Очистка печатной платы (ПП) — важный, но часто недооцененный шаг в обеспечении производительности и долговечности электронных систем. Будь то производство, ремонт или обслуживание в полевых условиях, остатки, такие как флюс, пыль и влага, могут поставить под угрозу надежность электрооборудования, адгезию покрытия и целостность сигнала. В этом руководстве основное внимание уделяется тому, когда необходима очистка, какие виды загрязнений задействованы и как эффективно выполнять очистку, не повреждая плату или ее компоненты.
Почему нельзя пренебрегать очисткой печатных плат
Загрязнения на печатной плате могут иметь едва заметные, но серьезные последствия. Остатки флюса после пайки являются основной проблемой. Хотя они играют важную роль в формировании надежных паяных соединений, оставшийся флюс может впитывать влагу из окружающей среды, становиться проводящим и вызывать коррозию металлических поверхностей. Водорастворимые флюсы особенно агрессивны в этом отношении, и их остатки всегда необходимо удалять.
Даже так называемые "неотмывочные" флюсы, хотя и более стабильны, не застрахованы от проблем. В высокоимпедансных или высокочастотных цепях остатки могут изменять свойства поверхности способами, которые влияют на целостность сигнала. Когда эти остатки оказываются под компонентами, их почти невозможно осмотреть — и их легко игнорировать, пока что-то не выйдет из строя.
Помимо потока, загрязнение часто происходит из окружающей среды: частицы пыли, масла от обработки, мусор от упаковки. Они вносят непредсказуемую изменчивость, от помех покрытиям до микроскопических проводящих путей. В системах, где долгосрочная надежность имеет решающее значение, например, в автомобильных блоках управления или промышленных сенсорных модулях, любой источник изменчивости является риском. Очистка — это не просто техническое обслуживание. Это управление рисками.
Когда необходимо чистить печатную плату?
Не все платы требуют очистки. Но во многих производственных условиях решение принимается не только на основе технической необходимости, но и стандартов надежности, конечной среды использования и последующих процессов.
После пайки
Наиболее распространенным триггером очистки является пост-пайка. Если в процессе используется водорастворимый флюс, очистка не является необязательной — она обязательна. Эти флюсы очень активны и могут оставлять проводящие остатки, которые поглощают влажность окружающей среды. Даже при использовании флюса без очистки очистка все равно может потребоваться в высоконадежных изделиях или там, где паяные соединения должны оставаться видимыми для осмотра.
Независимо от того, паялись ли они вручную или волной, платы с остатками флюса подвержены риску коррозии и утечки тока, если эти остатки не устраняются. Риски возрастают с плотностью компонентов и уменьшением расстояния между контактными площадками.
Перед нанесением конформного покрытия
Покрытия предназначены для защиты печатных плат от влаги, пыли и химикатов. Но они работают только в том случае, если они правильно прилипают. Остатки или масла, оставшиеся на плате, снижают поверхностную энергию и приводят к плохому покрытию, что приводит к появлению зазоров или пузырей. Хуже того, любые остатки, запечатанные под покрытием, могут продолжать реагировать с влагой, в конечном итоге вызывая коррозию металла под ним.
Вот почему многие системы покрытий включают обязательный этап очистки и часто измерение чистоты поверхности, особенно в аэрокосмической и автомобильной промышленности.
После переделки или ремонта
Платы, прошедшие переделку, особенно уязвимы. Ручная пайка часто использует флюс с иной формулой, чем в производственном процессе. Добавьте к этому обработку, связанную с ремонтом — инструменты, контакт с человеком, пыль — и загрязнение становится вероятным. Очистка после переделки восстанавливает базовую надежность платы и подготавливает ее к покрытию, тестированию или повторному развертыванию.
Понимание типов загрязнения
Остаток флюса
Флюс — это не просто химическое вещество; это смесь активаторов, смол и растворителей. После пайки растворитель испаряется, оставляя осадок. Если он водорастворимый, этот осадок остается химически активным. Если он на основе канифоли, он может затвердеть и захватить другие загрязнители. Даже флюсы с низким содержанием остатка могут вызывать проблемы, особенно если они проникают в пространства под чипами или между выводами, где сушка и осмотр затруднены.
Расположение остатка имеет такое же значение, как и его тип. Остаток вокруг выводов компонентов поддается обработке. Остаток под компонентами или вблизи мелкошаговых межсоединений гораздо сложнее очистить, и он с большей вероятностью приведет к долгосрочным проблемам.
