quais são as causas do resíduo de fluxo em montagens de PCB, quando a limpeza é necessária, como selecionar um processo de limpeza e como verificar a limpeza.
O resíduo de fluxo em uma montagem de PCB é o material que permanece após o fluxo em pasta de solda ou fluxo líquido, em gel ou em fio aplicado separadamente ter realizado sua função durante a soldagem.
O fluxo remove óxidos da superfície, melhora a molhabilidade do soldador e ajuda o soldador fundido a formar uma junção confiável. Após o reflow, soldagem por onda, soldagem seletiva ou soldagem manual, parte do fluxo pode evaporar ou reagir, enquanto resinas, ativadores, sais e outros produtos de reação podem permanecer na montagem.
Na linguagem de busca cotidiana, isso é frequentemente chamado de "resíduo de fluxo em um PCB." Tecnicamente, uma vez que os componentes tenham sido montados e soldados, a peça em questão é um PCBA.
O resíduo de fluxo não é automaticamente um defeito, e nem todo PCBA requer limpeza automática. A decisão depende da química do fluxo, do processo de soldagem, do design da montagem, do ambiente operacional, dos requisitos elétricos, do processo de revestimento e da especificação de limpeza do cliente.
A composição varia entre pastas de solda e fluxos líquidos, em gel ou em fio. Os constituintes comuns do resíduo incluem:
O resíduo pode aparecer claro, âmbar, marrom, branco, pegajoso, em pó, brilhante ou semelhante ao vidro. A aparência sozinha não pode determinar se é eletricamente ativo, corrosivo ou aceitável.
A pasta de solda contém partículas de liga de solda e fluxo. Durante o reflow, o fluxo se ativa, remove óxidos e apoia a molhabilidade do soldador. Resinas e produtos de reação podem permanecer ao redor dos terminais dos componentes, juntas de solda e sob pacotes de baixo altura.
O fluxo líquido é aplicado ao lado da solda antes do PCBA entrar nas seções de pré-aquecimento e soldagem por onda. Fluxo excessivo, pré-aquecimento insuficiente ou controle de processo inadequado podem deixar resíduo visível em todo o lado da solda.
A soldadura seletiva aplica fluxo às localizações THT programadas antes do pré-aquecimento e da soldadura em mini onda. Resíduos podem permanecer em torno de conectores, terminais, relés e outras juntas de furo passante.
A soldadura manual e a retrabalho de componentes podem introduzir resíduos concentrados em torno das juntas reparadas. A aplicação repetida de fluxo e múltiplos ciclos de aquecimento podem tornar o restante do resíduo mais difícil de remover.
O resíduo de fluxo visível é um material que pode ser visto em torno das juntas de soldadura ou na superfície da PCBA. A contaminação iónica consiste em espécies iónicas móveis que podem permanecer na placa mesmo quando aparenta estar limpa.
Uma PCBA visualmente limpa ainda pode conter contaminação iónica mensurável. Uma PCBA com resíduo de resina visível pode ainda assim satisfazer um requisito específico de limpeza elétrica.
O resultado requerido deve, portanto, ser definido antes de selecionar um processo de limpeza.
A humidade pode interagir com a contaminação iónica móvel e reduzir a resistência de isolamento superficial entre condutores. Isso pode contribuir para corrente de fuga ou comportamento instável em circuitos de alta impedância.
Quando a humidade, a contaminação iónica e um potencial elétrico estão presentes juntos, os íons metálicos podem migrar entre condutores. Em condições adequadas, o crescimento dendrítico pode se desenvolver e criar um caminho condutor indesejado.
O resíduo de fluxo não causa automaticamente a migração eletroquímica. O risco depende da química do resíduo, espaçamento, tensão, humidade, temperatura e tempo de exposição.
Resíduos agressivos ou incompletamente ativados podem contribuir para a corrosão de condutores expostos, terminações de componentes ou conexões soldadas. Resíduos aprisionados sob componentes de baixo espaçamento podem ser particularmente difíceis de inspecionar e limpar.
A contaminação sob o revestimento conformal pode interferir na adesão do revestimento, criar cobertura desigual ou aprisionar resíduos contra a montagem.
Um revestimento conformal não deve ser tratado como um substituto para um processo de limpeza qualificado. A condição da superfície do PCBA deve atender aos requisitos do fornecedor do revestimento antes da aplicação.
