Очищення друкованої плати після паяння: залишки та методи

Друкована плата очищається для видалення залишків флюсу, іонного забруднення та частинок, які можуть спричинити корозію, струми витоку та довгострокові збої надійності. Очищення друкованої плати найважливіше перед конформним покриттям, на високонадійних та високоомних платах, а також під деталями з малим відстанню та дрібним кроком, де затримуються залишки. Не кожна плата потребує цього, сучасні безочисні процеси розроблені для того, щоб залишати нешкідливі залишки, але знання того, коли і як очищати, є важливим для створення довговічних плат. У цьому посібнику пояснюється, що роблять залишки, коли потрібне очищення, поширені методи та як перевіряється чистота.

Що видаляє очищення друкованої плати

Очищення — це видалення залишків процесу, що залишилися на платі після паяння, головним чином залишків флюсу, а також іонних забруднень, масел та твердих частинок.

Звідки береться залишок

Флюс необхідний для паяння, він очищає метал, тому припій змочується, але залишає залишки. Залежно від хімічного складу флюсу, ці залишки варіюються від доброякісної плівки до активного гігроскопічного матеріалу, який притягує вологу та може піддаватися корозії. Додайте до цього відбитки пальців, пил та солі від контакту, і готова плата може містити забруднення, які є невидимими, але електрично значущими.

Прибирання як навмисний крок

Чи чистити – це рішення, а не другорядна думка, і це залежить від використовуваного флюсу, вимог до надійності виробу та того, чи буде плата покрита. На виробничій лінії очищення інтегровано в процес складання друкованої плати , а метод узгоджується з флюсом та вимогами приймання.

Чому залишки флюсу є проблемою

Залишки – це не просто косметичний недолік. Неправильний залишок, залишений не в тому місці, спричиняє реальні електричні та механічні поломки.

Найбільш підступною з них є електрохімічна міграція: під дією зміщення та вологи іонне забруднення дозволяє провідним дендритам рости між сусідніми провідниками, аж до їх короткого замикання. Оскільки це розвивається з часом, плата може пройти випробування на заводі та вийти з ладу через місяці в польових умовах. Зниження опору поверхневої ізоляції через іонні залишки є вимірюваним попередником, тому до чистоти вимогливих плат ставляться серйозно.

Флюс без очищення: чи потрібно його все ще чистити?

У багатьох сучасних складальних роботах використовується флюс, що викликає справедливе питання: якщо він не чистий, то навіщо взагалі чистити?

Флюс, що не потребує очищення, розроблений таким чином, щоб залишати мінімальний, по суті некорозійний залишок, який безпечно залишати на платі в багатьох випадках. У багатьох комерційних пристроях електроніки саме це і відбувається: плата не очищається, і все гаразд. Етикетка відповідає дійсності в межах її цільового використання.

Нюанс полягає в тому, що «без очищення» передбачає, що залишок залишається недоторканим, і застосування його переносить. Якщо ви нанесете поверх нього конформне покриття, змішаєте його з іншим хімічним складом флюсу або створите високонадійну чи високоомну схему, залишок все ж може стати проблемою. У таких випадках навіть плату, яку не потрібно очищати, слід очистити. Поширеною помилкою є трактування «без очищення» як «ніколи не очищати».

Потреби в очищенні за типом флюсу

Флюс, яким ви паяєте, є найважливішим фактором, який визначає, чи потрібно чистити плату.

Найяскравішим прикладом є водорозчинний флюс: його залишки агресивні та завжди повинні видалятися за допомогою очищення на водній основі. Флюси на основі каніфолі залишають залишки, які часто потребують очищення, особливо більш активовані марки. Флюси, що не потребують очищення, є винятком, оскільки зазвичай можуть залишатися в межах свого призначення. Спочатку визначте тип флюсу, а потім підберіть для нього етап очищення під час контрольованого складання плати.

Коли потрібне очищення друкованої плати

Кілька ситуацій однозначно схиляють рішення на користь очищення, незалежно від типу флюсу.

