汚れたPCB プリント基板は、ほこりを蓄積し、彼らは時折水しぶきや浸漬によって液体に接触します。これらの要素への露出は、回路を損傷する可能性があり、はんだジョイントを徐々に腐食させます。
多数の汚染物質は、ボード上の小さなコンポーネントを分離し、熱損失を防ぎ、最終的に過熱することができます。
この資料では、ダーティ PCB 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。それはあなたに役立つ必要があります。
汚れたPCB – ダーティPCBとはどういう意味ですか?
PCB”は、新しいPCBの安価な代替品として購入された中古または改装されたボードを指すために市場でも時折使用されます。
以前のデバイスで使用されたPCBは、新しいガジェットの製造で使用できるように渡すために、PCBクリーニング会社によって十分に再調整されます。
名前にもかかわらず、市場グレードの汚れたPCBは、通常、額面でかなりきれいです。しかし、良質のダーティPCBはかなりの期間機能を維持することができますが、新しいボードの長寿を保証することはできません。
そのため、既製のダーティ PCB はプロトタイプ用に理想的に予約されています。
図1: カスタムブラックソルダーマスクPCBA
PCBは、はんだ付け後に残された束の残渣がかなり残っている場合は、「汚い」と見なすこともできます。今日、すべてのプリントボードの約70%がノークリーンなはんだペーストで組み立てられています。
しかし、はんだ付け後、フラックスは通常、はんだ接合部の上および周囲にいくつかの残留物を残します。残留物の量はフラックスの内容物(固体樹脂、ゲル化剤および活性化剤)に依存し、固形物の少ないフラックスは、ボード上に低い残留物を残します。
汚れたPCB – ダーティ PCB が作業に与える影響
埃、水分、フラックス残渣などのPCB汚染物質は、回路に悪影響を与える可能性があります。
2.1 汚れたPCB – ダストと湿気
ダストは、様々な無機および有機材料、ならびにかなりの量の水および溶解塩からなる複雑な物質である。
埃がPCBの信頼性に与える影響は、小型化技術により、通信や情報産業など、より多くの粉塵暴露の条件での回路基板の使用の増加とともに、ますます高まっています。
図2: ほこりっぽいPCB
埃は、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のある導電性電解質膜を形成することができる。
水がなくても、粒子は摩耗や腐食を促進する接触面の摩擦を増加させることができます。さらに、誘電体として作用するので、コネクタやラインに信号干渉を引き起こすこともあります。
電子機器を最終的に検査する動機を与えるほどでない場合は、アクティブなコンポーネントや電源コネクタに蓄積するほこりが残っている場合、コンポーネントが過熱したときに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PCBにとって良い意味ではありませんが、フラックス残渣はあなたの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。クリーンなフラックス材料は、再はんだ付け前に回路基板を清掃する必要をなくすために導入されました。
しかし、クリーンなボードの利点は明らかでしたが、アセンブラは残留の問題を迅速に認識しました。
はんだ付け時にボードから取り外されるフラックス残渣は、特に1ギガヘルツ以上のクロック速度を持つ回路において、はんだ付けされた部品のピンに徐々に蓄積する傾向があります。
このような高周波では、電子は主に導体の外面に伝導し、端子上のフラックス残渣が電流を伝導し、信号干渉を引き起こすことを意味する。
図 3: PCB上のフラックス残渣
塵埃のように、フラックス残渣も親水性を有する。したがって、フリップチップアセンブリでアンダーフィル材料を分配し、熱で治すと、小さなポケットや蒸気やガスが形成され、最終的にはアンダーフィルを基板から分離し、汚染物質がアセンブリに浸透する経路を作り出すことができます。
不良 PCB を引き起こす可能性のある要因
今では、PCBを汚し、したがって、彼らがPCBに乗る方法を推測することができるエージェントのまともな考えを持っている可能性があります。以下は、不良PCBの3つの一般的な原因です。
3.1 生産中の残留物
歴史的に、活性化ロジンベースフラックスは、PCBの製造に使用されました。しかし、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、はんだ付け後に残った残留物は、製品の操作中に腐食を引き起こす可能性があります。
その結果、ハロゲン化物を取り除くために多数の洗浄方法が開発されました。よく洗浄された製品は、表面にハロゲン化物化合物の最小限の量を持つことになります。
今日、ほとんどのPCBメーカーはクリーンフラックスを使用していません。理論的には、これらのフラックスは、通常、アジピックおよびクエン酸のような有機酸で構成され、はんだ付けの間に加熱されると容易に分解し、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いことではありません。製造後、未分解のフラックスは、残渣としてはんだ付けされた点を囲むボード上に残ります。
フラックス残渣は、長期的に回路が正常に動作するように洗浄する必要があります。活性ロジンボードとは異なり、クリーンなPCBは、単なる水ではなく、効果的な洗浄のためのサポニファーを必要とします。
3.2 労働環境への影響
フラックス残渣の汚染は、通常、アセンブリ後の過失または不十分な洗浄に起因する。しかし、新しく製造された回路から残留物を取り除いても、環境汚染物質を考慮する必要があります。
たとえば、ほこりっぽい汚れた場所や屋外ではんだ付けしている場合は、ほこりやほこりがはんだの中に閉じ込められ、道路の下に問題が発生する可能性が高くなります。厳しい湿気やほこりっぽい条件で使用を見つける電子ガジェットのPCBはまた、それほど極端でない環境でのものよりもはるかに速く悪化する傾向があります。
デバイスの筐体のIP評価に自信がある場合でも、ほこり、汚れ、水分の蓄積に先んじるために、たまには回路基板を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、使用中に気にする繊細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がありますが、基本的な製造や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含むボードは、放熱を促進するために換気パッケージで囲む必要があります。しかし、あなたの回路への急行ルートをほこりを否定するために、これらの気道を裏打ちするフィンを持つことは良い習慣です。
公然と換気されたエンクロージャに収容されたPCBは、フィン付きタイプのパッケージのそれよりもはるかに速くほこりや水分を蓄積します。
図 4: 適切に換気された PCB エンクロージャ
また、デバイスの不適切な使用によって発生するコンポーネントの誤動作や焼けが原因で、PCB汚染が発生する可能性があります。例えば、コンデンサから漏れる電解質は、基板を腐食させる可能性があります, あるいはさらに悪いことに, 短絡導体.
