PCB-reiniging na het solderen: resten en methoden

Een printplaat wordt gereinigd om fluxresten, ionische verontreiniging en deeltjes te verwijderen die corrosie, lekstromen en betrouwbaarheidsproblemen op de lange termijn kunnen veroorzaken. Het reinigen van een printplaat is vooral belangrijk vóór het aanbrengen van een conformal coating, bij printplaten met hoge betrouwbaarheid en hoge impedantie, en onder componenten met een lage afstand tot de contactpunten waar resten zich kunnen ophopen. Niet elke printplaat heeft reiniging nodig; moderne 'no-clean'-processen zijn ontworpen om onschadelijke resten achter te laten. Maar weten wanneer en hoe te reinigen is essentieel voor het bouwen van duurzame printplaten. Deze handleiding legt uit wat resten doen, wanneer reiniging nodig is, de meest gebruikte methoden en hoe de reinheid wordt gecontroleerd.

Wat wordt er verwijderd door PCB-reiniging?

Reinigen is het verwijderen van procesresten die na het solderen op een printplaat achterblijven, voornamelijk fluxresten, maar ook ionische verontreiniging, oliën die tijdens het hanteren zijn gebruikt en deeltjes.

Waar het residu vandaan komt

Flux is essentieel bij het solderen; het reinigt het metaal zodat het soldeer hecht, maar het laat een residu achter. Afhankelijk van de chemische samenstelling van de flux varieert dat residu van een onschadelijk laagje tot een actief, hygroscopisch materiaal dat vocht aantrekt en kan corroderen. Voeg daar vingerafdrukken, stof en zouten van het hanteren aan toe, en een afgewerkte printplaat kan verontreiniging bevatten die onzichtbaar is, maar elektrisch gezien wel significant.

Schoonmaken als een bewuste stap

Of reinigen nodig is, is een weloverwogen beslissing, geen bijzaak. Het hangt af van het gebruikte fluxmiddel, de betrouwbaarheidseisen van het product en of de printplaat gecoat zal worden. Op een productielijn is reinigen geïntegreerd in het proces tijdens de PCB-assemblage , waarbij de methode is afgestemd op het fluxmiddel en de acceptatie-eisen.

Waarom fluxresidu een probleem is

Resten zijn niet alleen cosmetisch. De verkeerde resten, op de verkeerde plek achtergelaten, veroorzaken daadwerkelijke elektrische en mechanische storingen.

De meest verraderlijke van deze problemen is elektrochemische migratie: onder invloed van spanning en vocht zorgt ionenverontreiniging ervoor dat geleidende dendrieten tussen aangrenzende geleiders groeien totdat er kortsluiting ontstaat. Omdat dit zich in de loop van de tijd ontwikkelt, kan een printplaat in de fabriek nog goedgekeurd worden, maar maanden later in de praktijk defect raken. Een verminderde oppervlakte-isolatieweerstand als gevolg van ionenresten is de meetbare voorbode, en daarom wordt reinheid zo serieus genomen bij veeleisende printplaten.

No-Clean flux: Moet je het dan nog wel schoonmaken?

Bij veel moderne assemblage wordt no-clean flux gebruikt, wat een terechte vraag oproept: als het no-clean is, waarom dan überhaupt reinigen?

No-clean flux is zo samengesteld dat het een minimale, in wezen niet-corrosieve rest achterlaat die in veel toepassingen veilig op de printplaat kan blijven zitten. Bij veel commerciële elektronica is dat precies wat er gebeurt: de printplaat wordt niet gereinigd en dat is prima. De beschrijving klopt dus binnen het beoogde gebruik.

Het nuanceverschil is dat "no-clean" ervan uitgaat dat het residu onaangeroerd blijft en dat de toepassing het verdraagt. Als je er een conformal coating overheen aanbrengt, het mengt met een andere fluxchemie of een circuit bouwt dat hoge betrouwbaarheid of een hoge impedantie vereist, kan het residu alsnog een probleem vormen. In die gevallen moet zelfs een "no-clean" printplaat gereinigd worden. De veelgemaakte fout is om "no-clean" te beschouwen als "nooit reinigen".

Reinigingsbehoeften per type flux

Het type soldeerflux is de belangrijkste factor die bepaalt of een printplaat gereinigd moet worden.

Wateroplosbare flux is het duidelijkste voorbeeld: het residu is agressief en moet altijd met een reinigingsmiddel op waterbasis worden verwijderd. Rosinefluxen laten een residu achter dat vaak gereinigd moet worden, vooral de meer geactiveerde varianten. No-clean fluxen vormen een uitzondering en kunnen, binnen het beoogde gebruik, meestal blijven zitten. Identificeer eerst de flux en stem vervolgens de reinigingsstap daarop af tijdens de gecontroleerde assemblage van de printplaat.

Wanneer is het nodig om de printplaat te reinigen?

In diverse situaties is reinigen de beste optie, ongeacht het type vloeimiddel.

