Was verursacht Flussmittelrückstände auf PCB-Baugruppen, wann Reinigung erforderlich ist, wie man einen Reinigungsprozess auswählt und wie man Sauberkeit überprüft.
DurchAdministratorFlussmittelrückstände auf einer PCB-Baugruppe sind das Material, das nach der Erfüllung der Funktion des Flussmittels in Lötpaste oder separat aufgetragenem flüssigen, gelartigen oder Drahtflussmittel während des Lötens übrig bleibt.
Flux entfernt Oberflächenoxide, verbessert das Löten und hilft, dass das geschmolzene Lot eine zuverlässige Verbindung bildet. Nach dem Reflow, Wellenlöten, selektiven Löten oder Handlöten kann ein Teil des Fluxes verdampfen oder reagieren, während Harze, Aktivatoren, Salze und andere Reaktionsprodukte auf der Baugruppe bleiben können.
In der alltäglichen Suchsprache wird dies oft als „Fluxrückstände auf einer PCB“ bezeichnet. Technisch betrachtet ist das Werkstück, nachdem die Komponenten montiert und gelötet wurden, eine PCBA.
Fluxrückstände sind nicht automatisch ein Mangel, und jede PCBA erfordert nicht unbedingt eine Reinigung. Die Entscheidung hängt von der Chemie des Fluxes, dem Lötprozess, dem Aufbau-Design, der Betriebsumgebung, den elektrischen Anforderungen, dem Beschichtungsprozess und den Reinigungsspezifikationen des Kunden ab.
Die Zusammensetzung variiert zwischen Lötpastan und flüssigen, gelartigen oder Drahtfluxen. Zu den häufigen Rückstandsbestandteilen gehören:
Die Rückstände können klar, bernsteinfarben, braun, weiß, klebrig, pudrig, glänzend oder glasartig erscheinen. Das Aussehen allein kann nicht bestimmen, ob es elektrisch aktiv, korrosiv oder akzeptabel ist.
Lötpaste enthält Lötlegierungs-Partikel und Flux. Während des Reflows aktiviert sich der Flux, entfernt Oxide und unterstützt das Löten. Harz und Reaktionsprodukte können sich um Bauteilanschlüsse, Lötverbindungen und unter Bauteilen mit niedrigem Standfuß angesammeln.
Flüssiger Flux wird auf die Lötseite aufgetragen, bevor die PCBA in die Vorheiz- und Lötwellenabschnitte eintritt. Übermäßiger Flux, unzureichendes Vorheizen oder schlechte Prozesskontrolle können sichtbare Rückstände auf der Lötseite hinterlassen.
Selektives Löten trägt Flussmittel an programmierten THT-Standorten auf, bevor das Vorheizen und das Mini-Wellenlöten erfolgt. Rückstände können um Steckverbinder, Klemmen, Relais und andere Durchkontaktierungen verbleiben.
Manuelles Löten und die Nachbearbeitung von Bauteilen können konzentrierte Rückstände um reparierte Verbindungen herum einführen. Wiederholte Flussmittelausbringung und mehrere Heizzyklen können die verbleibenden Rückstände schwieriger zu entfernen machen.
Sichtbare Flussmittelrückstände sind Materialien, die um Lötverbindungen oder auf der PCBA-Oberfläche sichtbar sind. Ionische Kontamination besteht aus mobilen ionischen Spezies, die möglicherweise auf der Platine verbleiben, selbst wenn sie sauber aussieht.
Eine visuell saubere PCBA kann dennoch messbare ionische Kontamination enthalten. Eine PCBA mit sichtbaren Harzrückständen kann trotzdem bestimmte Anforderungen an die elektrische Sauberkeit erfüllen.
Das erforderliche Ergebnis muss daher definiert werden, bevor ein Reinigungsverfahren ausgewählt wird.
Feuchtigkeit kann mit mobiler ionischer Kontamination interagieren und den Oberflächenisulationswiderstand zwischen Leitern verringern. Dies kann zu Leckströmen oder instabilem Verhalten in hochimpedanten Schaltungen beitragen.
Wenn Feuchtigkeit, ionische Kontamination und ein elektrisches Potenzial zusammen vorhanden sind, können Metallionen zwischen Leitern migrieren. Unter geeigneten Bedingungen kann sich dendritisches Wachstum entwickeln und einen unbeabsichtigten leitenden Pfad schaffen.
Flussmittelrückstände führen nicht automatisch zur elektrochemischen Migration. Das Risiko hängt von der Rückstandschemie, dem Abstand, der Spannung, der Luftfeuchtigkeit, der Temperatur und der Expositionsdauer ab.
