ノークリーンフラックスをきちんと洗浄しましょう

ノークリーンフラックスはその便利さから人気があります。しかし、その名前にもかかわらず、ノークリーンフラックスを実際にPCB組み立て後に残しておくべきかどうかは、現在も議論が続いているトピックです。これは、フラックスを使用したワイヤーが使われるスルーホールの手はんだ付けや、ノークリーンフラックスの配合がされている可能性のあるSMD部品に使用されるはんだペーストにも適用されます。

ノークリーンフラックスは、はんだ付け後に無害な残留物を残すことを目的としています。残留物は非導電性で非腐食性であるとされ、これによりはんだ付け後のクリーニングの必要性がなくなり、時間、材料、そして最終的にはコストの節約につながります。しかし、これらの残留物をクリーニングするかどうかの決定は、見た目ほど単純ではありません。PCBの運用環境、組み立ての複雑さ、長期的な信頼性への懸念など、さまざまな要因がこの決定に影響を与える可能性があります。

なぜノークリーンフラックスが使用されるのか

PCBはんだ付けに使用されるすべてのフラックスは、はんだ付けされる金属表面の酸化を除去することで濡れやすくすることを目的としています。はんだ付けプロセス中に分解され、理想的には最小限の残留物を残すように設計されています。はんだ製剤に使用されるフラックスには3種類あります：

1. ロジンコアフラックス
2. ノークリーンロジンベースフラックス
3. 水溶性フラックス

ノークリーンフラックスは、はんだ付けプロセスが完了した後にPCB上にほとんど残留物を残さないように調整されています。残留物は非導電性で非腐食性であるべきであり、これによりPCB組み立ての最後にクリーニングステップを省略できます。この記事でさまざまなはんだフラックスについてもっと学びましょう。

徹底的なクリーニングを受けていない古いPCBの写真を見たことがある人は、フラックス残留物が時間とともに劣化すると何が起こるかを見ることができます。下の画像は、長期間にわたる酸化に寄与する残留フラックスの一例を示しています。フラックス残留物は吸湿性があり、湿気のある空気から水分を吸収すると導電性の電解質を形成し、それによって腐食が加速されます。

以下の画像は、リフロー中にフラックス残留物がアセンブリ全体にどのように広がるかを示しています。保守的なピッチであっても、複数のランドパッドにわたって広がることで、これらの残留物が表面絶縁抵抗（SIR）を低下させるのか、またはECMショートを引き起こす可能性のある電気化学反応に寄与するのかという懸念が生じます。この重要な研究についてもっと学ぶために、下の画像キャプションにあるソース記事を読んでください。

その後の疑問は、標準的なロジンフラックスや水溶性フラックスからの残留物で見られるのと同じ問題が、ノークリーンフラックス残留物でも発生するかどうかです。

なぜクリーニングがまだ必要かもしれないのか

今日では、ノークリーンはんだフラックスの存在が、特定の運用環境で信頼性の問題に寄与する可能性があると一般に認識されています。ノークリーンフラックス残留物はまだ吸湿性があるため、湿気を吸収し、高温で流れることがあります。これは、極端または過酷な環境では、フラックスが汚染物質や金属塩の移動を許す可能性があり、これは標準フラックスと同じ腐食結果をもたらすことを意味します。

しかし、多くの通常の（標準的な温度と湿度レベル）環境下では、ほとんどのノークリーンフラックス残留物は非腐食性で非導電性です。ノークリーンフラックスの魅力にもかかわらず、特定のシナリオで残留物をクリーニングする必要があるかもしれないいくつかの信頼性に関する懸念があります：

重要な用途での信頼性： 航空宇宙、軍事、自動車などの分野では、コストよりも信頼性が非常に重要です。残留フラックスは、厳しい環境での展開中に時間とともに劣化する可能性があり、パフォーマンスに影響を与えるだけでなく、機器の故障につながる可能性もあります。フラックス残留物を洗浄することは、潜在的な故障モードを排除する簡単なステップです。

密集したPCBデザイン： PCBレイアウトが高密度コンポーネント（例：HDIボード）を有している場合、少量の残留物が問題を引き起こす可能性があります。これらの残留物は絶縁問題を引き起こしたり、後に腐食やショートにつながる湿気を吸収する可能性があります。これらの残留物を清掃することで、クリアランスを維持し、潜在的な電気的故障を避けるのに役立ちます。

環境安定性： フラックス残留物は、さまざまな環境条件下で異なる反応を示すことがあります。例えば、高温動作では、残留物が熱劣化を受け、塩類や他の汚染物質の移動を許し、時間とともに腐食に寄与する可能性があります。これらの残留物を清掃することで、そのような環境反応を排除します。

ノークリーンフラックス残留物の除去方法

ノークリーンフラックス残留物を清掃することは過剰に保守的に思えるかもしれませんが、なぜリスクを冒すのでしょうか？使い捨ての電子機器では必要ありませんし、組み立てで追加の清掃ステップを省くことで、製品を価格競争力のあるものに保つことができます。しかし、航空宇宙や医療機器のような他の分野では、長期的な信頼性が最も重要であり、このような見方は受け入れられません。追加の清掃ステップは、製品の長期的な信頼性から得られる価値や、故障に対する責任の軽減と比較して、わずかな費用です。

ノークリーンフラックス残留物を除去することにした場合、PCB組み立てからこれらの残留物を清掃するいくつかの方法があります：

• 溶剤を使用する
• 超音波アジテーターを使用する
• 手作業または自動システムを使用する

ノークリーンフラックス残留物の清掃は非常に簡単です。手はんだ付けを行う際には、アイソプロピルアルコール（消毒用アルコール）を使用し、強制空気で組み立てを乾燥させます。大量生産で作業する場合は、フラックス残留物を除去するためのPCB清掃用化学スプレーを購入することができ、これは露出した導体やコンポーネントに損傷を与えることなく、フラックス残留物やその他の化学物質を除去することができます。大量生産環境で作業する場合は、生産ラインを通過する組み立てを清掃するために特殊な機器が使用され、すべてを手作業で清掃するのではありません。

詳しくは、Christopher Bonsellとのポッドキャストをお聞きください。このエピソードでは、ZachとChristopherが、Chemcutのような企業が、組み立てられたPCBのクリーニングを含む、製造プロセスのための化学ソリューションを提供する方法について話し合っています。

信頼性の高い電力エレクトロニクスや先進的なデジタルシステムを構築する必要がある場合は、Altium Designer®の完全なPCB設計機能セットと世界クラスのCADツールを使用してください。今日のクロスディシプリナリーな環境でのコラボレーションを実装するために、革新的な企業はAltium 365™プラットフォームを使用して、設計データを簡単に共有し、プロジェクトを製造に移行しています。

Altium DesignerとAltium 365で可能なことの表面をかすめただけです。今日からAltium Designer + Altium 365の無料トライアルを始めてください.