汚れた PCB – PCB を清潔で耐久性のあるものにするための究極のガイド

汚れた PCB プリント回路基板はほこりを蓄積し、飛沫や浸水によって液体と接触することがあります。これらの要素にさらされると、はんだ接合部が徐々に腐食し、回路が損傷する可能性があります。

多くの汚染物質は、基板上の小さなコンポーネントを隔離することもでき、熱損失を防ぎ、最終的には過熱します。

この記事では、PCB の汚れがプロ​​ジェクトに与える影響と、PCB のクリーニング方法について説明します。きっと役に立つはずです。

https://youtu.be/NnOGivIstMk

汚れた PCB の意味

汚れた PCB 」は、新品の PCB の安価な代替品として購入された中古または再生ボードを指すために市場で使用されることもあります。

以前のデバイスで使用されていた PCB は、PCB クリーニング会社によって十分に再生され、新しいガジェットの製造に使用できるものとして合格します。

その名前にもかかわらず、市場グレードの汚れた PCB は通常、額面どおりかなりきれいです。ただし、高品質の汚れた PCB はかなりの期間機能し続けることができますが、新しいボードの寿命を保証することはできません。

したがって、市販の汚れた PCB は、理想的にはプロトタイプ用に予約されています。

図 1:Custome Black Soldermask PCBA

はんだ付け後にかなりのフラックス残留物が残っている場合も、PCB は「汚れている」と見なすことができます。今日、すべてのプリント基板の約 70% は無洗浄のはんだペーストで組み立てられています。つまり、フラックスは除去する必要がありません。

ただし、はんだ付け後、フラックスは通常、はんだ接合部とその周囲にいくらかの残留物を残します。残留物の量は、変化の内容 (固形物 - 樹脂、ゲル化剤、および活性化剤) によって異なります。また、固形物が少ないフラックスは、基板上に残留物が少なくなります。

汚れた PCB が仕事に与える影響

ほこり、湿気、フラックス残留物などの PCB 汚染物質は、回路に悪影響を及ぼす可能性があります。

2.1 ほこりと湿気

粉塵は、さまざまな無機材料と有機材料、および大量の水と溶解塩から構成される複雑な物質です。

PCB の信頼性に対する粉塵の影響は、小型化技術と、電気通信および情報産業など、粉塵にさらされる状況での回路基板の使用の増加により、ますます大きくなっています。

図 2:ほこりの多い PCB

ほこりは、回路基板にいくつかの問題を引き起こす可能性があります。親水性のため、導体間の表面絶縁抵抗を損なう可能性がある導電性電解質膜を形成する可能性があります。

水がなくても、粒子は接触面の摩擦を増加させ、摩耗と腐食を促進します。さらに、それらは誘電体として機能するため、コネクタやラインで信号干渉を誘発することもあります.

それだけでは電子機器を最終的に検査する動機が得られない場合、動作中のコンポーネントや電源コネクタにほこりがたまると、コンポーネントが過熱したときに取り返しのつかない損傷を引き起こす可能性があります。

2.2 フラックス残渣

ほこりや湿気は PCB にとって良いことではありませんが、フラックスの残留物はプロジェクトにさらに悪い影響を与える可能性があります。再はんだ付け前に回路基板を洗浄する必要をなくすために、無洗浄フラックス材料が導入されました。

しかし、無洗浄基板の利点は明白でしたが、組み立て業者は残留物の問題にすぐに気付きました.

はんだ付け中に基板から剥がれたフラックスの残留物は、はんだ付けされたコンポーネントのピンに徐々に蓄積する傾向があり、特にクロック速度が 1 ギガヘルツを超える回路では、導電性の問題を引き起こします。

このような高周波では、電子は主に導体の外面を伝導します。つまり、端子上のフラックス残留物が電流を示し、信号干渉を引き起こす可能性があります。

図 3:PCB 上のフラックス残留物

ダストと同様に、フラックス残渣にも親水性があります。そのため、フリップチップ アセンブリにアンダーフィル材料をディスペンスし、熱で硬化させると、小さなポケットまたは蒸気またはガスが形成され、最終的に基板からアンダーフィルが分離し、汚染物質がアセンブリに浸透する経路ができます。

汚れた PCB を引き起こす要因

ここまでで、PCB を汚す病原体について十分に理解しているので、それらがどのように PCB に侵入するかを推測できます。以下は、汚れた PCB の 3 つの一般的な原因です。

3.1 製造中の残留物

歴史的に、PCB の製造には活性ロジンベースのフラックスが使用されていました。ただし、これらのフラックスは塩素または臭素化合物で構成されているため、はんだ付け後に残留物が残ると、製品の動作中に腐食が発生します。

その結果、ハロゲン化物を除去するために多くの洗浄方法が開発されました。よく洗浄された製品は、表面に最小限の量のハロゲン化合物しかありません.