Aggressive oder unvollständig aktivierte Rückstände können zur Korrosion von exponierten Leitern, Bauteilanschlüssen oder gelöteten Verbindungen beitragen. Rückstände, die unter Bauteilen mit niedrigem Abstand eingeschlossen sind, können besonders schwer zu inspizieren und zu reinigen sein.
Kontamination unter der konformen Beschichtung kann die Haftung der Beschichtung beeinträchtigen, ungleichmäßige Abdeckung erzeugen oder Rückstände gegen die Baugruppe einschließen.
Eine konforme Beschichtung sollte nicht als Ersatz für einen qualifizierten Reinigungsprozess betrachtet werden. Der Zustand der PCBA-Oberfläche muss die Anforderungen des Beschichtungsanbieters erfüllen, bevor eine Beschichtung erfolgt.
DEZ bietet einen separaten Leitfaden zu No-Clean-Flussmittel und konformer Beschichtung.
Flussmittel auf Testpads können die In-Circuit-Tests oder funktionalen Testsonden stören. Rückstände können den Kontaktwiderstand erhöhen, inkonsistente Messwerte erzeugen oder auf die Testvorrichtung übertragen werden.
Dunkle oder klebrige Rückstände können die Inspektion der Lötverbindungen behindern. Weiße Rückstände nach der Reinigung können auf unvollständige Entfernung, Wiederablagerung, inkompatible Chemie, kontaminiertes Spülwasser oder Reaktionsprodukte hinweisen.
Die Farbe allein kann die Ursache nicht bestätigen. Flussmitteltyp, Reinigungschemie, Qualität des Spülwassers und Trocknungsbedingungen müssen gemeinsam überprüft werden.
Flussmittelrückstände sollten entfernt werden, wenn die Produktspezifikation, der qualifizierte Herstellungsprozess oder der nachgelagerte Betrieb eine saubere Oberfläche erfordert.
Typische Bedingungen sind:
Wasserlösliche und organische Säure-Flussmittelrückstände erfordern normalerweise einen validierten Reinigungsprozess nach dem Löten. Das Reinigungsintervall und die Chemie sollten den technischen Anforderungen des Flussmittelanbieters folgen.
Reinigung kann erforderlich sein, wenn Rückstände die Haftung der Beschichtung, die Abdeckung oder das Langzeitverhalten beeinträchtigen könnten. Die Verträglichkeitstests sollten das Flussmittel, den Reinigungsprozess, die Beschichtung und die tatsächlichen Montage-Materialien einbeziehen.
Hochimpedanz-, Hochspannungs- und Feinstift-Schaltungen erfordern möglicherweise eine engere Kontrolle der ionischen Kontamination, da kleine Leckströme den Betrieb beeinträchtigen können.
PCBAs, die Feuchtigkeit, Kondensation, Verschmutzung, Salz, Temperaturwechsel oder Außenbedingungen ausgesetzt waren, benötigen möglicherweise eine Reinigung und messbare Prozessvalidierung.
Allein der Branchenname bestimmt nicht, ob eine Reinigung erforderlich ist. Die Umgebung des Produkts und die Zuverlässigkeitsanforderung sind entscheidend.
Übermäßiges Flussmittel, unzureichendes Vorheizen, ein ungeeignetes Temperaturprofil oder wiederholte Nachbearbeitung können aktive oder schwierig zu entfernende Rückstände hinterlassen.
Das Reinigen der Platine korrigiert keinen instabilen Lötprozess. Das Volumen des Flussmittels, die Vorheizung und die Lötparameter müssen ebenfalls korrigiert werden.
Reinigung kann erforderlich sein, bevor elektrische Prüfungen, Klebeverbindungen, Unterfüllungen, Verguss, Etikettierung, Markierung oder eine andere oberflächensensitive Operation durchgeführt werden.
Kundenskizzen und Prozessspezifikationen können die Reinigungsmethode, Prüfmethode, Entnahmefrequenz und Akzeptanzgrenze definieren. Diese Anforderungen haben Vorrang vor dem reinen Erscheinungsbild.
Es gibt kein Reinigungsmittel oder Maschine, die jedes Flussmittel von jeder PCBA entfernt.
Der vollständigste Prozess ist derjenige, der für die tatsächliche Flussmittelchemie, die Komponentenmaterialien, die Platinengeometrie, das Produktionsvolumen und das erforderliche Sauberkeitsergebnis qualifiziert ist.