• Перед конформним покриттям. Покриття повинно зчепитися з чистою поверхнею, інакше воно може затримувати залишки під ним.
• Високонадійні вироби. Медична, аерокосмічна, автомобільна безпека та інші роботи класу 3 зазвичай вимагають перевірки очищення та чистоти.
• Деталі з дрібним кроком та низьким відступом. Залишки важко видалити з-під щільно розташованих або низько зазорених компонентів, тому з цим потрібно боротися цілеспрямовано.
• Високоомні або високовольтні кола. Тут важливі крихітні струми витоку, тому чистота поверхні є критично важливою, зокрема на чутливих аналогових та високошвидкісні конструкції.
• Змішані флюсові хімії. Поєднання флюсів може створювати залишки, які є корозійними, навіть якщо кожен з них окремо не є корозійним.

Ці фактори найкраще виявити на ранній стадії. Огляд конструкції та процесу може виявити вимогу до покриття або схему, критично важливу для чистоти, ще до того, як буде сконструйовано плату, тому правильний крок очищення планується, а не виявляється пізніше.

Порівняння методів очищення друкованих плат

Існує кілька усталених способів очищення дошки, кожен з яких підходить для певних залишків та обсягів.

Для верстата ізопропіловий спирт та щітка справляються з більшістю точкових очищень. Для виробництва водна система миття з належним ополіскуванням та сушінням забезпечує стабільні результати по всій партії. Після будь-якого очищення на водній основі, плата повинна бути повністю висушена, оскільки волога, що залишилася, є її власним ризиком для надійності. Метод повинен відповідати хімічному складу флюсу, наприклад, водорозчинний флюс потребує очищення на водній основі.

Як перевірити чистоту друкованої плати

На дошках, де чистота має значення, потрібно не просто чистити, а перевіряти. Кілька стандартизованих тестів визначають, наскільки чистою є дошка насправді.

• Тестування на іонне забруднення. Вимірює загальний іонний залишок на дошці, швидкий індикатор загальної чистоти.
• Іонна хроматографія. Визначає та кількісно визначає конкретні іонні сполуки для отримання детальної картини.
• Поверхневий опір ізоляції (SIR). Перевіряє, чи поверхня все ще ізолює під впливом тепла та вологи, чи руйнуються залишки матеріалу.

Ці процедури визначені в посібнику з методів випробувань IPC, а межі прийнятності встановлені стандартом паяння або вашими власними специфікаціями. Використання визначеного методу означає, що результат чистоти, отриманий в одній лабораторії, можна порівняти з результатами іншої, той самий принцип стандартизованого тестування, який лежить в основі якості у виробництві друкованих плат.

Очищення друкованих плат на робочому місці проти очищення виробничих друкованих плат

Спосіб очищення багато в чому залежить від масштабу.

• На лавці запасних: IPA та пензлик, ретельне висихання та візуальний огляд покривають ремонт та прототипи.
• У виробництві: Етап очищення є інтегрованим та контрольованим, з послідовним хімічним реагентом, промиванням, сушінням та перевіркою.

Підхід до виробництва має найбільше значення зі зростанням обсягів, оскільки чистота має бути однаковою на кожній платі, а не лише на тій, що перед вами. Ця стабільність є частиною надійного великосерійного складання , де контрольований процес очищення та перевірки забезпечує стабільну надійність від першої до останньої плати. Термічно важкі плати, такі як збірки з металевим сердечником , дотримуються тієї ж дисципліни чистоти.

Обговоріть вимоги до чистоти

Очищення друкованої плати захищає її від корозії, витоків та міграції, є найважливішим перед нанесенням покриття та на високонадійних платах і перевіряється стандартизованими тестами на чистоту. Підбирайте метод відповідно до флюсу, очищайте, коли цього вимагає застосування, та перевіряйте, коли надійність під загрозою. Ви можете дізнатися більше про Highleap Electronics та наші процеси складання та очищення.

Поширені запитання

Навіщо взагалі потрібно чистити друковану плату?

