PCBアセンブリ上のフラックス残留物は、ハンダペーストに含まれるフラックスや別途適用された液体、ゲルまたはワイヤーフラックスがハンダ付け中に機能を果たした後に残る材料です。

フラックスは表面酸化物を除去し、ハンダの濡れ性を向上させ、溶融ハンダが信頼性のある接合部を形成するのを助けます。リフロー後、波状はんだ付け, 選択的はんだ付けまたは手動はんだ付けでは、フラックスの一部が蒸発したり反応したりすることがありますが、樹脂、活性剤、塩類やその他の反応生成物がアセンブリ上に残ることがあります。

日常的な検索用語では、これはしばしば「PCB上のフラックス残留物」と呼ばれます。技術的には、コンポーネントが組み立てられ、はんだ付けされると、作業物はPCBAになります。

フラックス残留物は自動的に欠陥ではなく、すべてのPCBAが自動的にクリーニングを必要とするわけではありません。その決定は、フラックス化学、はんだ付けプロセス、アセンブリ設計、運用環境、電気的要件、コーティングプロセス、顧客の清浄度仕様に依存します。

フラックス残留物は何でできていますか？

組成ははんだペーストや液体、ゲル、ワイヤーフラックスごとに異なります。一般的な残留物の成分は以下の通りです：

フィルム形成材料として使用されるロジン、改良ロジンまたは合成樹脂
金属酸化物を除去するために使用される有機酸活性剤およびその他の化学物質
はんだ付け中に形成された金属塩および反応生成物
高沸点キャリアと完全に蒸発しない添加物
残留物に閉じ込められた半田粒子、ほこり、および生産汚染
不完全な洗浄または洗浄プロセスによって残された洗浄剤の残留物

残留物は透明、アンバー、茶色、白、粘着性、粉状、光沢またはガラスのように見えることがあります。外観だけでは、電気的に活性か腐食性か、または許容されるかどうかを判断できません。

フラックス残留物はどこから来るのですか？

リフローはんだ付け

半田ペーストは、半田合金粒子とフラックスを含んでいます。リフロー中にフラックスが活性化され、酸化物を除去し、半田の濡れ性をサポートします。樹脂と反応生成物は、部品リード、半田接合部、および低スタンドオフパッケージの下に残ることがあります。

波状はんだ付け

液体フラックスは、PCBAが予熱および半田波セクションに入る前に、半田側に適用されます。過剰なフラックス、不十分な予熱、またはプロセス制御の不備があると、半田側に目に見える残留物が残ることがあります。

選択はんだ付け

選択的半田付けでは、予熱およびミニ波半田付けの前にプログラムされたTHT位置にフラックスが適用されます。残留物はコネクタ、端子、リレー、および他のスルーホール接合部の周りに残ることがあります。

手動はんだ付けと再作業

手動半田付けおよび部品の再作業は、修理された接合部の周りに集中した残留物を導入する可能性があります。繰り返しのフラックス適用と複数の加熱サイクルにより、残った残留物が除去しにくくなる場合があります。

可視フラックス残留物とイオン汚染は異なります

目に見えるフラックス残留物は、半田接合部やPCBA表面の周りに見える物質です。イオン汚染は、基板上に残る可能性のある可動イオン種から成ります，即使基板が清浄に見えても。

視覚的に清浄なPCBAでも、測定可能なイオン汚染が含まれている可能性があります。目に見える樹脂残留物があるPCBAでも、特定の電気的清浄度要件を満たすことがあります。

したがって、洗浄プロセスを選択する前に、必要な結果を定義する必要があります。

なぜフラックス残留物が問題になるのですか？

表面絶縁抵抗の低下

湿気は可動イオン汚染と相互作用し、導体間の表面絶縁抵抗を低下させる可能性があります。これにより、高インピーダンス回路における漏れ電流や不安定な動作が引き起こされることがあります。

電気化学的移動

湿気、イオン汚染、電位が同時に存在する場合、金属イオンが導体間を移動する可能性があります。適切な条件下では、樹状成長が発生し、意図しない導電パスを作成することがあります。

