ダーティPCB – 汚れたPCBプリント基板にはほこりがたまり、飛散や浸漬によって液体に触れることがあります。これらの環境にさらされると、ナゲットが徐々に腐食し、回路が破損します。
大量の汚染物はまた、回路基板上の微小部品を隔離し、熱の散逸を防ぎ、最終的に部品の過熱を招く。
この記事では、汚いPCBがプロジェクトにどのように影響するか、またPCBを清掃する方法について説明します。あなたの役に立つに違いない。
PCBが汚いとはどういう意味ですか？
「汚いポリ塩化ビフェニル」は市場で中古またはリフォームされた回路基板を指す場合もあります。これらの回路基板は全く新しいポリ塩化ビフェニルの安価な代替品として購入されました。
PCB清掃会社は以前の設備で使用されていたPCBを十分に修復し、新しい設備の製造に使用できるようにした。
名前にもかかわらず、市場レベルの汚れたPCBは表面的には通常非常にきれいです。しかし、品質の良い汚れたPCBはかなりの時間にわたって機能を維持できますが、新しい基板の寿命を保証することはできません。
そのため、すぐに使える汚れたポリ塩化ビフェニルは原型の理想的な選択である。
図1: 黒色ソルダーレジストPCBAのカスタマイズ
PCBが溶接後に大量のフラックスが残っていれば、「汚れている」と考えてもよい。今日、プリント基板の約70%は無洗浄クリームで組み立てられています。簡単に言えば、フラックスは除去されるべきではないことを意味します。
しかし、溶接後、フラックスは通常溶接点と溶接点の周囲に残留物を残す。残留物の量はフラックスの含有量――固体樹脂、ゲル化剤、活性化剤――固体含有量の少ないフラックスは板紙に少量の残留物を残す。
汚いプリント基板が仕事にどのように影響するか
ほこり、湿気、フラックス残留物などのPCB汚染物は回路に悪影響を及ぼす。
2.1ほこりと湿気
ほこりは複雑な物質で、様々な無機材料と有機材料と大量の水と溶解塩から構成されている。
小型化技術の発展により、PCBの信頼性に対するほこりの影響はますます大きくなり、同時に回路基板はますますほこりの多い環境、例えば電気通信と情報業界に使われるようになった。
図2: ほこりだらけのプリント基板
ほこりは回路基板にいくつかの問題をもたらします。親水性のため、導電性電解質膜を形成することができ、これは導体間の表面絶縁抵抗を損なう。
水がなくても粒子は接触面での摩擦を増やし、摩耗や腐食を促進します。また、誘電体として機能するため、コネクタや配線に信号干渉を引き起こすこともあります。
これらがすべて電子機器を最終的に検査するのに十分ではない場合、コンポーネントがオーバーヒートしたときに、アクティブコンポーネントと電源コネクタに蓄積されたほこりが不可逆的な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
ほこりや湿気はポリ塩化ビフェニルには何のメリットもありませんが、フラックスの残留物はあなたのプロジェクトにもっと悪い影響を与えます。洗浄フリーフラックス材料の導入により、再はんだ付け前に回路基板を洗浄する必要がなくなりました。
しかし、基板を洗浄しないメリットは明らかであるにもかかわらず、組立工はすぐに残留物の問題に気づいた。
はんだ付け中に基板から分離されたフラックスの残留物がはんだ付け部品のリードに徐々に堆積し、導電性の問題を引き起こすことが多く、特にクロック速度が1キロヘルツを超える回路では問題となる。
このような高い周波数では、電子は主に導体の外表面を伝導し、これは端子上のフラックス残渣が電流を伝導し、信号妨害を引き起こすことを意味する。
図3: PCB上のフラックス残留物
ほこりのようにフラックス残渣にも親水性がある。したがって、フリップチップアセンブリにアンダーフィル材を割り当て、加熱硬化させると、小さなポケットや蒸気やガスができ、最終的にアンダーフィル材が回路基板から分離され、汚染物質浸透アセンブリに通路が作られる可能性があります。
PCBが汚れている可能性のある要因
今まで、ポリ塩化ビフェニルを汚染する物質について良い概念を持っていたかもしれないので、ポリ塩化ビフェニルにどのように付着しているか推測できます。以下はPCBが汚くなる3つのよくある原因です。
3.1製造過程の残留物