汚れたPCBをクリーニングする方法
PCBの洗浄方法は、ボードの種類と汚染物質、および仕事に関する経験とツールによって異なります。
サーキットボードの清掃は公園内を歩く必要はありません。わずかな間違いにより、PCBまたはその上のコンポーネントが不可逆的に損傷を受ける可能性があります。したがって、手を汚す前に、特にボードが機能していて、単に汚れているように見える場合は、リスクが取る価値があるかどうかを自問することが重要です。
上記の質問に対して大胆に「はい」と答えた場合、またはボードが機能していない場合、修理を試みる前にクリーニングする場合は、蓄積されたほこり、汚れ、汚れおよびフラックス残渣、および重度の電解質腐食などのPCB汚染ケースに対処する方法を調べてください。
4.1. 汚れたPCB – ほこりや汚れをクリーニングする
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燥した軽い破片を取り除くのに最適なツールは、古い乾燥した歯ブラシです。それは快適な処理のために十分に小さく、軽く、そしてその細かい毛は最も小さい粒子を吹き飛ばすことができる。
また、ボードをきれいに吹くために穏やかな、圧縮空気源を使用することができますが、掃除機を使用するように誘惑されません。ホースの先頭で発生する静電気は、PCB上のコンポーネントの一部を損傷する可能性があります。
4.2.汚れの除去
水や油からソーダやワックスまで何かを捕らえ、最終的にボードにくっついてPCBにほこりが蓄積すると、グライムが形成されます。したがって、汚れを取り除くのは、歯ブラシと圧縮空気以上のものをきれいにする必要があります。
まず、基板からソケット付きコンポーネントを取り外し、別々のクリーニングのために取り外します。それらを削除すると、損傷を防ぐだけでなく、ソケットを公開し、はるかに徹底した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ら簡単にはんだ付けできるように、コンポーネントが取り外す前にどこに向かっているのかを正確にメモする必要があります。
家庭用非リン酸洗剤は、効果的な汚れの除去剤です。汚れを緩めるために約10秒間座らせてから、古い歯ブラシでこすり落とします。洗い物をして、清潔で繊維のない布で洗ってください。
図 5: 洗剤に浸るPCB
部品を交換する前に、PCBが完全に乾燥することが重要です。オーブンを摂氏約80度に予熱し、温度が上がったらオフにしてボードを中に入れます。
2時間乾燥させ、あなたの台所にアクセスできる他の誰かがオーブンに触れないようにしてください。
乾燥サイクルの後、ボードを取り出して損傷がないか調べます。条件が十分な場合は、コンポーネントを再アタッチします。
4.3. 汚れたPCB – 洗浄フラックス残渣
前述のように、フラックス残渣はサポニファーを使用してのみ除去することができる。DIY愛好家のための掃除サポニファーは、家庭のこすりアルコールです。
歯ブラシをアルコールで濡らし、ボードの患部を静かにこすり始めます。一般的に電子機器の洗浄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動作し、したがって、重度の残留物汚染のためのより良いサポニファーです。
お金を少しお使いの場合は、フラックス除去に特化した市販のクリーニング剤を買い物することもできます。テックスプレーのEnvi-Ro-Tech 1676のようなプログレードのクリーナーは、優れた結果を与えることができますが、アルコールよりも得る方がずっと高価になります。
4.4. 汚れたPCB – 洗浄腐食
PCBが電池酸、塩水(汗)またはコンデンサ電解質腐食で汚染されている場合は、できるだけ早く中和して洗浄を行う必要があります。
重曹と水を混ぜ、得られた薄いペーストを酸損傷のある領域に塗布します。
酸はまた、ボードの痕跡に沿ってバッテリーから遠い他の領域に移動することができるので、すべての酸を中和したことを確認するために、ベーキングソーダ混合物で中和「浸漬」を実行することができます。
ボードを浸した後、徹底的に洗いすき、上記の「汚れ除去」手順でフォローアップしてください。
図 6: PCBバッテリ腐食
一部の電池、特にNiCad細胞には酸の代わりに塩基が含まれており、重曹溶液が中和剤として機能しないことを意味します。代わりに、白酢のような穏やかで容易に入手可能な酸を試してみてください。
汚れ除去手順は、通常、塩水腐食に対処するために必要なすべてです。
しかし、塩水への暴露がボードの金属表面に酸化物を形成している場合、穏やかなスクラブには屈しないようですが、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(真鍮ベースの脱酸剤を使用)などの特別な技術に目を向ける必要があります。
汚れたPCB – ボード環境改善
プリント基板の理想的な環境は、ほこり、汚れ、水分、酸、フラックス残渣、その他の汚染物質が含まれずに発生することです。しかし、ボードを完全に環境に保つのは事実上不可能です。最終的には、すべてのPCBは、クリーニングを必要とするほど汚れます。