フラックス残留物は、自動的に電気化学的移動を引き起こすわけではありません。そのリスクは、残留物の化学組成、間隔、電圧、湿度、温度、露光時間に依存します。

腐食

攻撃的または不完全に活性化された残留物は、露出した導体、部品の端子、またははんだ付けされた接続の腐食を助長する可能性があります。低スタンドオフ部品の下に閉じ込められた残留物は、特に検査と清掃が難しいことがあります。

コンフォーマルコーティングの問題

コンクリートコーティングの下の汚染物は、コーティングの付着を妨げたり、均一なカバレッジを作成したり、残留物をアセンブリに閉じ込めたりする可能性があります。

コンクリートコーティングは、適格な清掃プロセスの代わりとして扱うべきではありません。PCBAの表面状態は、コーティング供給者の要件を満たさなければなりません。

DEZは、別のガイドを提供しています。ノークリーンフラックスとコンクリートコーティング.

テストプローブ接触の問題

テストパッド上のフラックスは、回路内試験または機能試験用プローブに干渉する可能性があります。残留物は接触抵抗を増加させ、一貫性のない読み取りを生成するか、テストフィクスチャに転送される可能性があります。

検査と外観

暗いまたは粘着性の残留物は、はんだ接合部の検査を妨げる可能性があります。清掃後の白い残留物は、不完全な除去、再沈着、不適合な化学物質、汚染された洗浄水、または反応生成物を示す可能性があります。

色だけでは原因を確認できません。フラックスタイプ、清掃化学、洗浄水の品質、および乾燥条件を一緒に見直す必要があります。

どのフラックス残留物を除去する必要がありますか？

フラックス残留物は、製品仕様、適格な製造プロセス、または下流の操作が清潔な表面を要求する場合に除去する必要があります。

典型的な条件は次のとおりです：

水溶性フラックスが使用されています

水溶性および有機酸フラックス残留物は、通常、検証されたはんだ後の清掃プロセスを必要とします。清掃の間隔と化学はフラックス供給者の技術要件に従うべきです。

PCBAはコンフォーマルコーティングされます

残留物がコーティングの接着、カバレッジ、または長期的な挙動に影響を与える可能性がある場合、クリーニングが必要です。互換性テストには、フラックス、クリーニングプロセス、コーティング、および実際の組み立て材料が含まれるべきです。

回路には高インピーダンスまたは小型導体間隔があります

高インピーダンス、高電圧、および細ピッチ回路は、小さな漏れ電流が動作に影響を与える可能性があるため、より厳格なイオン汚染管理が必要な場合があります。

アセンブリは過酷な環境で動作します

湿度、凝縮、汚染、塩、温度変動、または屋外条件にさらされたPCBAは、クリーニングと測定可能なプロセスバリデーションが必要な場合があります。

業界名だけではクリーニングが必要かどうかを判断できません。製品の環境と信頼性の要件がそれを決定します。

フラックスが完全に処理されていませんでした

過剰なフラックス、不十分な前加熱、不適切な熱プロファイル、または繰り返しの再作業は、取り除きにくいアクティブな残留物を残すことがあります。

ボードをクリーニングしても、不安定なはんだ付けプロセスは是正されません。フラックスの量、前加熱、およびはんだ付けパラメータも是正される必要があります。

残留物がテスト、接着、またはマーキングに影響します

電気プロービング、接着、アンダーフィル、ポッティング、ラベリング、マーク付け、または他の表面に敏感な操作の前にクリーニングが必要な場合があります。

顧客が清浄度の限界を指定します

顧客の図面とプロセス仕様は、クリーニング方法、テスト方法、サンプリング頻度、および受け入れ限度を定義する場合があります。これらの要件は外観だけよりも優先されます。

PCBアセンブリからフラックス残留物をどのように除去しますか？

すべてのフラックスをすべてのPCBAから取り除くクリーニング液や機械は存在しません。

最も完全なプロセスは、実際のフラックス化学、部品材料、ボードジオメトリ、生産量、および必要な清浄度の結果に対して認定されたものです。

1. フラックスと残留物を特定します

記録:

はんだペーストおよび液体フラックス製品名
フラックス分類および供給業者のクリーニングガイダンス
リフロー、波、選択的、または手動はんだ付けプロセス
はんだ付けとクリーニングの間の時間
再作業操作と追加のフラックス
汚染された領域
部品間のクリアランスおよび低スタンドオフパッケージ

