠层压合时会腐蚀相邻层的线路,导致层间短路。这一环节的清洁目标是 “去除蚀刻残留,确保表面铜箔无氧化”。



具体清洁流程为:先用 “喷淋式水基清洁”(清洁剂为弱碱性溶液,pH 值 8-9)冲洗 PCB 表面,去除蚀刻液残留;再用去离子水漂洗 2 次,每次 2 分钟,确保铜离子残留量 < 0.1μg/cm²;最后通过 “热风干燥”(温度 55℃,时间 10 分钟),防止铜箔氧化。清洁后需通过 “离子污染测试” 和 “外观检查”:离子污染度需 < 1.0μg/in²,铜箔表面应无斑点、变色(氧化会呈现暗褐色)。



某多层 PCB 厂商曾因蚀刻后清洁不彻底,导致一批 4 层 PCB 的层间短路率达 15%—— 拆解发现,内层铜箔表面残留的氯化铁腐蚀了相邻层的线路,形成微小导通点。后来厂商优化清洁流程,增加漂洗次数至 3 次,短路率降至 0.5% 以下。这一案例说明,内层清洁是多层 PCB 质量的 “第一道关卡”,绝不能忽视。



其次,“阻焊层涂覆前清洁”—— 确保阻焊层与 PCB 的附着力。阻焊层是 PCB 表面的绝缘涂层,涂覆前若 PCB 表面有油污、灰尘或氧化层,会导致阻焊层 “附着力不足”,后期使用中容易脱落,暴露线路引发短路。这一环节的清洁目标是 “去除表面杂质,增强阻焊层附着力”。



清洁方法需根据污染物类型选择:若为灰尘颗粒,用 “压缩空气吹扫”(压力 0.3-0.5MPa,距离 PCB 表面 10-15cm,避免压力过大吹伤线路);若为油污或氧化层,用 “等离子清洁”(氧气等离子体,功率 100W,时间 2 分钟),既能去除污染物,又能活化 PCB 表面,提升阻焊层附着力。清洁后需检测 “表面张力”——PCB 表面张力需≥38mN/m(低于此值,阻焊层易脱落),可通过 “达因笔” 测试:用 38mN/m 的达因笔在 PCB 表面划线,若线条连续无断裂,说明清洁合格。



某 PCB 厂商在阻焊层涂覆前,仅用压缩空气吹扫,未处理表面氧化层,导致一批工业 PCB 的阻焊层脱落率达 8%—— 用户使用中,脱落的阻焊层粉末进入连接器,引发设备停机。后来厂商增加等离子清洁环节,阻焊层脱落率降至 0.2%,完全符合工业设备的可靠性要求。



第三,“元件焊接后清洁”—— 去除助焊剂残留,防止焊点失效。SMT 或手工焊接后,PCB 表面会残留大量助焊剂(含松香、有机酸),这些残留若不清洁,会逐渐腐蚀焊盘和引脚,导致焊点接触电阻增大,甚至出现 “焊点脆化”(松香中的酸性物质会破坏焊锡的晶体结构)。这一环节的清洁目标是 “彻底去除助焊剂残留,确保焊点可靠性”。



批量生产中常用 “水基清洁”:将焊接后的 PCB 放入喷淋式清洁机,用 1:20 配比的水基清洁剂(含缓蚀剂)在 50℃下冲洗 8 分钟,再用去离子水漂洗 3 次,最后热风干燥。清洁后需通过 “焊点外观检查” 和 “离子污染测试”:焊点应无发白、氧化(正常焊点为光亮银白色),离子污染度 < 1.5μg/in²。



手工焊接或小批量 PCB 则常用 “溶剂清洁”:用异丙醇蘸取无尘布,轻轻擦拭焊点区域,注意避开怕溶剂的元件(如橡胶连接器、纸质电容)。某 DIY 电子工作室曾因手工焊接后未清洁助焊剂,导致制作的单片机模块在使用 1 个月后出现 “按键失灵”—— 拆解发现,助焊剂残留腐蚀了按键引脚的焊盘,导致接触不良。清洁并重新焊接后,模块恢复正常。



第四,“成品 PCB 出厂前清洁”—— 全面去除污染物,确保交付质量。成品 PCB 出厂前,需进行 “最终清洁”,去除生产过程中积累的各类污染物(如运输中的灰尘、检测时的指纹),同时检查前期清洁环节的遗漏。这一环节的清洁方法以 “温和、无损伤” 为原则,通常采用 “压缩空气吹扫 + 局部溶剂清洁”:先用压缩空气(压力 0.2MPa)吹扫 PCB 表面灰尘,再用异丙醇棉签清洁指纹、油污等局部污染物,最后用显微镜检查清洁效果。



成品清洁后的质量标准极为严格:外观上无可见污渍、纤维、颗粒;离子污染度 <0.8μg/in²;表面电阻> 10¹²Ω(确保绝缘性能)。某汽车电子厂商对成品 PCB 的清洁要求更高,还会进行 “高温高湿测试”(85℃、85% 湿度下放置 1000 小时),清洁合格的 PCB 在测试后,焊点失效概率 < 0.1%,完全满足汽车电子 “10 年使用寿命” 的要求。



值得注意的是,PCB 生产中的清洁 “不是越彻底越好”,过度清洁反而会损伤 PCB:比如反复等离子清洁会导致焊盘变薄;长时间水基清洁会腐蚀 PCB 基材。因此,每个清洁环节都需设定 “上限标准”,比如蚀刻后清洁的水基清洁时间不超过 10 分钟,焊接后溶剂清洁的擦拭次数不超过 3 次。



PCB 生产中的清洁是 “全流程质量把控” 的关键,每个环节的清洁都有明确目标和标准。只有严格执行清洁流程,才能减少污染物带来的隐患,确保成品 PCB 的可靠性与稳定性。