Для видалення залишків флюсу та іонних забруднень, які можуть спричинити корозію міді, погіршити поверхневу ізоляцію та з часом спричинити витік або короткі замикання, спричинені дендритами. Очищення також є важливим перед нанесенням конформного покриття, яке не буде надійно триматися на брудній поверхні. Необхідність його очищення залежить від флюсу, застосування та вимог до надійності.

Якщо я використовую флюс, який не потребує очищення, чи потрібно мені все одно його чистити?

Часто ні, оскільки залишки, що не потребують очищення, розроблені як безпечні та залишаються на багатьох комерційних продуктах. Але все одно слід очистити перед нанесенням конформного покриття, на високонадійні або високоомні плати, а також під час змішування флюсів. «Без очищення» передбачає, що залишки залишаються недоторканими, і застосування їх переносить.

Які проблеми спричиняють залишки флюсу?

Активні або гігроскопічні залишки можуть кородувати мідь та дроти, знижувати опір поверхневої ізоляції, а під дією напруги та вологості спричиняти електрохімічну міграцію, яка призводить до утворення провідних дендритів та замикання провідників. Оскільки ці утворення розвиваються з часом, забруднена плата може спочатку пройти випробування, а пізніше вийти з ладу в польових умовах.

Які поширені способи очищення друкованої плати?

Деіонізована вода з омильником, розчинник, такий як ізопропіловий спирт, вбудовані або пакетні водні системи миття та ультразвукове очищення. Для ремонту на робочому столі зазвичай використовується IPA та щітка; у виробництві використовуються контрольовані системи миття. Після будь-якого очищення на водній основі дошку необхідно повністю висушити, щоб уникнути накопичення вологи.

Коли прибирання обов'язкове?

Перед конформним покриттям, на високонадійних виробах (клас 3), під деталями з дрібним кроком або низьким відступом, де накопичуються залишки, на високоомних або високовольтних ланцюгах, де важливий витік, та щоразу, коли змішуються флюсові хімічні склади. У цих випадках очищення слід планувати в процесі, а не пропускати.

Як перевірити, чи дошка чиста?

За допомогою стандартизованих випробувань: випробування на іонне забруднення для загального вимірювання, іонна хроматографія для ідентифікації конкретних видів та опір поверхневої ізоляції для підтвердження того, що поверхня все ще ізолює під дією тепла та вологості. Для цього використовуються визначені методи випробувань з межами прийнятності, зазначеними у стандарті паяння або специфікації замовника.

Чи може ультразвукове очищення пошкодити компоненти?

Він може впливати на чутливі деталі та тонкі внутрішні дроти, тому його використовують з обережністю та він підходить не для кожного типу складання. Він дуже ефективний для видалення залишків, але компоненти на платі повинні бути для цього придатними. У разі сумнівів, водне промивання або розчинник є більш щадним методом.

Чи залежить тип флюсу від необхідності чистки?

Здебільшого так. Водорозчинний (органічнокислотний) флюс залишає агресивний залишок, який завжди потрібно видаляти за допомогою очищення на водній основі. Флюси на основі каніфолі, особливо активовані марки, також зазвичай потребують очищення. Флюс, що не потребує очищення, зазвичай може залишатися на місці в межах свого призначення. Спочатку визначте тип флюсу, а потім підберіть метод очищення, який йому підходить.

Що станеться, якщо я покрию дошку лаком, не очистивши її попередньо?

Конформне покриття може погано прилягати та затримувати залишки на дошці, де вони продовжують притягувати вологу та кородувати. Результатом може бути погана продуктивність покриття та проблеми з надійністю, які важко виправити пізніше. Очищення перед нанесенням покриття є однією з найважливіших причин для очищення взагалі.

Чи важливіше очищення для плит високої щільності?

Так. Деталі з дрібним кроком та низьким відстанню залишають мало зазору, тому залишки потрапляють під них, де їх важко видалити, та поблизу щільно розташованих провідників. На щільних або високоомних платах, як-от багато високошвидкісних та радіочастотних схем, ці залишки, що потрапили в них, з більшою ймовірністю спричиняють витік або міграцію, тому ретельне очищення та перевірка мають більше значення.