วิธีการทำความสะอาดคราบฟลักซ์ออกจากแผ่นวงจรพิมพ์: วิธีที่เหมาะสมสำหรับฟลักซ์แต่ละประเภท

การทำความสะอาดฟลักซ์ออกจากแผงวงจรดูเหมือนจะเป็นเรื่องง่าย จนกว่าคุณจะใช้ตัวทำละลายผิดประเภทกับคราบตกค้างที่ไม่ถูกต้อง และสุดท้ายแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ก็จะขุ่นมัว เป็นสนิม หรือปนเปื้อนมากขึ้นวิธีการทำความสะอาดฟลักซ์ออกจาก PCB นั้นขึ้นอยู่กับชนิดของฟลักซ์ที่ใช้ เพราะฟลักซ์ชนิดเรซิน ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ และฟลักซ์ที่ไม่ต้องทำความสะอาดนั้นมีปฏิกิริยาทางเคมีที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง คู่มือนี้จะอธิบายว่าทำไมต้องกำจัดคราบตกค้างออกก่อน วิธีการระบุชนิดของฟลักซ์ วิธีการทีละขั้นตอนสำหรับแต่ละประเภท และกรณีที่ฉลาดที่สุดคือปล่อยให้คราบตกค้างอยู่เช่นนั้น

1. เหตุใดจึงต้องกำจัดคราบฟลักซ์ออก

ฟลักซ์มีหน้าที่กำจัดออกไซด์ออกจากโลหะเพื่อให้ตะกั่วบัดกรีสามารถเกาะติดได้ และเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้น ฟลักซ์จึงต้องทำปฏิกิริยาทางเคมีที่อุณหภูมิการบัดกรี หลังจากที่รอยต่อเกิดขึ้นแล้ว สิ่งที่เหลืออยู่ก็ไม่ได้ปลอดภัยเสมอไป

สารตกค้างนั้นทำอะไรได้บ้างกันแน่

ขึ้นอยู่กับฟลักซ์ สารตกค้างอาจกัดกร่อนได้ตั้งแต่ระดับอ่อนไปจนถึงรุนแรง ค่อยๆ ทำลายทองแดงและสายไฟ ภายใต้ความชื้นและแรงดันไฟฟ้า มันสามารถก่อให้เกิดเดนไดรต์ นำไฟฟ้าขึ้น ระหว่างแผ่นโลหะที่มีระยะห่างแคบ ทำให้เกิดการรั่วไหลและข้อผิดพลาดเป็นระยะๆ นอกจากนี้ยังรบกวนการตรวจสอบด้วยหัววัดแบบ "bed-of-nails " และป้องกันไม่ให้สารเคลือบยึดเกาะ ทำให้สารตกค้างที่ถูกเคลือบทับนั้นกักขังปัญหาไว้อย่างถาวร ในวงจรที่มีความต้านทานสูง แรงดันสูง และวงจร RF แม้แต่สารตกค้างที่ "ไม่ร้ายแรง" ก็อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพได้ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมความสะอาดจึงเป็นข้อกำหนดที่กำหนดไว้ในมาตรฐานการทำงาน ไม่ใช่เพียงแค่ความสวยงามเท่านั้น

ระดับกิจกรรมของฟลักซ์มีความสำคัญพอๆ กับประเภท

สารฟลักซ์ถูกจำแนกตามระดับความเข้มข้นตามมาตรฐานIPC J-STD-004 — ตัวอย่างเช่น ROL0/ROL1 (เรซิน ความเข้มข้นต่ำ), ORH1 (อินทรีย์ ความเข้มข้นสูง) และการกำหนดชื่อที่คล้ายกันในกลุ่มเรซิน อินทรีย์ และอนินทรีย์ ยิ่งความเข้มข้นสูงเท่าไร สารเคมีที่ใช้ในการทำความสะอาดก็ยิ่งต้องมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งไม่ควรมีสารตกค้างบนแผงวงจร สารตกค้างที่มีความเข้มข้นต่ำอาจไม่เป็นไรหากปล่อยทิ้งไว้ แต่สารตกค้างที่มีความเข้มข้นสูงบนแผงวงจรเดียวกันจะเป็นอันตรายต่อความน่าเชื่อถือ — ดังนั้น การกำหนดชื่อตามมาตรฐาน J-STD-004 ของสารฟลักซ์ ไม่ใช่แค่ประเภทโดยรวมเท่านั้น ที่เป็นตัวกำหนดว่าคุณต้องทำความสะอาดอย่างเข้มข้นแค่ไหน