今日、ほとんどの PCB メーカー 無洗浄フラックスを使用してください。理論的には、これらのフラックスは通常、アジピン酸やクエン酸などの有機酸で構成されており、はんだ付け中に加熱すると容易に分解し、はんだと結合して腐食性の残留物を残しません。

ただし、実際には、溶融はんだが下のフラックスの一部を絶縁するために適用され、分解に必要な熱を否定することは珍しくありません.製造後、未分解の変更は、はんだ付けポイントを囲む基板に残留物として残ります。

長期的に回路を適切に動作させるには、フラックスの残留物をきれいに取り除く必要があります。活性ロジンボードとは異なり、無洗浄 PCB は効果的な洗浄のために水だけではなくけん化剤を必要とします。

3.2 作業環境の影響

フラックス残留物の汚染は、通常、組み立て後の過失または不適切な洗浄に起因します。ただし、新しく製造した回路から残留物を取り除いたとしても、環境汚染物質を考慮する必要があります。

たとえば、ほこりの多い汚れた場所や屋外ではんだ付けしている場合、ほこりの粒子や汚れがはんだ内に閉じ込められ、後で問題が発生する可能性が高くなります.湿気の多い、またはほこりの多い環境で使用される電子機器の PCB は、極端でない環境で使用される場合よりもはるかに早く劣化する傾向があります。

デバイスの筐体の IP 等級に自信がある場合でも、回路基板を時々チェックして、ほこり、汚れ、または湿気の蓄積を事前に確認することをお勧めします。

3.3 不適切な使用/操作

PCB は、使用時に注意が必要なデリケートなコンポーネントです。そのため、デバイスを取り巻く環境を完全に制御できない場合でも、基本的な製造と使用上の注意を無視すると、PCB が汚染の危険にさらされる可能性があります。

たとえば、アクティブ コンポーネントを搭載したボードは、放熱を促進するために通気性のあるパッケージに収める必要があります。ただし、これらの気道にフィンを並べて、ほこりがサーキットへの高速ルートになるのを防ぐことをお勧めします.

開放的に換気された筐体に収容された PCB は、フィン タイプのパッケージよりもはるかに速くほこりや湿気を蓄積します。

図 4:十分に換気された PCB エンクロージャ

デバイスの不適切な使用に起因する誤動作や部品の焼損も、PCB 汚染の原因となる可能性があります。たとえば、コンデンサから漏れた電解液は、基板を侵食したり、さらに悪いことに、導体を短絡させたりする可能性があります。

汚れた PCB をきれいにする方法

PCB のクリーニング方法は、基板の種類と汚染物質、およびその作業で使用する経験とツールによって異なります。

回路基板のクリーニングは簡単ではありません。わずかなミスでも、PCB やその上のコンポーネントに取り返しのつかない損傷を与える可能性があります。したがって、手を汚す前に、リスクを取る価値があるかどうかを自問することが不可欠です。特に、ボードが機能していて、単に面倒に見える場合はなおさらです。

上記の質問に大胆に「はい」と答えた場合、またはボードが機能していないため、修理を試みる前にクリーニングするつもりである場合は、このまま読み進めて、蓄積されたほこり、汚れ、汚れ、フラックスの残留物、深刻な電解液の腐食。

4.1.ほこりや汚れの掃除

信じられないかもしれませんが、PCB からほこりや汚れなどの乾いた軽い破片を取り除くのに最適なツールは、古い乾いた歯ブラシです。快適に扱えるように小さくて軽量で、細かい毛が小さな粒子も払いのけます。

穏やかな圧縮空気源を使用してボードをきれいに吹き飛ばすこともできますが、掃除機を使用する誘惑に駆られることはありません。ホースのヘッドで発生する静電気は、PCB の一部のコンポーネントを損傷する可能性があります。

4.2.基板の汚れ —汚れの除去

ほこりが PCB に蓄積すると、水や油からソーダやワックスに至るまであらゆるものが閉じ込められ、最終的に基板に付着すると、汚れが形成されます。したがって、汚れを取り除くには、歯ブラシと圧縮空気だけでは十分ではありません。

まず、ソケットに取り付けられたコンポーネントをボードから取り外し、別のクリーニングのために取っておきます。それらを取り外すと、損傷を防ぐだけでなく、ソケットが露出し、より徹底的な作業を行うことができます.