歴史的には、ポリ塩化ビフェニルの製造に活性ロジン系フラックスが用いられている。しかし、これらのフラックスは塩素または臭素化合物を含んでいるため、溶接後に残った残留物は製品の運転中に腐食を引き起こす。
そのため、ハロゲン化物を除去する方法がたくさん開発されました。きれいな製品の表面にはハロゲン化物がごく少量しかない。
今日、多くのPCBメーカーは洗浄フリーのフラックスを使用しています。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からなり、溶接中に熱を加えると分解しやすく、はんだと結合し、腐食性残留物を残さない。
しかし、実際には、溶融したはんだが下のフラックスを絶縁し、分解に必要な熱を拒絶することは稀ではない。生産後、分解されていないフラックスは残留物としてナゲット周辺の回路基板に残る。
回路が長期間正常に動作するようにフラックス残渣を除去する必要がある。活性ロジンプレートと異なり、洗浄フリーポリ塩化ビフェニルは水だけでなくケン化剤を必要とする。
3.2作業環境の影響
フラックス残渣汚染は通常、組み立て後の不注意や不十分な清掃に起因する。しかし、新しく作った回路の残留物を取り除いても、環境汚染物を考慮する必要があります。
例えば、ほこりの多い、清潔でない場所や屋外で溶接すると、ほこりの粒子や汚れがはんだに閉じ込められ、問題を引き起こす可能性が高くなります。極端に湿気の多い環境や埃の多い環境で使用される電子機器のポリ塩化ビフェニルは、あまり極端でない環境で使用されるポリ塩化ビフェニルよりも変質しやすい。
機器ケースのIPレベルに自信があっても、埃、汚れ、湿気の蓄積を防ぐために、時々その基板をチェックするのが賢明です。
3.3不適切な使用/操作
ポリ塩化ビフェニルは取り扱いに注意が必要な精密部品です。そのため、デバイスを取り巻く環境を完全にコントロールすることはできないかもしれませんが、基本的な製造上および使用上の注意を無視すると、PCBが汚染される危険性もあります。
例えば、アクティブなコンポーネントを搭載した基板は、放熱を促進するために通気性のあるパッケージに封入する必要があります。しかし、埃が回路に入り込まないよう、通気孔にフィンを付けるのが望ましいとされています。
開放型パッケージに収められたプリント基板は、フィン付きパッケージに収められたプリント基板に比べ、埃や水分が早く蓄積されるからです。
図4: 通気性の良いPCB筐体
また、機器の不適切な使用による誤動作や部品の焦げ付きも、プリント基板の汚れの原因になります。例えば、コンデンサーから漏れた電解液が基板を腐食させたり、導線を短絡させたりすることもある。
汚れたプリント基板のクリーニング方法
プリント基板のクリーニング方法は、基板の種類や汚染物質、また作業者の経験や持っている道具によって異なります。
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、プリント基板やその上の部品に取り返しのつかないダメージを与える可能性があります。従って、手を汚す前に、そのリスクを冒す価値があるかどうか、特に基板が動作しているのに汚れているように見えるだけなのかどうか、自問することが重要なのです。
もし、あなたが上記の質問に対して「はい」と答えた場合、または、あなたの基板が動作しておらず、修理を試みる前に洗浄するつもりである場合、この先、蓄積したほこり、汚れ、垢、フラックス残留物、および重度の電解質腐食などの基板の汚染ケースにどのように対処するかについてご覧ください。
4.1.ホコリや汚れのクリーニング
信じられないかもしれませんが、PCBからほこりや汚れのような乾いた軽いゴミを取り除くのに最適な道具は、古くて乾いた歯ブラシです。小さくて軽いので扱いやすく、毛先が細いので小さなゴミも簡単に取り除くことができます。
また、圧縮空気で基板を吹き飛ばすこともできますが、掃除機の誘惑に負けないでください。ホースの先端で発生する静電気が、PCB上のいくつかの部品を損傷する可能性があります。
4.2.汚れの除去
プリント基板の汚れは、埃に水や油、炭酸ガス、ワックスなどが付着した状態で蓄積され、最終的には基板に固着してしまいます。そのため、汚れを除去するためには、歯ブラシや圧縮空気だけでは不十分なのです。