ありがたいことに、回路基板を長時間清潔に保つための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、空気と湿度の暴露を減らすためにシリカゲルとバブルラップで、真空パックに入っています。
だから、あなたがボードを購入する場合は、あなたのデザインが準備ができて、あなたが製造する準備が整うまで、そのパッケージからそれを削除しないでください。
しばらくの間、公然と棚に座っていたボードは、はんだ付けプロセスと回路の全体的な機能を損なうのに十分な水分とほこりを蓄積することができます。
図 7: 真空パックされたPCB
PCB を使用する環境も、汚染物質のレベルが最も少ない必要があります。あなたの製造スペースを清潔に保ち、可能であれば、汗や指紋がボードに乗るのを防ぐために、製造中にはんだ手袋を使用してください。
また、完成したデバイスを取り巻くスペースが涼しく乾燥していることを確認し、昆虫やクモのクロールに注意してください。
PCBを腐食および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少ない場合は、ボード自体の保護に重点を置きます。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ソリューションは、それらをエンクロージャーに配置することです。
適切なケーシングは、回路基板を直接外部汚染から保護します。
さらに保護を強化するために、コンフォーマルオーティングを適用することを検討できます。このコートは、ほこり、水分、塩水スプレー、真菌および酸を含む多数の有害物質がボードに侵入するのを防ぎます。適切なコンフォーマル製品も通気性があり、下に閉じ込められた水分が逃げ出します。唯一の欠点は、PCBを再加工するには、コーティングを取り除き、後で再適用する必要が出てきます。
図 8: コンフォーマルコーティングの適用
あなたのガジェットは、水分が問題となり得る環境のために意図されている場合は、ケーシングから空気を吸い取り、湿度を減らすためにファンと共形コーティングを補完することができます。
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、エンクロージャ内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、フラックス残渣とはんだボールを取り除くためにはんだ付けした後、ボードをきれいにする時間を取り、任意の進行腐食の前に滞在するために定期的に目を離す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クリーニング、特に大規模な場合は、単なるアルコールや歯ブラシ以上の要求があります。クリーニングや保護が必要なボードがご存じの場合は、WellPCBを信頼して肩の重量を取り除くことができます。
7.1.PCBのクリーニングの方法
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、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。この初期チェックでは、カスタムPCB回路基板をオンラインで注文する方法を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に最適な洗浄戦略を策定することができます。
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、修飾溶媒、機械的攪拌機およびメディアブラスターを使用して、洗浄プロセスに従います。
PCBの製造技術と経験は、多くのお客様が問題を解決するのに役立ちます。興味のある方は、ホームページをご覧ください。WellPCBは、小型化された回路を特に大切にしており、その小型の場合、使用する洗浄剤は、キャビティやコンポーネントの下を流れるには表面張力が低くなければなりません。
清潔なPCBは、洗浄溶媒を素早く吸収する添加剤を使用してすすい、最終的に制御された温度で乾燥させます。もちろん、WellPCBは、汚染以外にも、完全な状態に戻すために、PCBが抱える他の問題に迅速に対処します。
7.2. PCBがPCB保護を行う方法
PCBサービス? もしそうなら、WellPCBがPCB保護を非常に真剣に受け止める以上に見てください。したがって、購入するボードは高品質の低残留磁束を使用して製造されることを期待することができます。同社はまた、ほこりや水分を防ぎ、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、回路基板は最高レベルの注意を払って作られているので、不規則に敷設されたエッチャント、間違ったサイズの痕跡や弱い関節のような小さな、不快な間違いを心配する必要はありません。
結論
きれいな板は信頼できる、長く続く板である。PCBを数年以上使用する場合は、たまに洗浄し、汚染物質から十分に保護してください。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長い道のりを行くことができますが、いくつかの助けが必要な場合は、PCBサービス? もしそうなら、WellPCBが最善の解決策を提供するよりも幸せになる以上に見る必要はありません。