A DEZ fornece um guia separado sobre fluxo sem limpeza e revestimento conformal.
Resíduos de fluxo em pads de teste podem interferir com as sondas de teste em circuito ou de teste funcional. Os resíduos podem aumentar a resistência de contato, produzir leituras inconsistentes ou transferir para o dispositivo de teste.
Resíduos escuros ou pegajosos podem obstruir a inspeção das juntas de solda. Resíduos brancos após a limpeza podem indicar remoção incompleta, redeposição, química incompatível, água de enxágue contaminada ou produtos de reação.
Apenas a cor não pode confirmar a causa. O tipo de fluxo, a química de limpeza, a qualidade da água de enxágue e as condições de secagem devem ser revisados em conjunto.
Os resíduos de fluxo devem ser removidos quando a especificação do produto, o processo de fabricação qualificado ou a operação a montante exigirem uma superfície limpa.
As condições típicas incluem:
Os resíduos de fluxo solúveis em água e ácidos orgânicos normalmente requerem um processo de limpeza pós-solda validado. O intervalo de limpeza e a química devem seguir os requisitos técnicos do fornecedor do fluxo.
A limpeza pode ser necessária quando os resíduos puderem afetar a adesão do revestimento, a cobertura ou o comportamento a longo prazo. Os testes de compatibilidade devem incluir o fluxo, o processo de limpeza, o revestimento e os materiais de montagem reais.
Circuitos de alta impedância, alta voltagem e de passo fino podem exigir um controle de contaminação iônica mais rigoroso porque pequenas correntes de fuga podem afetar a operação.
PCBAs expostas à umidade, condensação, poluição, sal, ciclos de temperatura ou condições externas podem exigir limpeza e validação do processo mensurável.
A denominação da indústria sozinha não determina se a limpeza é necessária. O ambiente do produto e os requisitos de confiabilidade é que determinam.
Fluxo excessivo, pré-aquecimento insuficiente, um perfil térmico inadequado ou retrabalho repetido podem deixar resíduos ativos ou difíceis de remover.
Limpar a placa não corrige um processo de soldadura instável. O volume de flux, a pré-aquecimento e os parâmetros de soldadura também devem ser corrigidos.
A limpeza pode ser necessária antes da probagem elétrica, ligação adesiva, subpreenchimento, encapsulamento, rotulagem, marcação ou outra operação sensível à superfície.
Os desenhos do cliente e as especificações do processo podem definir o método de limpeza, método de teste, frequência de amostragem e limite de aceitação. Estes requisitos têm prioridade sobre a aparência apenas.
Não existe fluido de limpeza ou máquina que remova todos os fluxos de todas as PCBA.
O processo mais completo é aquele qualificado para a química do fluxo real, materiais dos componentes, geometria da placa, volume de produção e resultado de limpeza requerido.
Registro:
Resíduos frescos são frequentemente mais fáceis de remover do que resíduos que envelheceram ou passaram por ciclos adicionais de aquecimento.
Determine se o processo deve alcançar:
Uma máquina selecionada apenas para limpeza visível com escova não deve ser esperada para realizar lavagem aquosa completa e enxágue controlado com água DI.
A limpeza com escova é adequada para resíduos de lado de solda acessíveis e esferas de solda soltas após soldadura por onda ou seletiva.
Não é destinada a lavar a montagem completa, alcançar todas as áreas sob os componentes ou fornecer um enxágue controlado com água DI.
Os processos de limpeza em lote offline processam múltiplos PCBAs compatíveis em uma cesta. Um processo qualificado pode combinar lavagem com spray químico, enxágue com água DI e secagem com ar quente.
Este formato é adequado para produção de alta mistura, alterações frequentes de produto e fábricas que não exigem uma linha de limpeza continuamente conectada.
A limpeza aquosa inline transfere continuamente os PCBAs através de lavagem química, enxágue com água DI e secagem com ar quente.
É adequado para produtos repetidos e volumes de produção que justifiquem o processamento contínuo por correia transportadora.
A limpeza manual pode ser utilizada para retrabalho localizado e tarefas de baixo volume. No entanto, simplesmente dissolver o fluxo com IPA e permitir que o líquido evapore pode espalhar a contaminação dissolvida e redepositá-la em outro lugar.
Um processo manual controlado deve usar química compatível, ferramentas limpas, extração com material absorvente livre de fiapos e secagem adequada.