まず、基板からソケット部品を取り外し、別個にクリーニングするためにそれらを置いておくことから始めます。取り外すと損傷を防ぐだけでなく、ソケットが露出するため、より徹底した作業が可能になります。
もちろん、取り外す前に部品の位置を正確に記録しておく必要があり、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をすることができます。
家庭用の無リン酸塩洗剤は、汚れを落とすのに効果的です。10秒程度放置して汚れを緩め、古歯ブラシでこすり落とします。ボードをすすぎ、繊維のないきれいな布で水分を拭き取ります。
図5: 洗剤に浸したプリント基板
部品を交換する前に、プリント基板を完全に乾燥させることが重要です。オーブンを約80℃に予熱し、温度が上がったらスイッチを切り、基板を中に入れます。
2時間ほど乾燥させ、台所にいる人はオーブンに触れないように注意してください。
乾燥が終わったら、ボードを取り出し、ダメージがないか点検してください。状態が良好であれば、コンポーネントを再度取り付けてください。
4.3.フラックス残渣のクリーニング
前述したように、フラックス残渣は鹸化剤を使わないと除去できません。DIY愛好家にお勧めの洗浄用鹸化剤は、家庭用の消毒用アルコールです。
歯ブラシをアルコールで濡らし、基板上の気になる部分を優しくこすり始めます。電子機器の洗浄によく使われる無水アルコールは、家庭用アルコールよりはるかに速く効くので、ひどい残渣汚染には鹸化剤として適しています。
お金に余裕があれば、フラックス除去に特化した業務用洗浄剤を買い求めるのもよいでしょう。Tech Sprays社のEnvi-Ro-Tech 1676のようなプログレードのクリーナーは、優れた結果をもたらしますが、アルコールよりもかなり高価に入手することができます。
4.4.腐食のクリーニング
PCBが電池の酸、塩水（汗）、コンデンサーの電解液の腐食で汚染されている場合、できるだけ早く物質を中和してきれいにするようにしなければなりません。
重曹と水を混ぜてペースト状にしたものを、酸の付着した部分に塗ります。
酸は基板のトレースを伝ってバッテリーから離れた場所にも移動しますので、重曹を混ぜたもので中和「浸漬」して、すべての酸を中和したことを確認するとよいでしょう。
浸漬後、十分に水洗いをし、上記の「汚れ落とし」の手順を行います。
図6: プリント基板用電池の腐食
電池の中には、ニッカド電池のように酸ではなく塩基を含むものがあり、重曹液は中和剤として機能しません。その場合は、白酢のような弱酸性で入手しやすいものを使用します。
塩水による腐食は、通常、汚れの除去だけで済みます。
しかし、塩水にさらされることで基板の金属表面に酸化物が形成され、優しくこすっても落ちない場合は、メディアブラスト（ガラスやプラスチックビーズブラスト）やメディアタンブリング（真鍮系脱酸素剤使用）などの特殊な技術が必要になる場合があります。
基板環境の改善
プリント基板は、ほこり、汚れ、湿気、酸、フラックス残渣などの汚染物質がない環境が理想的とされています。しかし、基板を完全に無環境に保つことは事実上不可能です。最終的には、すべてのプリント基板は洗浄が必要なほど汚れてしまいます。
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、空気や湿気にさらされるのを減らすためにシリカゲルとプチプチを使った真空パックで提供されます。
ですから、基板を購入したら、設計の準備が整い、製作の準備が整うまで、パッケージから取り出さないようにしましょう。
しばらく棚に放置された基板には、はんだ付けの工程や回路全体の機能を損なうのに十分な湿気やほこりが蓄積している可能性があります。
図7: 真空パックされたPCB
PCBを使用する環境も、汚染物質が最も少ない状態である必要があります。加工スペースは常に清潔に保ち、可能であれば、加工時にはんだ付け用の手袋を使用して、汗や指紋が基板に付くのを防ぎます。
また、完成したデバイスの周囲の空間が涼しく乾燥していることを確認し、昆虫やクモが這わないように注意してください。
プリント基板を腐食や汚染から守るには