• Vóór het aanbrengen van de conforme coating. De coating moet hechten aan een schoon oppervlak; anders kan er zich vuil onder ophopen.
• Producten met een hoge betrouwbaarheid. Bij werkzaamheden in de medische sector, de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie en andere sectoren die vallen onder klasse 3, is doorgaans een controle op reiniging en reinheid vereist.
• Onderdelen met fijne spoed en lage afstand. Het is lastig om resten te verwijderen van onder componenten die dicht op elkaar staan ​​of waar weinig ruimte is, dus dit moet doelbewust worden aangepakt.
• Circuits met hoge impedantie of hoge spanning. Kleine lekstromen zijn hier van belang, dus oppervlaktereiniging is cruciaal, ook op gevoelige analoge componenten. snelle ontwerpen.
• Gemengde fluxchemie. Het combineren van vloeimiddelen kan residuen creëren die corrosief zijn, zelfs als elk vloeimiddel afzonderlijk dat niet is.

Deze factoren kunnen het beste vroegtijdig worden geïdentificeerd. Een ontwerp- en procesevaluatie kan een coatingvereiste of een circuit met een kritische reinheidsvoorkeur aan het licht brengen voordat de printplaat wordt geproduceerd, zodat de juiste reinigingsstap kan worden gepland in plaats van later te worden ontdekt.

Vergelijking van methoden voor het reinigen van printplaten

Er bestaan ​​verschillende beproefde methoden om een ​​printplaat schoon te maken, elk geschikt voor specifieke resten en hoeveelheden.

Voor werkzaamheden aan de werkbank volstaat isopropylalcohol en een borstel voor de meeste plaatselijke reiniging. Voor productie zorgt een waterig reinigingssysteem met een goede spoel- en droogprocedure voor consistente resultaten binnen een batch. Na elke reiniging met water moet de printplaat volledig worden gedroogd, aangezien achtergebleven vocht een risico vormt voor de betrouwbaarheid. De reinigingsmethode moet aansluiten bij de chemische samenstelling van het fluxmiddel; wateroplosbaar fluxmiddel vereist bijvoorbeeld reiniging met water.

Hoe controleer je of een printplaat schoon is?

Op boards waar reinheid belangrijk is, maak je niet alleen schoon, je controleert het ook. Verschillende gestandaardiseerde tests kwantificeren hoe schoon een board werkelijk is.

• Testen op ionische verontreiniging. Meet de totale hoeveelheid ionenresten op een printplaat, een snelle indicator voor de algehele reinheid.
• Ionchromatografie. Identificeert en kwantificeert specifieke ionensoorten voor een gedetailleerd beeld.
• Oppervlakte-isolatieweerstand (SIR). Controleert of het oppervlak onder hitte en vochtigheid nog steeds isoleert; de isolerende eigenschappen nemen af.

Deze procedures zijn vastgelegd in de testmethodenhandleiding van IPC, met acceptatiegrenzen die zijn bepaald door de soldeerstandaard of uw eigen specificaties. Het gebruik van een gedefinieerde methode betekent dat een reinheidsresultaat van het ene laboratorium vergelijkbaar is met dat van een ander, hetzelfde principe van gestandaardiseerde testen dat de kwaliteit in de gehele printplaatproductie waarborgt.

PCB-reiniging op de testbank versus in de productieomgeving

De manier waarop er schoongemaakt wordt, hangt sterk af van de schaal.

• Aan de bank: IPA en een kwast, zorgvuldig drogen en visuele inspectie zijn voldoende voor reparaties en prototypes.
• In productie: De reinigingsstap is geïntegreerd en gecontroleerd, met consistente chemische processen, spoelen, drogen en verificatie.

De productiemethode is vooral belangrijk naarmate de volumes toenemen, omdat de reinheid op elke printplaat, en niet alleen op de printplaat die voor je ligt, consistent moet zijn. Die consistentie is essentieel voor betrouwbare assemblage in grote volumes , waarbij een gecontroleerd reinigings- en verificatieproces de betrouwbaarheid van de eerste tot de laatste printplaat waarborgt. Thermisch veeleisende printplaten, zoals printplaten met een metalen kern , volgen dezelfde reinigingsdiscipline.

Bespreking van de hygiënevoorschriften

Het reinigen van een printplaat beschermt deze tegen corrosie, lekkage en migratiefouten. Dit is vooral belangrijk vóór het coaten en bij printplaten met een hoge betrouwbaarheid. De reiniging wordt geverifieerd door middel van gestandaardiseerde reinheidstests. Stem de methode af op de flux, reinig wanneer de toepassing dit vereist en controleer de reiniging wanneer de betrouwbaarheid op het spel staat. Lees meer over Highleap Electronics en onze assemblage- en reinigingsprocessen.

Veelgestelde Vragen / FAQ

Waarom moet een printplaat überhaupt schoongemaakt worden?

