エレクトロニクスが好きな方、プリント基板を扱う仕事をしている方なら、プリント基板アセンブリにおけるクリーニングの重要性について耳にしたことがあるのではないでしょうか。しかし、なぜ洗浄がそれほど重要なのか、洗浄プロセスにはどのようなものがあるのか、本当にご存知でしょうか？それでは、その疑問にお答えしましょう。
クリーニングが重要な理由
PCBは現代の電子機器の基幹です。PCBを確実に動作させ、長持ちさせるためには、クリーンである必要があります。製造中、あらゆる種類の汚染物質がPCBに付着する可能性があります。フラックス残渣、ほこり、油、フィンジrprintsなどです。これらの汚染物質を除去しないと、腐食、電気的ショート、さらにはデvice故障などの大きな問題を引き起こす可能性があります。クリーニングは、PCBがプロフェッショナルに見え、適切に機能することを保証します。
汚染源
汚染はさまざまな場所からもたらされる。むき出しのプリント基板には、製造工程からの残留物があるかもしれません。はんだ付けでは、フラックス残渣やはんだボールが発生します。PCBを扱うと、油やフィンジrprintsが残ることがあります。製造環境でも、ほこりや破片が発生する可能性があります。イオン性および非イオン性の汚染物質は特に厄介です。イオン性汚染物質は水分の存在下で導電性となり、樹枝状突起の成長や腐食などの問題を引き起こす可能性があります。
組み立て前のクリーニング
組み立てを始める前に、裸のプリント基板をきれいにするのがよい。目視検査で明らかなゴミを見つけることができる。より強力な汚染物質に対しては、超音波洗浄やイソプロピルアルコール（IPA）のような溶剤による拭き取りなどの方法を使用できます。組み立て前のクリーニングを適切に行うことで、部品配置やはんだ付けの際に汚染物質が閉じ込められるのを防ぐことができます。
組立後の洗浄工程
PCBに部品を実装し、はんだ付けした後、多くの場合、包括的な洗浄プロセスが必要になります。一般的な方法をいくつか紹介しよう：
水性洗浄
この方法は、洗剤や界面活性剤入りの水溶液を使用する。水溶性フラックスの残留物やイオン性コンタミの除去に効果的である。このプロセスは、バッチ処理でも、大量生産用のインライン処理でも可能である。環境にやさしいが、水質管理と乾燥に注意が必要。
半水洗浄
有機溶剤と水を組み合わせたもの。いくつかの無洗浄タイプを含む、より幅広いフラックス残渣に適している。溶剤洗浄の後、水洗いを行う。効果的ではあるが、工程が複雑になり、廃水処理が必要になる。
溶剤洗浄
この方法は、汚染物質を溶解して除去するために、有機溶剤に完全に依存している。湿気に敏感な部品や特定のフラックス残渣に適している。一般的な溶剤には、IPA、アセトン、炭化水素系溶剤などがある。多くの溶剤には引火性や毒性があるため、安全性が大きな懸念事項である。
その他の特殊な方法
超音波洗浄は、高周波の音波を使用して汚染物質の除去を強化します。気相洗浄では、気化した洗浄剤がPCB上で凝縮します。手作業によるクリーニングは、少量の作業には簡単です。イオン化空気洗浄は、緩い粒子やほこりを除去します。
有鉛および鉛フリーアセンブリの考慮事項
leadフリーはんだへの移行は、新たな課題をもたらしました。鉛フリーのフラックスは除去が難しく、代替洗浄剤やより強力な方法が必要になる場合があります。高信頼性アプリケーションでは、長期的な信頼性を確保するために、無洗浄フラックス残渣もしばしば除去されます。
無洗浄フラックス・プロセスにおける洗浄の役割
無洗浄フラックスは、非導電性かつ非腐食性の残留物を残すように設計されています。しかし、航空宇宙、軍事、自動車などの特定の用途では、これらの残留物を除去することが賢明です。これらの残留物は水分を吸収する可能性があり、leadは時間の経過とともに問題を引き起こす可能性があります。溶剤洗浄や超音波洗浄のような洗浄方法は、このプrposeに使用することができます。
メリットとデメリット