PCBの周囲の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、基板自体を保護することに重点を置いてください。PCBを状況から安全に保つための最も自然で最も一般的な解決策は、それらを筐体に入れることです。
適切なケーシングは、外部の直接的な汚染から回路基板をシールドします。
さらに保護するために、コンフォーマル・コーティングの適用を検討することができます。このコーティングは、ほこり、湿気、塩水噴霧、菌類、酸など、多数の有害な物質が基板に侵入するのを防ぐことができます。また、適切なコンフォーマル製品は通気性があるため、下にこもった湿気を逃がすことができます。唯一の欠点は、プリント基板を再加工する場合、コーティングを剥がし、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塗布
ガジェットが水分が問題になる環境を対象としている場合、ファンとのコンフォーマルコーティングを補完して、ケーシングから空気を吸い、湿度を減らすことができます。
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、エンクロージャー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、はんだ付け後にボードをきれいにして、フラックスの残留物とはんだボールを除去してください。そして、進行性の腐食の先を行くために定期的に目を光らせておくことを忘れないでください。
WellPCBはどのように役立ちますか？
PCBのクリーニングは、特に大規模なアルコールや歯ブラシ以上のものが必要です。清掃または保護が必要なボードが少数の場合は、WellPCBが肩から重量を取り除くことを信頼することができます。
7.1。PCBのクリーニングはどのようにWellPCBですか
会社のクリーニング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、X線スキャンを使用して、ボードを調査し、損傷の原因となるエージェント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サーキットボードのオンラインの注文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の技術者に連絡して、PCBに最も適したクリーニング戦略をファッションすることができます。
適切なアプローチが決定されると、ダーティボードは、業界で最も優れた洗剤、石油蒸留物、修正溶媒、機械式アジテーター、メディアブラスターを使用して、洗浄プロセスにさらされます。
PCBの製造技術と経験、多くの顧客が問題を解決するのに役立ちます。興味がある場合は、ホームページにアクセスできます。WellPCBは、小型化された回路に特に注意を払っています。そのサイズは、使用される洗浄剤が空洞やコンポーネントの下を流れるために低い表面張力を持たなければならないことを意味します。
その後、きれいなPCBは、洗浄溶媒をすばやく吸収し、最終的に制御された温度で乾燥させる添加物を使用してすすいです。もちろん、WellPCBは、PCBが汚染に加えて、完全な状態に戻す他の問題に迅速に対処します。
7.2. WellPCBはPCB保護方法をどのように行いますか
PCBサービス？もしそうなら、WellPCB以外はPCB保護を非常に真剣に受け止めてください。したがって、購入するボードは、高品質の低レシドフラックスを使用して製造されることを期待できます。同社はまた、ほこりや湿気を排除し、酸化を防ぐために、トップグレードのコンフォーマルコーティングソリューションを提供しています。
さらに、回路基板は最高のケアで作られているため、不規則に敷設されたエッチャント、誤ってサイズの痕跡、または弱い関節などの小さな不快な間違いを心配する必要はありません。
結論
クリーンボードは、信頼できる長期にわたるボードです。PCBを数年以上使用する場合は、たまにそれをきれいにして、汚染物質から十分に保護されたままにしてください。あなたの古い歯ブラシといくつかの家庭用アルコールは大いに役立つことがありますが、助けが必要な場合はPCBサービスですか？もしそうなら、WellPCB以外は、最高のソリューションを提供して喜んでいます。