ปัจจุบันเทคโนโลยีเคมีแบบไม่ต้องทำความสะอาด (No-clean chemistries) ครองตลาดการผลิต SMT ส่วนใหญ่ แต่ข้อกำหนดด้านความสะอาดกลับเข้มงวดขึ้นเรื่อยๆ แทนที่จะผ่อนคลายลง เนื่องจากแผงวงจรมีขนาดเล็ลงและมีความหนาแน่นมากขึ้น และตลาดการประกอบ PCB ก็มีมูลค่าสูงถึงประมาณ 103.6 พันล้านดอลลาร์ในปี 2025 ซึ่งส่วนใหญ่เป็นงานที่มีระยะห่างระหว่างตัวนำละเอียด (fine-pitch work) ที่การตกค้างระหว่างตัวนำที่อยู่ใกล้กันเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้อย่างยิ่ง

“ความล้มเหลวในการใช้งานภาคสนามที่ไม่ทราบสาเหตุส่วนใหญ่ ผมพบว่าเกิดจากคราบตกค้าง — แผงวงจรที่ไม่เคยได้รับการทำความสะอาดตามมาตรฐานที่สารเคลือบหรือวงจรต้องการ ความสะอาดคือการประกันราคาถูก การไล่ตามการกัดกร่อนที่ความสะอาดจะช่วยป้องกันได้นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย”

— วิศวกรกระบวนการ SMT

2. ทำความรู้จักกับฟลักซ์ที่คุณต้องการก่อน: ฟลักซ์เรซิน ฟลักซ์ละลายน้ำ และฟลักซ์ไม่ต้องทำความสะอาด

ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการทำความสะอาดคราบฟลักซ์ออกจากแผงวงจรพิมพ์ (PCB) คือการระบุชนิดของฟลักซ์ เพราะองค์ประกอบทางเคมีของสารตกค้างจะเป็นตัวกำหนดชนิดของน้ำยาทำความสะอาด การใช้น้ำกับคราบเรซิน หรือการปล่อยให้สารตกค้างที่ละลายน้ำได้อยู่บนแผงวงจร ล้วนแล้วแต่ส่งผลเสียทั้งสิ้น

หากคุณไม่แน่ใจว่าฟลักซ์บนแผงวงจรเป็นชนิดใด วิธีที่ปลอดภัยที่สุดสำหรับการบัดกรีด้วยมือหรือการซ่อมแซมรอยต่อคือการใช้น้ำยาขจัดฟลักซ์โดยเฉพาะหรือไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์บริสุทธิ์สูง และต้องเข้าใจความแตกต่างระหว่างน้ำยาบัดกรีแบบวางและฟลักซ์บัดกรี อย่างชัดเจน เพื่อให้คุณรู้ว่าสารตกค้างที่คุณกำลังจัดการอยู่นั้นคืออะไร

วิธีตรวจสอบว่าคุณมีฟลักซ์ชนิดใด

แหล่งข้อมูลที่เชื่อถือได้ที่สุดคือเอกสารข้อมูลของตะกั่วบัดกรี น้ำยาประสาน หรือฟลักซ์ ซึ่งระบุตระกูลและรหัส J-STD-004 โดยทั่วไปแล้ว คราบเรซินมักมีสีเหลืองอำพัน เงาวาว และเหนียว คราบที่ละลายน้ำได้มักมีสีขาวหรือใส และเป็นลักษณะทั่วไปของสายการผลิตปริมาณมากที่ใช้การล้างด้วยน้ำแบบต่อเนื่อง ส่วนคราบที่ไม่ต้องล้างจะทิ้งฟิล์มบางๆ ที่ส่วนใหญ่ใส เมื่อไม่ทราบประวัติความเป็นมา เช่น สินค้าที่ส่งคืนจากภาคสนาม ข้อต่อที่ซ่อมแซมด้วยมือ หรือแผงวงจรที่ไม่มีฉลาก ให้ถือว่าอาจมีสารตกค้างและทำความสะอาดด้วยน้ำยาขจัดฟลักซ์แทนที่จะเดาว่าไม่มีอันตราย

3. วิธีการทำความสะอาดคราบฟลักซ์ออกจากแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ทีละขั้นตอน

วิธีการด้านล่างนี้ใช้ได้กับเรซินและคราบตกค้างที่ไม่ต้องทำความสะอาดด้วย IPA หรือน้ำยาขจัดฟลักซ์ สำหรับฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ ให้ใช้น้ำปราศจากไอออนล้างแทนตัวทำละลาย