もちろん、基板のクリーニングが終わったときに簡単にはんだ付けできるように、部品を取り外す前に部品がどこにあるのかを正確に書き留めておく必要があります。

家庭用の非リン酸洗剤は効果的な汚れ除去剤です。ボードをすすぎ、きれいな繊維のない布で拭き取ります。約 10 秒間放置して汚れをほぐし、使い古しの歯ブラシでこすり落とします。

図 5:洗剤に浸した PCB

コンポーネントを交換する前に、PCB を完全に乾燥させる必要があります。オーブンを摂氏約 80 度に予熱し、温度が上がったら電源を切り、ボードを中に入れます。

2 時間乾燥させて、キッチンにアクセスできる他の人がオーブンに触れないように注意してください。

乾燥サイクルの後、ボードを取り出し、損傷がないか調べます。状態が良好であれば、コンポーネントを再度取り付けます。

4.3.フラックス残留物のクリーニング

前述のように、フラックス残渣はけん化剤を使用してのみ除去できます。 DIY 愛好家にとって頼りになる洗浄けん化剤は、家庭用消毒用アルコールです。

歯ブラシをアルコールで濡らし、ボードの患部をやさしくこすり始めます。電子機器の洗浄に一般的に使用される無水アルコールは、家庭用アルコールよりもはるかに速く作用するため、重度の残留物汚染に対するけん化剤として優れています。

お金に余裕がある場合は、フラックス除去専用の市販の洗浄剤を購入することもできます。 Tech Sprays の Envi-Ro-Tech 1676 のようなプロ級のクリーナーは優れた結果をもたらしますが、アルコールよりもはるかに高価になります.

4.4.基板の汚れ —腐食のクリーニング

PCB がバッテリーの酸、塩水 (汗)、またはコンデンサー電解液の腐食で汚染されている場合は、できるだけ早く物質を中和して除去する必要があります。

重曹と水を混ぜて、できた薄いペーストを酸による損傷のある部分に塗ります。

酸はボードのトレースに沿ってバッテリーから離れた他の領域にも移動する可能性があるため、すべての酸を確実に中和するために、重曹混合物で中和「浸漬」を実行することをお勧めします.

ボードを浸した後、よくすすぎ、上記の「汚れ除去」手順に従います。

図 6:PCB バッテリーの腐食

一部の電池、特にニカド電池には、酸ではなく塩基が含まれているため、重曹溶液は中和剤として機能しません。代わりに、ホワイトビネガーのようなマイルドですぐに手に入る酸を試してください。

通常、塩水腐食に対処するために必要なのは、汚れの除去手順だけです。

しかし、塩水にさらされてボードの金属表面に酸化物が形成されたとします。その場合、メディア ブラスト (ガラスまたはプラスチック ビーズ ブラスト) やメディア タンブリング (真鍮ベースの脱酸素剤を使用) などの特別な技術に頼らなければならない場合があります。

ボード環境の改善

プリント回路基板にとって理想的な環境は、ほこり、汚れ、湿気、酸、フラックスの残留物、およびその他の汚染物質がないことです。ただし、基板を完全に環境から解放することは事実上不可能です。最終的には、すべての PCB が汚れてクリーニングが必要になります。

ありがたいことに、回路基板を長期間きれいに保つために、いくつかの対策を講じることができます。 WellPCB のような有能なメーカーから購入した PCB は、通常、空気と湿気への露出を減らすために、シリカゲルとプチプチで真空パックされています。