新しい残留物は、通常、経年劣化または追加の加熱サイクルを経た残留物よりも取り除きやすいです。

2. 必要な結果を定義します

プロセスが達成すべきかどうかを判断します：

目に見える残留物の除去
緩いはんだボールや粒子の除去
アクセス可能なはんだ面の清掃
両面およびコンポーネント下のエリアの清掃
コーティング用の準備
顧客定義のイオン汚染限界
検証済みのSIRまたは電気性能要件

目に見えるブラシ清掃用に選定された機械には、完全な水洗いと制御されたDI水リンスの実施が期待できません。

3. 洗浄方法をアセンブリに合致させます

片面ブラシ清掃

ブラシ清掃は、波または選択的はんだ付け後のアクセス可能なはんだ面の残留物や緩いはんだボールに適しています。

完全なアセンブリを洗浄したり、コンポーネント下のすべてのエリアに到達したり、制御されたDI水リンスを提供することを意図していません。

オフラインバッチ水洗い

オフラインバッチ清掃は、バスケット内の複数の互換性のあるPCBAを処理します。認定されたプロセスは、化学スプレー洗浄、DI水リンス、ホットエア乾燥を組み合わせることができます。

この形式は、高混合生産、頻繁な製品変更、継続的に接続された清掃ラインを必要としない工場に適しています。

インライン水洗い

インライン水洗いは、化学洗浄、DI水リンス、ホットエア乾燥を通じてPCBAを継続的に移動させます。

これにより、繰り返し生産される製品および連続したコンベア処理を正当化する生産量に適しています。

手動クリーニング

手動清掃は、局所的な再作業や低ボリュームタスクに使用できます。ただし、単にIPAでフラックスを溶解し、液体を蒸発させると、溶解した汚染物質が広がり、他の場所に再沈着する可能性があります。

制御された手動プロセスでは、互換性のある化学物質、清掃用具、リントフリーの吸収材料による排出、適切な乾燥を用いる必要があります。

超音波洗浄

超音波洗浄は、コンポーネントと材料の互換性を確認せずに、搭載されたアセンブリには適用すべきではありません。MEMSデバイス、マイクロフォン、クリスタル、センサー、トランス、コイル、圧電コンポーネント、および閉じ込められた液体エリアは特別な評価を必要とする場合があります。

4. 洗浄、すすぎ、乾燥を別々の機能として行います

主要な洗浄剤は、互換性のあるフラックス残留物を溶解または除去します。

DI水は、溶解した汚染物質と残留洗浄剤を除去するために洗浄後に使用されます。DI水は自動的に主なフラックス除去薬品ではありません。

乾燥段階では、コンポーネントの隙間、コネクタ、およびその他の保持エリアから湿気を除去する必要があります。乾燥していると感じる表面でも、低スタンドオフコンポーネントの下に液体が残っている可能性があります。

5. 実際のPCBAsをテストします

最終的な機械選定の前に、実際のフラックス残留物を持つプロセス基板を処理します。評価項目：

残留物除去
コンポーネントおよびマーキングの互換性
閉じ込められた液体
乾燥後の白い残留物
適用可能な場合のコーティング接着性
イオン清浄度
電気性能
複数の生産サンプルにおける再現性