ขั้นตอน

1. ปิดเครื่องและป้องกันไว้ก่อน ตัดกระแสไฟและถอดหรือป้องกันชิ้นส่วนที่ไวต่อความชื้น แบตเตอรี่ และรีเลย์หรือสวิตช์ที่ไม่ได้ปิดผนึก
2. เลือกน้ำยาทำความสะอาดตามประเภทของฟลักซ์ ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ที่มีความบริสุทธิ์สูง หรือน้ำยาขจัดฟลักซ์โดยเฉพาะสำหรับเรซินและน้ำยาที่ไม่ต้องทำความสะอาด; น้ำปราศจากไอออน (พร้อมสารทำให้เกิดสบู่หากจำเป็น) สำหรับสารที่ละลายน้ำได้
3. ทาและคนให้เข้ากัน ทำให้คราบตกค้างเปียกและใช้แปรงขนนุ่มป้องกันไฟฟ้าสถิตขัด โดยเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเพื่อยกคราบตกค้างขึ้นแทนที่จะป้ายให้กระจายออกไป สำหรับการใช้งานในปริมาณมาก สามารถใช้เครื่องล้างด้วยคลื่นอัลตราโซนิคหรือระบบพ่นสเปรย์ได้
4. ล้าง. ล้างออกด้วยตัวทำละลายใหม่หรือน้ำปราศจากไอออน เพื่อให้สารตกค้างที่ละลายอยู่ถูกชะล้างออกไป ไม่ตกตะกอนกลับมาเป็นคราบขุ่น
5. แห้งสนิท เป่าให้แห้งด้วยลมเป่าอัดที่สะอาด และหากเหมาะสม ให้ใช้วิธีอบด้วยอุณหภูมิต่ำ เพื่อป้องกันไม่ให้ความชื้นติดอยู่ใต้ชิ้นส่วนต่างๆ
6. ตรวจสอบและยืนยัน ตรวจสอบภายใต้กล้องจุลทรรศน์ และสำหรับแผงวงจรที่สำคัญ ให้ยืนยันความสะอาดด้วยการทดสอบไอออนิก (ROSE) หรือการทดสอบโครมาโทกราฟีไอออน แทนการตรวจสอบด้วยตาเปล่าเพียงอย่างเดียว

สะอาดแค่ไหนถึงจะเรียกว่า “สะอาดเพียงพอ”?

ความสะอาดเป็นผลลัพธ์ที่วัดได้ ไม่ใช่การตัดสินด้วยสายตา การตรวจสอบแบบดั้งเดิมคือการทดสอบการปนเปื้อนของไอออน (ROSE) ซึ่งจะละลายสารตกค้างและอ่านค่าออกมาเป็นตัวเลขเทียบเท่าโซเดียมคลอไรด์เพียงค่าเดียว ซึ่งในอดีตถือเป็นค่าที่ยอมรับได้โดยประมาณที่ 1.56 µg/cm² สำหรับข้อกำหนดที่เข้มงวดกว่าหรือข้อกำหนดที่ทันสมัยกว่านั้นการวิเคราะห์ด้วยไอออนโครมาโทกราฟี (IC)จะระบุและวัดปริมาณไอออนชนิดเฉพาะ (คลอไรด์ สารตกค้างของกรดอินทรีย์อ่อน และอื่นๆ) เทียบกับขีดจำกัดต่อไอออน ซึ่งมีความแม่นยำในการวินิจฉัยมากกว่าตัวเลข ROSE เพียงค่าเดียว แผงวงจรที่มีความน่าเชื่อถือสูง ชิ้นส่วนใดๆ ที่จะเคลือบด้วยสารป้องกันความชื้น และชิ้นส่วนประกอบที่มีระยะห่างระหว่างขาละเอียดหนาแน่น จะอยู่ในช่วงปลายสุดของขีดจำกัดที่เข้มงวดเหล่านี้ ดังนั้นกระบวนการทำความสะอาดจึงได้รับการตรวจสอบเทียบกับตัวเลขที่ผลิตภัณฑ์ต้องการจริง

4. ฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาด: เมื่อคุณสามารถปล่อยทิ้งไว้ได้

ฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาดนั้นถูกคิดค้นขึ้นมาเพื่อให้สารตกค้างไม่เป็นอันตรายและสามารถคงอยู่บนแผงวงจรได้ ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้มันได้รับความนิยม เพราะมันช่วยลดขั้นตอนการทำงานลง แต่ "ไม่ต้องทำความสะอาด" เป็นเพียงคุณสมบัติของสารตกค้าง ไม่ใช่กฎตายตัว และก็มีบางกรณีที่คุณควรทำความสะอาดมันอยู่ดี