Aufzeichnung:
Frische Rückstände lassen sich oft einfacher entfernen als Rückstände, die gealtert sind oder zusätzliche Heizzyklen durchlaufen haben.
Bestimmen Sie, ob der Prozess Folgendes erreichen muss:
Eine Maschine, die nur für sichtbare Bürstenreinigung ausgewählt wurde, sollte nicht erwarten, eine vollständige wässrige Reinigung und kontrolliertes DI-Wasser-Abspülen durchzuführen.
Die Bürstenreinigung eignet sich für zugängliche Lötseitenrückstände und lose Lötperlen nach Wellen- oder selektivem Löten.
Sie soll nicht die gesamte Baugruppe reinigen, jedes Gebiet unter Komponenten erreichen oder ein kontrolliertes DI-Wasser-Abspülen bereitstellen.
Offline-Batch-Reinigungsprozesse reinigen mehrere kompatible PCBAs in einem Korb. Ein qualifizierter Prozess kann chemisches Sprühwaschen, DI-Wasser-Spülen und Heißlufttrocknung kombinieren.
Dieses Format eignet sich für Hochmischproduktionen, häufige Produktwechsel und Fabriken, die keine ständig verbundenen Reinigungsanlagen benötigen.
Inline-äquatische Reinigung überträgt PCBAs kontinuierlich durch chemisches Waschen, DI-Wasser-Spülen und Heißlufttrocknung.
Es ist geeignet für wiederholte Produkte und Produktionsvolumina, die kontinuierliche Förderprozesse rechtfertigen.
Manuelle Reinigung kann für lokale Nacharbeiten und Aufgaben mit niedrigem Volumen verwendet werden. Das bloße Lösen von Flussmittel mit IPA und das Verdampfen der Flüssigkeit kann jedoch gelöste Kontamination verbreiten und sie anderswo wieder ablagern.
Ein kontrollierter manueller Prozess muss kompatible Chemie, saubere Werkzeuge, Absaugung mit fusselfreiem Absorptionsmaterial und angemessene Trocknung verwenden.
Ultraschallreinigung sollte nicht auf bestückten Baugruppen angewendet werden, ohne die Kompatibilität von Bauteilen und Materialien zu bestätigen. MEMS-Geräte, Mikrofone, Kristalle, Sensoren, Transformatoren, Spulen, piezoelektrische Bauteile und Bereiche mit eingeschlossener Flüssigkeit benötigen möglicherweise eine besondere Bewertung.
Das Hauptreinigungsmittel löst oder entfernt die kompatiblen Flussmittelrückstände.
DI-Wasser wird nach dem Waschen verwendet, um gelöste Kontamination und verbleibendes Reinigungsmittel zu entfernen. DI-Wasser ist nicht automatisch die primäre Chemie zur Flussmittelentfernung.
Die Trocknungsphase muss Feuchtigkeit aus den Zwischenräumen der Bauteile, den Anschlüssen und anderen Rückhaltebereichen entfernen. Eine Oberfläche, die sich trocken anfühlt, kann dennoch unter niedrigstehenden Komponenten Flüssigkeit zurückhalten.
Vor der endgültigen Maschinenwahl verarbeiten Sie Platinen mit den tatsächlichen Flussmittelrückständen. Bewerten Sie:
DEZ PCBA-Reinigungsmaschinen und Trockeneis-Reinigungsmaschine Abdeckende zugängliche einseitige Bürstenreinigung, Offline-Batch-Wasserreinigung und kontinuierliche Inline-Wasserreinigung.