そのため、基板を購入した場合は、設計の準備が整い、製造の準備が整うまでパッケージから取り出さないでください。

しばらく棚に放置されていたボードは、はんだ付けプロセスや回路の全体的な機能を損なうのに十分な湿気やほこりを蓄積する可能性があります。

図 7:真空パックされた PCB

PCB を使用する環境には、少量の汚染物質が含まれている必要があります。製造スペースを清潔に保ち、可能であれば、製造中ははんだ手袋を使用して、汗や指紋が基板につかないようにしてください。

また、完成したデバイスの周囲が涼しく乾燥していることを確認し、這う昆虫やクモに注意してください。

PCB を腐食や汚染から保護する方法

PCB を取り巻く環境を改善するためにできることがほとんどない場合は、基板自体の保護に重点を置いてください。 PCB を安全に保つための最も自然で一般的な解決策は、エンクロージャに配置することです。

適切なケーシングは、回路基板を外部からの直接的な汚染から保護します。

さらに保護を強化するには、コンフォーマル コーティングを適用することを検討してください。このコーティングは、ほこり、湿気、塩水噴霧、菌類、酸などの多数の有害物質がボードに侵入するのを防ぎます。優れたコンフォーマル製品は通気性もあり、下に閉じ込められた水を逃がします。唯一の欠点は、PCB を再加工するには、コーティングを剥がして後で再塗布する必要があることです。

図 8:コンフォーマル コーティングの適用

ガジェットが湿気が問題になる可能性がある環境向けである場合は、コンフォーマル コーティングをファンで補完して、ケーシングから空気を吸い出し、湿度を下げることができます。

シリカゲルのパックは、最もエレガントなソリューションではありませんが、筐体の水分含有量を最小限に抑えるのにも役立ちます.

最後に、はんだ付け後に基板をきれいにして、フラックスの残留物とはんだボールを取り除きます。腐食が進行しないように、定期的に監視することを忘れないでください。

汚れた PCB – WellPCB はどのように役立ちますか?

PCB クリーニング、特に大規模な要求では、アルコールと歯ブラシだけではありません。クリーニングや保護が必要なボードがいくつかある場合は、WellPCB で肩の荷を降ろしてください。

7.1. WellPCB の PCB 洗浄方法

同社の洗浄プロセスの最初のステップは、慎重な視覚分析、電子顕微鏡、および X 線スキャンを使用して、基板を調査し、損傷の原因となっている要因を特定することです。この最初のチェックにより、カスタム PCB サーキット ボードをオンラインで注文することについて知る必要があります。必要な PCB ボードについては、WellPCB 技術者に連絡して、PCB に最も適したクリーニング戦略を立てることができます。

適切なアプローチが決定されると、汚れたボードは、業界で最も優れた洗剤、石油蒸留物、改良された溶剤、機械的攪拌機、およびメディアブラスターを使用して、洗浄プロセスにかけられます。

PCB 製造技術と経験により、多くのお客様が問題を解決するのに役立ちます。 WellPCB は、小型化された回路に特に注意を払っています。そのサイズが小さいということは、キャビティやコンポーネントの下を流れるために洗浄剤の表面張力が低くなければならないことを意味します。興味のある方はホームページをご覧ください。

次に、洗浄溶剤をすばやく吸収する添加剤を使用してきれいな PCB をすすぎ、制御された温度で乾燥させます。もちろん、WellPCB は、完全な状態に戻すために、汚染以外の問題に迅速に対処します。

7.2.PCB による PCB 保護の仕組み

PCBサービス？もしそうなら、WellPCB がPCB保護を非常に真剣に考えている以上、探す必要はありません。したがって、購入するボードは、高品質で残留物が少ないフラックスを使用して製造されていることが期待できます。同社はまた、ほこりや湿気を寄せ付けず、酸化を防ぐ最高級のコンフォーマル コーティング ソリューションも提供しています。

さらに、彼らの回路基板は細心の注意を払って作られているため、不規則に配置されたエッチャント、間違ったサイズのトレース、弱いジョイントなどの小さな不快なミスを心配する必要はありません.

汚れた PCB – 結論

きれいなボードは信頼性が高く、長持ちするボードです。 PCB を数年以上使用する場合は、定期的に洗浄し、汚染物質から十分に保護してください。使い古しの歯ブラシと家庭用のアルコールは大いに役立ちますが、助けが必要な場合は、PCB サービスを利用できますか?もしそうなら、WellPCB が最高のソリューションを喜んで提供します。