หากเป็นการประกอบชิ้นส่วนทั่วไป ไม่ควรทิ้งคราบน้ำยาทำความสะอาดไว้ เพราะคราบจะมีปริมาณน้อย และไม่มีส่วนประกอบใดในขั้นตอนถัดไปที่ไวต่อคราบนั้น แต่ควรทำความสะอาดคราบน้ำยาออกเมื่อแผงวงจรมีวงจรที่มีความต้านทานสูงหรือแรงดันสูงวงจรRFระยะห่างระหว่างขาแคบ มีการเคลือบสารป้องกันความชื้น (คราบน้ำยาจะทำให้การยึดเกาะไม่ดี) มีข้อกำหนดด้าน ความสะอาดที่เข้มงวดสำหรับอุตสาหกรรมการแพทย์หรืออวกาศหรือเป็นข้อกำหนดด้านความสวยงาม ข้อผิดพลาดที่ควรหลีกเลี่ยงคือการผสมสารเคมี การทำความสะอาดคราบน้ำยาทำความสะอาดเพียงบางส่วนด้วยตัวทำละลายที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้คราบนั้นเกิดปฏิกิริยาและทำให้เกิดปัญหาที่แย่กว่าการไม่ทำอะไรเลย

นอกจากนี้ยังมีกับดักที่แนบเนียนกว่านั้นอีก: คราบตกค้างจากแผ่นวงจรพิมพ์ที่ไม่ต้องทำความสะอาด ซึ่งผ่านกระบวนการความร้อนครั้งที่สอง — การแก้ไขหรือการเก็บรายละเอียด — อาจไหม้เกรียมหรือกระจายตัว และเมื่อมันกลายเป็นสีขาวและแข็งแล้ว จะกำจัดได้ยากขึ้นและมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดปัญหามากขึ้น หากแผ่นวงจรพิมพ์ที่ไม่ต้องทำความสะอาดจะต้องได้รับการแก้ไขหรือเคลือบด้วยสารเคลือบป้องกัน ควรวางแผนที่จะทำความสะอาดบริเวณที่ได้รับผลกระทบด้วยน้ำยาขจัดฟลักซ์ที่เหมาะสม แทนที่จะหวังว่าคราบตกค้างจะไม่เป็นอันตรายผ่านกระบวนการที่มันไม่ได้ถูกออกแบบมาให้รองรับตั้งแต่แรก

5. การทำความสะอาดและการควบคุมความสะอาดที่ Highleap

ในด้านการผลิต ความสะอาดเป็นผลลัพธ์ที่ควบคุมและวัดผลได้ ไม่ใช่แค่การเช็ดทำความสะอาด ที่ Highleap เราปรับกระบวนการทำความสะอาด PCBให้เข้ากับเคมีของฟลักซ์บนบอร์ด ไม่ว่าจะเป็นตัวทำละลายหรือสารละลายในน้ำ ดำเนินการเป็นขั้นตอนที่บันทึกไว้ และตรวจสอบผลลัพธ์เทียบกับข้อกำหนดด้านความสะอาดในมาตรฐาน IPC J-STD-001 และ IPC-A-610 รวมถึงการทดสอบความสะอาดด้วยไอออนสำหรับบอร์ดที่ต้องการ เมื่อบอร์ดจะถูกส่งไปเคลือบสารป้องกัน เราจะทำความสะอาดให้ได้มาตรฐานที่สารเคลือบต้องการ เพื่อให้สารเคลือบยึดเกาะและปกป้องได้ดี

หากผลิตภัณฑ์ของคุณมีข้อกำหนดด้านความสะอาด การเคลือบผิว หรือความน่าเชื่อถือ หรือคุณกำลังประสบปัญหาคราบฟลักซ์ตกค้างในภาคสนาม โปรดแจ้งฟลักซ์และวิธีการใช้งานให้เราทราบ เราจะรวมขั้นตอนการทำความสะอาดและการตรวจสอบเข้าไว้ในกระบวนการ สำหรับงานแก้ไขและซ่อมแซม ช่างเทคนิคของเราจะทำความสะอาดตามมาตรฐานเดียวกับงานผลิต

ติดต่อเราเพื่อสอบถามเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านความสะอาด

6. คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการทำความสะอาดฟลักซ์ออกจากแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

อะไรคือวิธีที่ดีที่สุดในการทำความสะอาดคราบฟลักซ์ออกจากแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB)?