Загрязнение твердыми частицами
Частицы пыли могут не быть проводниками, но они притягивают влагу и могут изменить электрическое поведение поверхности. Если их оставить на плате, особенно в радиочастотных или аналоговых схемах, они могут повлиять на точность сигнала. Хуже того, они могут быть абразивными — царапать покрытия или мешать механическим соединениям.
Масла и обращение с мусором
При контакте с кожей вводятся масла, соли и влага. Эти загрязнители снижают паяемость и оставляют невидимые остатки, которые влияют на адгезию покрытия. Во многих производственных средах ношение перчаток является стандартной процедурой, но даже работа в перчатках может переносить частицы или побочные продукты производства, если не используются перчатки для чистых помещений, безопасные от электростатического разряда.
Ручная очистка печатных плат
Ручная очистка чаще всего применяется при доработке, мелкосерийном производстве или для плат, которые нельзя подвергать воздействию высоких температур или высокой влажности. Это практичный, но важный шаг в поддержании последовательности, особенно когда цель состоит в том, чтобы доставить Печатная плата лучшего качества с минимальным риском отказа, связанного с загрязнением. Наиболее широко используемый растворитель — изопропиловый спирт (ИПС), обычно в концентрации 99%. Он растворяет канифоль и большинство флюсов, не требующих очистки, испаряется без остатка.
Для нанесения IPA и удаления остатков используются безворсовые салфетки, тампоны с пенным наконечником или мягкие щетки. Важно не перенасыщать плату — избыток жидкости может просочиться под компоненты и остаться в ловушке. Использование свежих салфеток или тампонов во время каждого прохода очистки помогает избежать распространения растворенных загрязнений на чистые области.
IPA не идеален для водорастворимых флюсов, для которых требуется деионизированная вода или специальный водный чистящий раствор. Эти водные процессы эффективны, но создают новые проблемы: вода может впитываться ламинатом печатной платы или задерживаться под компонентами, если сушка недостаточная.
Ультразвуковая очистка сложных узлов
Ультразвуковая очистка использует высокочастотные звуковые волны для создания микроскопических пузырьков в жидком чистящем растворе. Когда эти пузырьки лопаются, они производят достаточно локализованной силы для вытеснения остатков флюса и частиц — даже из-под корпусов BGA или внутри небольших переходных отверстий.
Этот метод особенно полезен для плотно упакованных плат или когда остаток недоступен для тампонов и щеток. Однако ультразвуковая энергия может повредить чувствительные компоненты, такие как устройства MEMS, микрофоны и кварцевые генераторы. Перед использованием этого метода важно проверить совместимость компонентов.
После очистки платы необходимо промыть (часто деионизированной водой) и тщательно высушить. Даже незначительные остатки чистящей жидкости могут со временем вызвать коррозию, особенно в компонентах с открытыми выводами или открытыми паяными соединениями.
Проверка и подтверждение чистоты
Визуальный осмотр — первый шаг. Под увеличением флюс выглядит как янтарное обесцвечивание или глянцевые пленки. Ионное загрязнение может оставить белый налет или кристаллические отложения после высыхания. Хорошее освещение и оптика помогают обнаружить едва заметные остатки, которые в противном случае могут остаться незамеченными.
В критически важных приложениях используются более строгие методы. Тестирование сопротивления поверхностной изоляции (SIR) измеряет электрическое сопротивление в загрязненных областях. Ионное загрязнение можно количественно оценить с помощью теста ROSE (сопротивление экстракта растворителя). Эти показатели помогают определить, соответствует ли плата отраслевым стандартам чистоты, таким как IPC-A-610 или протоколам, специфичным для заказчика.
Заключение
Чистка печатной платы не всегда требуется, но когда это необходимо, делать это правильно крайне важно. Остатки, оставшиеся после пайки или обработки, могут не вызвать немедленного отказа, но они снижают запас прочности в электрических и экологических характеристиках. Независимо от того, используете ли вы ручные методы для доработки или ультразвуковые системы для плат высокой плотности, главное — понимать, что вы удаляете, почему это важно и как проверить результат. В VictoryPCB мы рассматриваем чистоту как критически важную часть поставки надежных, долговечных печатных плат, готовых к требовательным приложениям.
Свяжитесь с нами по адресу sales@victorypcb.com или посетите https://www.victorypcb.com/