| Produktionsproblem | Empfohlene DEZ-Ausrüstung | Wichtige Daten und Prozessgrenzen |
|---|---|---|
| Sichtbare Flussmittelrückstände und lose Lötperlen auf einer zugänglichen Lötseite | Automatische einseitige PCBA-Reinigungsmaschine – DEZ-C758 | Unterstützt PCBA-Breiten von 50–300 mm und Komponentenhöhen bis zu 135 mm. Die einstellbare Fördergeschwindigkeit liegt bei 0,05–1,8 m/min. Eine Ø100 mm Applikationsrolle trägt das Reinigungsmittel vor dem multidirektionalen Nassbürsten, Trockenbürsten und Fächertrocknen auf. |
| Automatische Bürstenreinigung für PCBAs bis zu 300 × 300 mm | Automatische PCBA Bürstenreinigungsmaschine – DEZ-C760 | Bearbeitet eine zugängliche Lötseite. Benötigt eine Platinenkante von mindestens 1,5 mm. Verwendet ein alkoholbasiertes PCBA-Reinigungsfluid, eine 360 mm Rotationsbürste und zwei Rollenbürsten. Die Fördergeschwindigkeit ist von 0,05 bis 1,8 m/min einstellbar. |
| Hochmischige Offline-Reinigung mit vollständigem Waschen, Spülen und Trocknen | Offline PCBA-Reinigungsmaschine zur Losen Entfernung von Flussmittel – DEZ-C743 | Verwendet einen Doppel-Layer-Korb von 610 × 560 × 100 mm mit einer maximalen Batchbeladung von 10 kg. Der Prozess umfasst heißes Spritzwaschen, DI-Wasser-Spülen und Heißlufttrocknen. Die Waschtemperatur beträgt 25–75°C, die maximale Trocknungstemperatur 99°C und die erforderliche DI-Wasser-Widerstandsfähigkeit liegt über 15 MΩ·cm. |
| Kontinuierliche Wasserreinigung nach Reflow-, Wellen- oder selektivem Löten | Inline-Wasserbasierte PCBA-Reinigungsmaschine – DEZ-C1360 | Unterstützt Produktbreiten von 50–500 mm auf einem 500 mm SUS316-Maschentransportband. Die Fördergeschwindigkeit ist bis zu 1000 mm/min einstellbar. Es führt chemisches Waschen, DI-Wasser-Spülen und zweizone Heißlufttrocknen durch. Die erforderliche DI-Wasser-Widerstandsfähigkeit liegt über 15 MΩ·cm. |
| Feststehender Arbeitsplatz zur lokalen Reinigung von PCBA-Fluss und Nacharbeitsrückständen | PCBA Trockeneisreinigungsmaschine – DEZ-C7310 | Reinigt freiliegende Lötstellen, Bauteilanschlüsse, Steckverbinder und reparierte Bereiche. Der einstellbare Druck liegt bei 0,1–0,8 MPa, die Trockeneiszufuhr bei 0,1–0,6 kg/min und das Trichtervolumen bei 5–10 kg. Das freistehende System enthält eine Absaugung für gelöste Verunreinigungen. |
| Wiederholte wasserlose Reinigung in die Produktion integriert | Inline-Trockeneis-Reinigungsmaschine – DEZ-C7320 | Unterstützt eine maximale Reinigungsfläche von 400 × 350 mm. Die Trockeneiszufuhr ist einstellbar von 0,1 bis 0,6 kg/min, mit einstellbarem Druck von 0,1–0,8 MPa. Das geschlossene System benötigt keine Wasserwäsche oder Heißlufttrocknungsphase. |
Die Kategorie der PCB-Reinigungsmaschinen bedeckt die Entfernung von trockenen Partikeln von nackten PCBs vor dem Drucken. Flussmittelrückstände nach dem Löten erfordern Geräte aus der Kategorie der PCBA-Reinigung. Die aktuellen DEZ-Produktspezifikationen bestätigen diese unterschiedlichen Prozessgrenzen.
Ein Ergebnis von Flussmittelrückständen ist nur dann akzeptabel, wenn es ein definiertes Kriterium erfüllt.
Es gibt kein universelles visuelles Erscheinungsbild oder eine einzelne ionische Zahl, die beweist, dass jede PCBA für jede Anwendung geeignet ist.
Eine visuelle Inspektion kann identifizieren:
Eine visuelle Inspektion kann nicht nachweisen, dass ionische Kontamination entfernt wurde.
ROSE steht für die Leitfähigkeit des Lösungsmittel-Extrakts. Die Methode extrahiert ionisierbare Kontamination aus der Baugruppe und berichtet ein Gesamtergebnis, das üblicherweise als Äquivalent zu Natriumchlorid ausgedrückt wird.
ROSE ist nützlich, um zu überwachen, ob ein qualifizierter Produktionsprozess innerhalb seiner festgelegten Kontrollgrenzen bleibt. Es identifiziert keine einzelnen ionischen Spezies oder zeigt deren genaue Lage.
Die IPC-TM-650 Methode 2.3.25D beschreibt ROSE ausdrücklich als Prozesskontrollwerkzeug und erklärt, dass es die Zuverlässigkeit nicht vorhersagt.
Die Ionenchromatographie kann spezifische ionische Spezies identifizieren und quantifizieren, die aus der Baugruppe extrahiert wurden. Sie ist nützlich, um die Quelle der Kontamination zu untersuchen und die Ergebnisse des Reinigungsprozesses zu vergleichen.
Der Extraktionsort und die Methode sind wichtig. Ein Gesamtergebnis für die gesamte Platine zeigt möglicherweise keine konzentrierte Rückstandsansammlung unter einem bestimmten Bauteil mit geringem Abstand.