สำหรับคราบเรซินและคราบตกค้างที่ทำความสะอาดไม่ได้ แอลกอฮอล์ไอโซโพรพิลที่มีความบริสุทธิ์สูง (90% ขึ้นไป) หรือน้ำยาขจัดฟลักซ์โดยเฉพาะจะใช้ได้ผลดี สำหรับฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ (กรดอินทรีย์) ให้ล้างด้วยน้ำปราศจากไอออน บางครั้งอาจใช้สารทำให้เกิดสบู่ร่วมด้วย น้ำยาทำความสะอาดที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของฟลักซ์ ดังนั้นควรตรวจสอบชนิดของฟลักซ์ก่อน

ฉันสามารถใช้ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ในการกำจัดฟลักซ์ได้หรือไม่?

ใช่แล้ว สำหรับคราบเรซินและคราบตกค้างที่ไม่ต้องล้างออก ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์เป็นน้ำยาทำความสะอาดที่ใช้กันทั่วไปและมีประสิทธิภาพ โดยควรใช้ชนิดที่มีความบริสุทธิ์ 90% ขึ้นไป และใช้กับแปรงขนนุ่มป้องกันไฟฟ้าสถิต แต่ไม่เหมาะสำหรับฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ ซึ่งต้องล้างด้วยน้ำปราศจากไอออน

จำเป็นต้องทำความสะอาดฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาดหรือไม่?

โดยปกติแล้วไม่จำเป็น เพราะสารตกค้างที่ไม่ต้องทำความสะอาดนั้นถูกออกแบบมาให้ไม่เป็นอันตรายและสามารถคงอยู่บนแผงวงจรทั่วไปได้ ควรทำความสะอาดออกเมื่อแผงวงจรมีวงจรที่มีความต้านทานสูงหรือแรงดันสูง วงจร RF มีสารเคลือบป้องกันความชื้น มีข้อกำหนดด้านความสะอาดที่เข้มงวดสำหรับอุตสาหกรรมการแพทย์หรืออวกาศ หรือเป็นข้อกำหนดด้านความสวยงาม

ทำไมคราบฟลักซ์ถึงเป็นปัญหาถ้าฉันปล่อยทิ้งไว้?

เรซินที่ถูกกระตุ้นและสารตกค้างที่ละลายน้ำได้อาจกัดกร่อนและสามารถก่อให้เกิดเดนไดรต์นำไฟฟ้าได้ภายใต้ความชื้นและแรงดันไฟฟ้า ทำให้เกิดการรั่วไหลและข้อผิดพลาดเป็นระยะ นอกจากนี้ สารตกค้างยังรบกวนการทดสอบทางไฟฟ้าและป้องกันไม่ให้สารเคลือบป้องกันยึดเกาะ ดังนั้นจึงควรขจัดออกเมื่อเกิดปัญหาใดๆ เหล่านี้

ฉันจะทำความสะอาดฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้อย่างไร?

ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ (กรดอินทรีย์) จะถูกกำจัดออกด้วยการล้างด้วยน้ำปราศจากไอออน โดยมักใช้สารทำให้เกิดสบู่เพื่อช่วยในการขจัดออก จากนั้นล้างให้สะอาดและเช็ดให้แห้งสนิท อย่าทิ้งคราบฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ไว้บนแผ่นวงจร เพราะมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง

ฉันจะรู้ได้อย่างไรว่าแผงวงจรสะอาดจริง ๆ?

การตรวจสอบด้วยสายตาโดยใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังขยายสูงสามารถตรวจพบสิ่งตกค้างขนาดใหญ่ได้ แต่สำหรับแผงวงจรที่ต้องการความสะอาดสูงนั้น จะต้องตรวจสอบด้วยการทดสอบการปนเปื้อนของไอออน (ROSE) หรือโครมาโทกราฟีไอออน ซึ่งจะวัดปริมาณการปนเปื้อนของไอออนที่เหลืออยู่เทียบกับขีดจำกัดที่กำหนดไว้ แทนที่จะอาศัยการตรวจสอบจากลักษณะภายนอกเพียงอย่างเดียว

ฉันสามารถทำความสะอาดแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ด้วยเครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิกได้หรือไม่?

ใช่ การทำความสะอาดด้วยคลื่นอัลตราโซนิคมีประสิทธิภาพและเป็นที่นิยมในกระบวนการผลิต แต่ต้องใช้ด้วยความระมัดระวังบนแผงวงจรที่มีชิ้นส่วนที่บอบบางหรือสายเชื่อมต่อที่ละเอียดอ่อน เนื่องจากพลังงานจากการเกิดโพรงอากาศอาจทำให้ชิ้นส่วนที่บอบบางเสียหายได้ ควรตรวจสอบพารามิเตอร์ของกระบวนการให้เหมาะสมกับการประกอบชิ้นส่วนด้วย