A limpeza ultrassônica não deve ser aplicada a montagens populadas sem confirmar a compatibilidade de componentes e materiais. Dispositivos MEMS, microfones, cristais, sensores, transformadores, bobinas, componentes piezoelétricos e áreas com líquidos retidos podem exigir avaliação especial.
O principal agente de limpeza dissolve ou remove o resíduo de fluxo compatível.
Água DI é utilizada após a lavagem para remover a contaminação dissolvida e o agente de limpeza remanescente. Água DI não é automaticamente a química primária para remoção de fluxo.
A fase de secagem deve remover a umidade das lacunas dos componentes, conectores e outras áreas de retenção. Uma superfície que parece seca pode ainda reter líquido sob componentes de baixo espaçamento.
Antes da seleção final da máquina, processe placas que carregam o resíduo real do fluxo. Avalie:
DEZ Máquinas de limpeza de PCBA e Máquina de limpeza com Gelo Seco limpeza de escovas acessíveis de um lado, limpeza aquosa em lote offline e limpeza aquosa contínua em linha.
| Problema de produção | Equipamento DEZ recomendado | Dados chave e limites do processo |
|---|---|---|
| Marcas visíveis de fluxo e bolhas de solda soltas em um lado de solda acessível | Máquina de Limpeza PCBA Automática de Um Lado – DEZ-C758 | Apoia larguras de PCBA de 50–300 mm e alturas de componentes até 135 mm. A velocidade do transportador ajustável é de 0,05–1,8 m/min. Um rolete de aplicação de Ø100 mm aplica o produto de limpeza antes da escovação molhada multidirecional, escovação a seco e secagem por ventilador. |
| Limpeza automática de escovas para PCBAs de até 300 × 300 mm | Máquina Automática de Limpeza de Escovas de PCBA – DEZ-C760 | Processa uma superfície acessível do lado da solda. Requer uma borda de placa de pelo menos 1,5 mm. Utiliza um fluido de limpeza à base de álcool para PCBA, uma escova rotativa de 360 mm e duas escovas de rolete. A velocidade do transportador é ajustável de 0,05 a 1,8 m/min. |
| Limpeza offline de alta mistura com lavagem, enxágue e secagem completos | Máquina de Limpeza de PCBA Offline para Remoção de Fluxo em Lote – DEZ-C743 | Usa uma cesta de camada dupla de 610 × 560 × 100 mm com uma carga de lote máxima de 10 kg. O processo é lavagem com spray aquecido, enxágue com água DI e secagem com ar quente. A temperatura de lavagem é de 25–75°C, a temperatura máxima de secagem é de 99°C e a resistividade da água DI requerida é superior a 15 MΩ·cm. |
| Limpeza aquosa contínua após reflow, soldagem em onda ou seletiva | Máquina de Limpeza de PCBA à Base de Água Inline – DEZ-C1360 | Suporta larguras de produto de 50–500 mm em um transportador de rede SUS316 de 500 mm. A velocidade do transportador é ajustável até 1000 mm/min. Realiza lavagem química, enxágue com água DI e secagem com ar quente em duas zonas. A resistividade da água DI requerida está acima de 15 MΩ·cm. |
| Estação de trabalho fixa para limpeza de fluxo de PCBA e resíduos de retrabalho | Máquina de Limpeza com Gelo Seco para PCBA – DEZ-C7310 | Limpa juntas de solda expostas, terminais de componentes, conectores e áreas reparadas. A pressão ajustável é de 0,1–0,8 MPa, a alimentação de gelo seco é de 0,1–0,6 kg/min e a capacidade do funil é de 5–10 kg. O sistema de pé inclui extração para contaminações soltas. |
| Limpeza sem água repetitiva integrada na produção | Máquina de Limpeza a Gelo Seco em Linha – DEZ-C7320 | Suporta uma área máxima de limpeza de 400 × 350 mm. A alimentação de gelo seco é ajustável de 0,1 a 0,6 kg/min, com pressão ajustável de 0,1–0,8 MPa. O sistema fechado não requer enxágue com água ou fase de secagem com ar quente. |
A Categoria de máquinas de limpeza de PCB abrange a remoção de partículas secas de PCBs nuas antes da impressão. O resíduo de fluxo após a soldagem requer equipamentos da categoria de limpeza de PCBA. As especificações de produtos atuais da DEZ confirmam essas diferentes fronteiras de processo.