それぞれの洗浄方法には長所と短所がある。水系洗浄は効果的で環境に優しいが、フラックスの種類によっては合わない場合もある。半水系洗浄は、より幅広い汚染物質に対応できるが、より複雑である。溶剤洗浄は汎用性が高いが、安全性と環境への懸念がある。選択は、フラックスの種類、部品の感度、生産量、コストなどの要因に依存する。
| 洗浄方法 | メリット | デメリット |
| 水性洗浄 | 水溶性フラックスやイオン性コンタミに効果的；環境に優しい水性溶液；オペレーターに比較的安全；プロセスウィンドウが広い；費用対効果が高い。 | すべての種類のフラックス、特にロジンベースのフラックスと一部の無洗浄フラックスには適さない。 |
| 半水洗浄 | 強靭なフラックスや一部の無洗浄タイプを含む、より幅広いフラックス残渣に効果的。極性および非極性の汚染物質の両方に対応可能。一部の溶剤洗浄剤に比べて揮発性が低いため、閉鎖環境での洗浄が不要な場合がある。 | 溶剤洗浄の後に水洗いが必要で、工程が複雑になる。溶剤が存在するため、廃水処理が必要である。 |
| 溶剤洗浄 | 水溶性フラックスと無洗浄フラックスの残渣の両方に有効である。 | 溶剤の多くは可燃性または有毒であるため、厳密な安全手順、換気、PPEが必要である。溶剤の廃棄やVOC排出に関する環境への懸念がある。 |
| 超音波洗浄 | 高密度に充填されたPCBや手の届きにくい場所のクリーニングに効果的。 | 敏感な部品にダメージを与えないよう、超音波の出力と周波数を注意深く制御する必要がある。他の方法と比べ、あらゆる種類の残留物に効果があるとは限らない。プリント基板を洗浄液に浸す必要があり、すべての部品に適しているとは限らない。 |
| 気相洗浄 | 特に複雑なアセンブリーに対して、徹底的な洗浄を提供。気化した溶剤は、小さなクレームviceにも届く。溶剤のリサイクルにより、環境に優しい。 | 特殊な設備が必要。洗浄剤は気化に適したものに限られる。 |
| マニュアル・クリーニング | IPAのような特定の洗浄剤を使用する場合、人体や環境への毒性は低い。 | 時間がかかり、大量ロットには最適でない可能性がある。作業者によって一貫性が異なる可能性がある。部品の下や非常に狭いスペースの洗浄には効果がない可能性がある。 |
| イオン・エア・クリーニング | 緩いほこりやパーティクルを素早く効果的に除去する。 | 液体ベースの洗浄方法より完全性が劣る。フラックスなどの固着した残留物の除去には効果的でない。 |
結論
PCBアセンブリにおけるクリーニングは、電子デバイスの信頼性、性能、寿命に直接影響する重要なステップです。適切な方法を選択するためには、様々な洗浄プロセスとそのトレードオフを理解することが不可欠です。無洗浄フラックスはコストと時間を節約できる可能性がありますが、最小限の残留物であっても除去することが多くのアプリケーションにとって重要であることに変わりはありません。利用可能な技術を慎重に評価することで、メーカーは高品質で信頼性の高い電子アセンブリを確保することができます。
よくある質問
- 無洗浄フラックスを使えば、洗浄を省略できますか？ 無洗浄フラックスは残留物を最小限に抑えるように設計されているが、長期的な潜在的問題を防ぐため、信頼性の高い用途では洗浄を推奨している。
- 高密度プリント基板に最適な洗浄方法は？ 超音波洗浄は、キャビテーションによって洗浄しにくい部分にも到達できるため、高密度に充填されたPCBに特に効果的です。
- 環境に配慮した清掃方法はありますか？ はい、水性洗浄は水溶液を使用し、環境に優しいとされています。一部の気相法洗浄剤もリサイクル可能です。
- 自分の用途に合った洗浄方法を選ぶには？ フラックスの種類、部品の感度、生産量、コスト、環境規制などの要因を考慮する。それぞれの方法には長所と短所がある。
- 不適切なクリーニングはPCBにダメージを与えますか？ はい、不適切なクリーニングは湿気を閉じ込め、繊細な部品を損傷し、信頼性に影響を与える残留物を残す可能性があります。適切な手順に従い、適切な洗浄剤を使用することが重要です。