どのDEZ機械が各フラックス残留物の問題に適していますか？

DEZ PCBA洗浄機およびドライアイス洗浄機アクセス可能な片面ブラシ洗浄、オフラインバッチ水洗浄、および連続インライン水洗浄をカバーします。

生産上の問題	推奨されるDEZ設備	重要なデータとプロセス境界
一方のアクセス可能なはんだ面に visible フラックス痕と緩いはんだボール	自動片面PCBA洗浄機 – DEZ-C758	PCBA幅は50～300 mm、コンポーネント高さは最大135 mmに対応します。調整可能なコンベヤ速度は0.05～1.8 m/minです。Ø100 mmのアプリケーションローラーが、マルチ方向湿式ブラッシング、乾燥ブラッシング、ファン乾燥の前に洗浄剤を塗布します。
300 × 300 mmまでのPCBAの自動ブラシ洗浄	自動PCBAブラシクリーニング機械 – DEZ-C760	アクセス可能なハンダ側表面を処理します。基板エッジは少なくとも1.5 mmが必要です。アルコールベースのPCBA洗浄液、360 mm回転ブラシ、および2つのローラーブラシを使用します。コンベヤ速度は0.05から1.8 m/minに調整可能です。
完全な洗浄、 rinsing および乾燥を伴う高混合オフライン洗浄	バッチフラックス除去用オフラインPCBAクリーニングマシン – DEZ-C743	最大10 kgのバッチ負荷のための二重層610 × 560 × 100 mmバスケットを使用します。プロセスは加熱スプレー洗浄、DI水の rinsing および温風乾燥です。洗浄温度は25～75°C、最大乾燥温度は99°Cで、必要なDI水の抵抗率は15 MΩ·cm以上です。
再フロー、波型、または選択的はんだ付け後の連続水洗浄	インライン水性PCBAクリーニングマシン – DEZ-C1360	500 mmのSUS316メッシュコンベヤー上で幅50～500 mmの製品をサポートします。コンベヤーの速度は最大1000 mm/分まで調整可能です。化学洗浄、DI水すすぎ、および二段階の温風乾燥を行います。必要なDI水の抵抗率は15 MΩ·cm以上です。
ローカルPCBAフラックスおよび修理残留物の清掃用固定作業台	PCBAドライアイスクリーニング機械 – DEZ-C7310	露出したはんだ接合部、部品リード、コネクタ、修理した領域を清掃します。調整可能な圧力は0.1～0.8 MPaで、ドライアイスの供給量は0.1～0.6 kg/分、ホッパー容量は5～10 kgです。フロアスタンディングシステムには、緩んだ汚染物質を排出するための抽出機能が含まれています。
生産に統合された繰り返し水なしの清掃	インラインドライアイスクリーンイングマシン - DEZ-C7320	最大清掃面積は400 × 350 mmです。ドライアイスの供給量は0.1～0.6 kg/分に調整可能で、調整可能な圧力は0.1～0.8 MPaです。封じられたシステムは、水すすぎや温風乾燥の工程を必要としません。

その PCB清掃機カテゴリー印刷前の裸PCBからの乾燥粒子除去をカバーします。はんだ付け後のフラックス残留物には、PCBA清掃カテゴリーからの機器が必要です。現在のDEZ製品仕様は、これらの異なるプロセス境界を確認します。

フラックス残留物が受け入れ可能かどうかをどのようにテストしますか？

フラックス残留物の結果は、定義された要件を満たす場合のみ受け入れ可能です。

すべてのPCBAがすべてのアプリケーションに適していることを証明する普遍的な視覚外観や単一のイオン数はありません。

ビジュアルインスペクション

目視検査で特定できるもの：

目に見えるフラックスマーク
白い残留物
粘着性のある表面
緩いはんだボール
テストパッド上の残留物
コネクタや部品リードの周りの残留物
不完全な乾燥

目視検査では、イオン汚染物質が除去されたことを証明することはできません。

ROSEテスト

ROSEは溶媒抽出の抵抗率を意味します。この方法は、アセンブリからイオン化可能な汚染物質を抽出し、一般的にはナトリウム塩の相当量として表現されるバルク結果を報告します。

ROSEは、認定された生産プロセスが確立された管理限界内にあるかどうかを監視するのに役立ちます。個々のイオン種を特定したり、それらの正確な位置を示したりすることはありません。

IPC-TM-650 方法 2.3.25D は ROSE をプロセスコントロールツールとして明示的に説明し、信頼性を予測しないと述べています。

イオンクロマトグラフィー

イオンクロマトグラフィーは、アセンブリから抽出された特定のイオン種を特定し定量化することができます。これは、汚染の原因を調査し、清掃プロセスの結果を比較するのに役立ちます。

抽出位置と方法は重要です。全ボードの結果は、特定の低スタンドオフコンポーネントの下にある濃縮残留物ポケットを明らかにしない可能性があります。

表面絶縁抵抗テスト

SIR テストは、定義された温度、湿度、バイアス条件下での電気抵抗を評価します。これは、電気的信頼性が主な関心事であるフラックス、はんだ付け、および清掃プロセスの検証をサポートできます。

SIR は目視検査やバルクイオンテストと交換可能ではありません。

コーティングおよび電気的検証

製品によっては、追加のチェックが含まれる場合があります:

コンクリートコーティングの接着性
電気的機能テスト
回路内テスト
漏れ電流測定
絶縁抵抗テスト
環境調整後の検査
清掃プロセスの前後での清浄度テスト

洗浄後に白い残留物が現れるのはなぜですか？

可能な原因は次のとおりです:

部分的に溶解したフラックス
互換性のない洗浄化学物質
汚染された IPA または洗浄液
溶解された汚染物質を除去せずに蒸発すること
不十分な DI 水のすすぎ
硬水鉱物
洗浄剤の残留物
はんだ付けや洗浄中に生成された反応生成物
部品の下に閉じ込められ、乾燥中に放出される残留物

互換性テストなしにより強力な洗浄剤に変更すると、マーキング、プラスチック、コーティング、接着剤、またはその他のアセンブリ材料が損傷する可能性があります。

正しい調査は、元のフラックス、洗浄剤の濃度、洗浄温度、機械的動作、すすぎ水の品質、乾燥プロセス、および残留物の位置を比較します。

実践的なPCBAクリーニング資格

再現性のある資格認証は、代表的な残留物を持つ実際の生産PCBAを使用する必要があります。

ステップ 1: プロセスを記録します

フラックス、はんだ合金、はんだ付け方法、熱プロファイル、残留物の年齢、基板寸法、部品レイアウトおよび必要な清浄度結果を文書化します。

ステップ 2: 汚れていないベースラインを確立します

代表的な未清掃アセンブリを検査およびテストします。目に見える残留物および選択された清浄度測定値を記録します。

ステップ 3: サンプルクリーニングを実行します

互換性のある化学薬品と制御されたパラメータを使用して、提案されたブラシ、バッチ、またはインラインプロセスをテストします。

ステップ 4: クリーニングと材料の互換性を確認します

アクセス可能な表面、部品の下、コネクタ、マーキング、プラスチック、ラベル、およびコーティングまたは接着表面をチェックします。

ステップ 5: 洗浄と乾燥を確認します

すすぎ水の品質、洗浄剤の残留、閉じ込められた液体および乾燥後に現れる残留物を評価します。

ステップ 6: 生産ウィンドウを設定します

承認された化学薬品の濃度、温度、時間、スプレーまたはブラシ設定、すすぎ水の要件、乾燥設定、浴槽維持の限界およびテスト頻度を定義します。

よくある質問

フラックス残留物は電気的に導電性ですか？

一部の残留物には移動可能なイオン材料が含まれており、湿気と電気的バイアスが存在する場合、漏れの原因となる可能性があります。

ノクリーンフラックスは腐食を引き起こしますか？

適切に選定され処理されたノークリーニングフラックスは、認定されたアセンブリに残る可能性があります。フラックスが過剰に適用され、残留物が完全に熱活性化されず、湿気が存在する場合や製品が認定条件外で動作する場合は、リスクが増加します。

IPAはフラックス残留物を完全に除去できますか？

IPAは一部のフラックスを溶解できますが、すべての配合に対して効果的ではありません。汚染されたIPAが基板上で蒸発すると、溶解された残留物が除去されるのではなく再分配される可能性があります。洗浄剤をフラックスサプライヤーと確認し、完全な除去および乾燥プロセスを検証してください。

DI水だけでフラックスを除去できますか？

DI水は互換性のある水溶性汚染物質を除去できますが、すべてのロジン、レジンまたはノークリーニング残留物を溶解するわけではありません。多くの水性プロセスには、DI水すすぎの前に互換性のある洗浄剤が必要です。

ハンダ付け後、PCBAsはどれくらい早くクリーニングされるべきですか？

認定されたプロセスの間に清掃します。加齢、硬化または追加の熱サイクルを経た残留物は、より長い時間、温度、または化学的作用を必要とする場合があります。

DEZ-C753Sはフラックス残留物を除去できますか？

いいえ。DEZ-C753Sは、はんだペースト印刷前の裸PCB上のほこり、繊維および緩い粒子を取り除くための乾式両面クリーニングマシンです。

あなたのフラックス残留物クリーニングプロセスについて議論します

DEZは、アプリケーションがアクセス可能なドライアイスクリーニング、オフラインバッチ水溶液クリーニング、または連続インラインクリーニングを必要とするかどうかを評価できます。

完全な情報を探る PCBAフラックスおよびイオン汚染クリーニングアプリケーションまたは表示すべてのDEZ SMT機器.

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