Um resultado de resíduo de fluxo é aceitável apenas quando atende a um requisito definido.
Não existe uma aparência visual universal ou um único número iônico que prove que cada PCBA é adequado para cada aplicação.
A inspeção visual pode identificar:
A inspeção visual não pode provar que a contaminação iônica foi removida.
ROSE significa Resistividade da Extração de Solventes. O método extrai contaminação ionizável da montagem e reporta um resultado em massa, comumente expresso como um equivalente de cloreto de sódio.
ROSE é útil para monitorar se um processo de produção qualificado permanece dentro de seus limites de controle estabelecidos. Não identifica espécies iônicas individuais nem mostra sua localização exata.
O método IPC-TM-650 2.3.25D descreve explicitamente o ROSE como uma ferramenta de controle de processo e afirma que não prevê confiabilidade.
A cromatografia iônica pode identificar e quantificar espécies iônicas específicas extraídas da montagem. É útil para investigar a fonte de contaminação e comparar resultados de processos de limpeza.
A localização e o método de extração importam. Um resultado de placa inteira pode não revelar um bolso de resíduo concentrado sob um componente de baixo espaçamento específico.
Os testes SIR avaliam a resistência elétrica sob condições definidas de temperatura, umidade e polarização. Podem apoiar a validação de um fluxo, processo de soldagem e limpeza onde a confiabilidade elétrica é a principal preocupação.
SIR não é intercambiável com uma inspeção visual ou um teste iônico em massa.
Dependendo do produto, verificações adicionais podem incluir:
Possíveis causas incluem:
Mudar para um limpador mais forte sem teste de compatibilidade pode danificar marcações, plásticos, revestimentos, adesivos ou outros materiais de montagem.
A investigação correta compara o fluxo original, a concentração do agente de limpeza, a temperatura da lavagem, a ação mecânica, a qualidade da água de enxágue, o processo de secagem e a localização do resíduo.
Uma qualificação repetível deve usar PCBs de produção reais que carreguem resíduo representativo.
Documente o fluxo, liga de solda, método de soldagem, perfil térmico, idade do resíduo, dimensões da placa, disposição dos componentes e resultado de limpeza requerido.
Inspecione e teste montagens representativas não limpas. Registre resíduo visível e as medições de limpeza selecionadas.
Teste o processo proposto de escovação, lote ou inline usando química compatível e parâmetros controlados.
Verifique superfícies acessíveis, áreas sob componentes, conectores, marcações, plásticos, rótulos e quaisquer superfícies de revestimento ou colagem.
Avalie a qualidade da água de enxágue, a transferência de agente de limpeza, líquido preso e resíduo que aparece após a secagem.
Defina a concentração de química aprovada, temperatura, tempo, configurações de spray ou escova, requisitos de água de enxágue, configurações de secagem, limites de manutenção do banho e frequência de testes.
Alguns resíduos contêm material iônico móvel que pode contribuir para vazamentos quando a umidade e o viés elétrico estão presentes.
Fluxo no-clean devidamente selecionado e processado pode permanecer em conjuntos qualificados. O risco aumenta quando muito fluxo é aplicado, o resíduo não é totalmente ativado pelo calor, há presença de umidade ou o produto opera fora das condições qualificadas.
O IPA pode dissolver alguns fluxos, mas não é eficaz para todas as formulações. Se o IPA contaminado evaporar na placa, o resíduo dissolvido pode ser redistribuído em vez de removido. Confirme o agente de limpeza com o fornecedor do fluxo e valide o processo completo de remoção e secagem.
Água DI pode remover contaminação solúvel em água compatível, mas não dissolve todo o resina, resina ou resíduo no-clean. Muitos processos aquosos exigem um agente de limpeza compatível seguido de enxágue com água DI.
Limpe dentro do intervalo de processo qualificado. Resíduos que envelheceram, endureceram ou passaram por ciclos térmicos adicionais podem exigir mais tempo, temperatura ou ação química.
Não. O DEZ-C753S é uma máquina de limpeza dupla face a seco para poeira, fibras e partículas soltas em PCBs nuas antes da impressão de pasta de solda.
A DEZ pode avaliar se a aplicação requer limpeza a seco acessível com gelo seco, limpeza aquosa em lote offline ou limpeza contínua em linha.
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