Reinigen is nodig om fluxresten en ionische verontreiniging te verwijderen die koper kunnen aantasten, de oppervlakte-isolatie kunnen verminderen en na verloop van tijd lekkage of kortsluiting door dendrieten kunnen veroorzaken. Reinigen is ook essentieel vóór het aanbrengen van een beschermende coating, aangezien deze niet betrouwbaar hecht op een vuil oppervlak. Of reinigen nodig is, hangt af van de flux, de toepassing en de betrouwbaarheidseisen.

Als ik een flux gebruik die niet hoeft te worden gereinigd, moet ik dan alsnog reinigen?

Vaak niet, omdat 'no-clean'-residuen zo zijn ontworpen dat ze onschadelijk zijn en bij veel commerciële producten op hun plaats blijven. Maar u moet nog steeds reinigen voordat u een conformal coating aanbrengt, op printplaten met hoge betrouwbaarheid of hoge impedantie, en bij het mengen van fluxchemicaliën. 'No-clean' gaat ervan uit dat het residu onaangeroerd blijft en dat de applicatie dit verdraagt.

Welke problemen veroorzaken fluxresten?

Actieve of hygroscopische resten kunnen koper en geleiders aantasten, de isolatieweerstand van het oppervlak verlagen en, onder spanning en vochtigheid, elektrochemische migratie veroorzaken die geleidende dendrieten vormt en geleiders kortsluit. Omdat deze zich in de loop van de tijd ontwikkelen, kan een verontreinigde printplaat aanvankelijk wel voldoen aan de eisen, maar later in de praktijk toch defect raken.

Wat zijn de meest gebruikelijke manieren om een ​​printplaat schoon te maken?

Gedemineraliseerd water met een verzepingsmiddel, oplosmiddelen zoals isopropylalcohol, inline of batch waterige reinigingssystemen en ultrasone reiniging. Bij reparaties op de werkbank wordt meestal IPA en een borstel gebruikt; in de productie worden gecontroleerde reinigingssystemen toegepast. Na elke watergebaseerde reiniging moet de printplaat volledig worden gedroogd om te voorkomen dat er vocht achterblijft.

Wanneer is schoonmaken absoluut noodzakelijk?

Reinigen is noodzakelijk vóór het aanbrengen van een conforme coating, op producten met een hoge betrouwbaarheid (klasse 3), onder onderdelen met een fijne pitch of een lage afstand tot de contactvlakken waar residu kan ophopen, in hoogohmige of hoogspanningscircuits waar lekstroom een ​​probleem vormt, en wanneer verschillende fluxsoorten worden gemengd. In deze gevallen moet reiniging in het proces worden opgenomen in plaats van overgeslagen.

Hoe controleer je of een printplaat schoon is?

Met behulp van gestandaardiseerde tests: ionenverontreinigingstests voor een algemene meting, ionenchromatografie om specifieke soorten te identificeren en oppervlakte-isolatieweerstandstests om te bevestigen dat het oppervlak onder hitte en vochtigheid nog steeds isoleert. Deze tests maken gebruik van gedefinieerde testmethoden met acceptatiegrenzen uit een soldeerstandaard of klantspecificatie.

Kan ultrasoon reinigen onderdelen beschadigen?

Het kan gevoelige onderdelen en fijne interne draden aantasten, dus gebruik het met voorzichtigheid en het is niet geschikt voor elke assemblage. Het is zeer effectief in het verwijderen van resten, maar de componenten op de printplaat moeten er wel geschikt voor zijn. Bij twijfel is een waterige reinigingsmethode of een oplosmiddel een mildere optie.

Bepaalt het type vloeimiddel of ik moet schoonmaken?

Grotendeels wel. Wateroplosbare (organische zuur) flux laat een agressief residu achter dat altijd met een reinigingsmiddel op waterbasis moet worden verwijderd. Rosinfluxen, vooral de geactiveerde varianten, moeten meestal ook worden gereinigd. No-clean flux kan doorgaans op zijn plaats blijven tijdens het beoogde gebruik. Identificeer eerst de flux en stem de reinigingsmethode daarop af.

Wat gebeurt er als ik een plank coate zonder hem eerst schoon te maken?

De conformal coating hecht mogelijk niet goed en kan resten tegen de printplaat vasthouden, waar ze vocht blijven aantrekken en corroderen. Dit kan leiden tot slechte coatingprestaties en betrouwbaarheidsproblemen die later moeilijk te verhelpen zijn. Reinigen vóór het coaten is een van de belangrijkste redenen om überhaupt te reinigen.

Is reiniging belangrijker voor printplaten met een hoge dichtheid?

Ja. Bij componenten met een fijne pitch en een kleine standoff is er weinig ruimte, waardoor er resten onder de componenten vast komen te zitten. Deze resten zijn moeilijk te verwijderen en bevinden zich dicht bij de geleiders. Op compacte of hoogohmige printplaten, zoals veel high-speed en RF-layouts, is de kans groter dat deze vastzittende resten lekstroom of migratie veroorzaken. Daarom zijn grondige reiniging en controle extra belangrijk.