Die SIR-Prüfung bewertet den elektrischen Widerstand unter definierten Temperatur-, Feuchtigkeits- und Bias-Bedingungen. Sie kann die Validierung eines Flussmittels, eines Löt- und Reinigungsprozesses unterstützen, wenn die elektrische Zuverlässigkeit das Hauptanliegen ist.
SIR ist nicht austauschbar mit einer visuellen Inspektion oder einem bulk-ionischen Test.
Abhängig vom Produkt können zusätzliche Prüfungen Folgendes umfassen:
Mögliche Ursachen sind:
Der Wechsel zu einem stärkeren Reiniger ohne Verträglichkeitstests kann Markierungen, Kunststoffe, Beschichtungen, Klebstoffe oder andere Montagematerialien beschädigen.
Die korrekte Untersuchung vergleicht das ursprüngliche Flussmittel, die Konzentration des Reinigungsmittels, die Waschtemperatur, die mechanische Wirkung, die Qualität des Spülwassers, den Trocknungsprozess und den Standort der Rückstände.
Eine wiederholbare Qualifizierung sollte tatsächliche Produktions-PCBAs mit repräsentativen Rückständen verwenden.
Dokumentieren Sie das Flussmittel, die Lötlegierung, die Lötmethode, das thermische Profil, das Alter der Rückstände, die Abmessungen der Platine, das Bauteillayout und das erforderliche Reinheitsergebnis.
Untersuchen und testen Sie repräsentative ungepflegte Baugruppen. Dokumentieren Sie sichtbare Rückstände und die ausgewählten Reinheitsmessungen.
Testen Sie den vorgesehenen Pinsel-, Batch- oder Inline-Prozess unter Verwendung kompatibler Chemie und kontrollierter Parameter.
Überprüfen Sie zugängliche Oberflächen, Bereiche unter Bauteilen, Anschlüsse, Markierungen, Kunststoffe, Etiketten und alle Beschichtungs- oder Klebeflächen.
Bewerten Sie die Qualität des Spülwassers, die Übertragung des Reinigungsmittels, die eingeschlossene Flüssigkeit und die Rückstände, die nach dem Trocknen erscheinen.
Definieren Sie die genehmigte Chemiekonzentration, Temperatur, Zeit, Sprüh- oder Pinselparameter, Anforderungen an das Spülwasser, Trocknungseinstellungen, Grenzen für die Badpflege und Testfrequenz.
Einige Rückstände enthalten mobile ionische Materialien, die zu Leckagen beitragen können, wenn Feuchtigkeit und elektrische Spannung vorhanden sind.
Richtig ausgewählter und verarbeiteter No-Clean-Flussmittel kann auf qualifizierten Baugruppen verbleiben. Das Risiko steigt, wenn zu viel Flussmittel aufgetragen wird, der Rückstand nicht vollständig wärmeaktiviert ist, Feuchtigkeit vorhanden ist oder das Produkt außerhalb der qualifizierten Bedingungen betrieben wird.
IPA kann einige Flussmittel lösen, ist jedoch nicht für jede Formulierung effektiv. Wenn kontaminiertes IPA auf der Platine verdampft, kann der gelöste Rückstand umverteilt anstatt entfernt werden. Bestätigen Sie das Reinigungsmittel mit dem Flussmittellieferanten und validieren Sie den vollständigen Entfernung- und Trocknungsprozess.
DI-Wasser kann kompatible wasserlösliche Verunreinigungen entfernen, löst jedoch nicht jedes Kolophonium, Harz oder No-Clean-Rückstände. Viele wässrige Prozesse erfordern ein kompatibles Reinigungsmittel, gefolgt von einer DI-Wasser-Spülung.
Reinigen Sie innerhalb des qualifizierten Prozessintervalls. Rückstände, die gealtert, verhärtet oder durch zusätzliche thermische Zyklen gegangen sind, benötigen möglicherweise mehr Zeit, Temperatur oder chemische Einwirkung.
Nein. Die DEZ-C753S ist eine trockene, doppelseitige Reinigungsmaschine für Staub, Fasern und lose Teilchen auf unbeschichteten PCBs vor dem Drucken von Lötpaste.
DEZ kann bewerten, ob die Anwendung zugängliche Trockeneisreinigung, offline Batch-wässrige Reinigung oder kontinuierliche Inline-Reinigung erfordert.
Erforschen Sie die vollständigen Reinigung der PCBA-Flussmittel und ionischen Verunreinigungen oder ansehen alle DEZ SMT-Geräte.
