多層プリント基板は現代のエレクトロニクスの根幹であり、スマートフォン、自動車 ECU、産業用制御システム、通信機器はすべて多層プリント基板に依存しています。しかし、層が増えると、汚染物質が隠れる場所が増えます。
はんだ付け中、フラックス残留物は表面だけでなく、スルーホール、ビア壁の周囲、層間の微細な隙間にも蓄積します。ほこりの粒子は、肉眼では見えない隙間に沈着します。製造プロセスからのイオン残留物は、ブラシが届かず、溶剤の流れも浸透できない場所に閉じ込められます。
従来の浸漬洗浄 (基板を溶剤浴に長時間浸す) が、数十年にわたりデフォルトの対応法でした。しかし、多層 PCB の場合、この方法はますます不適切になります。時間が無駄になり、溶剤が過剰に消費され、さらに汚染物質が残ります。
浸漬洗浄は単純な前提に基づいています。溶剤が汚染物質を溶解または緩めるのに十分な時間基板を浸します。トレース間隔が広い片面基板または単純な両面基板の場合、このアプローチはかつて「十分に有効」であることが証明されていました。
しかし、最新の多層 PCB は根本的に異なります。
より高いコンポーネント密度ファインピッチコンポーネント、BGA、QFN をこれまで以上に近づけて配置します。コンポーネント間の隙間は 10 分の 1 ミリメートル単位で測定されます。
小型化された機能コンポーネントの下に微細な隙間ができ、溶剤が浸透しにくくなります。
より高い信頼性要件目視検査で保証できるレベルを超えるイオン清浄度レベルが求められます。
浸漬洗浄は、次の各寸法で失敗します。
化学的浸漬では機械的撹拌は不要微細な隙間から残留物を取り除きます。洗浄液はフラックス残留物を柔らかくする可能性がありますが、物理的な作用がなければ、それらの残留物は捕捉されたままになります。
溶液が飽和状態になると、、汚染物質は処理中の基板に再付着するだけで、行った洗浄はすべて元に戻ります。
タンク間の手動移動汚染、オペレータのばらつき、およびバッチ間の一貫性を低下させるエラーの機会が生じます。
乾燥が不十分であるコンポーネントの下に水分が残るため、水垢、白い残留物が発生し、製品寿命の後半に腐食の問題が発生する可能性があります。
その結果、品質のギャップが継続的に発生します。つまり、ボードはきれいに見えても、十分にきれいではありません。業界のデータによると、不適切な洗浄は PCB 故障の約 35% の原因となります。すべての欠陥の 3 分の 1 が基板の洗浄方法にまで遡ることができる場合、洗浄プロセスは二次的な問題ではなく、製品品質の主な決定要因となります。
超音波洗浄は、キャビテーションという根本的に異なる原理で動作します。
超音波トランスデューサーは、高周波電気信号を機械振動に変換し、洗浄液を通して伝達します。これらの振動により、何百万もの微細な真空気泡が発生し、激しく膨張したり崩壊したりして、局所的な衝撃波と高速マイクロジェットが放出され、液体が到達するあらゆる表面から汚染物質を除去します。
多層 PCB の場合、浸漬洗浄では実現できない 3 つの決定的な利点が得られます。
まず、キャビテーションはあらゆる場所に到達します。拡散に依存する溶媒バスとは異なり、キャビテーション気泡は、メッキされたスルーホールの内部、ビア壁の周囲、あらゆる微細な隙間など、液体全体に形成されます。コンポーネントの下に捕らえられたフラックス残留物、狭い空間に詰まった塵埃、表面に吸着したイオン性汚染物質はすべて同時に除去されます。
第二に、超音波洗浄は研磨作用がありません。洗浄エネルギーは、物理的接触ではなく、液体媒体を通じて伝達されます。デリケートなはんだマスクはそのまま残ります。細かい跡も傷つきません。コンポーネントが外れることはありません。
第三に、超音波洗浄は本質的に拡張性があり、一貫性があります。複数の基板を洗浄バスケット内でまとめて処理できます。自動化されたマルチタンク システムを使用すると、基板は手作業で取り扱うことなく、洗浄、リンス、乾燥の各段階を通過します。その結果、オペレータのスキルや疲労に関係なく、すべてのバッチにわたって再現可能な清浄度が得られます。
ホエールクリーンは、20年以上にわたり超音波洗浄装置の設計・製造を行っており、10,000平方メートルの生産拠点と研究開発、製造、販売、アフターサービスをカバーするフルサイクルの能力を備えています。同社は工業グレードの自動超音波洗浄機、カスタム超音波システム、大型マルチタンク洗浄ラインを専門としています。
PCB 洗浄アプリケーションの場合、Whale Clean は電子機器メーカーにとって重要な機能をいくつか提供します。
貫通型工業用超音波洗浄機。Whale Cleen のスルータイプ システムには、連続生産フローで PCB を連続ゾーン (前洗浄、超音波洗浄、リンス、乾燥) に移動させるステンレススチール製コンベア ベルトが装備されています。このシステムは、カスタマイズ可能な速度と負荷容量を備えた大量生産向けに設計されており、工場が SMT ラインで生産するのと同じペースで PCB を洗浄できるようになります。
汚染物質を完全に除去するための多段階洗浄。一般的なホエールクリーン自動ラインは、フラックスと油を除去するための超音波洗浄、溶解残留物を除去するためのすすぎ、水汚れや腐食を防ぐための熱風乾燥といった複数の段階を統合しています。繊細なコンポーネントを備えた基板の場合、ソフトスタート電力ランピングを備えた高周波 (80kHz ～ 120kHz) により、繊細な構造を保護する穏やかな洗浄が実現します。
実際の生産条件に合わせた非標準のカスタマイズ。Whale Clean は、すべてに適合する汎用の機械を販売していません。すべてのシステムは、特定の基板寸法、汚染プロファイル、スループット要件、およびお客様の工場の物理的スペースの制約に合わせて専用に構築されています。タンクの寸法、超音波パラメータ、トランスデューサのレイアウト、プロセスの統合はすべてアプリケーションに合わせて調整されます。
エレクトロニクス製造における実績。Whale Clean 超音波洗浄を導入した PCB 製造工場は、基板の性能に影響を与えるフラックス残留物の問題を解決しました。別の大手電子機器メーカーは、PCB の信頼性を向上させるために超音波洗浄を導入しました。結果は一貫しています。基板は常に清潔で乾燥しており、コンフォーマル コーティングや最終組み立ての準備が整います。
多層 PCB 生産ラインの場合、浸漬洗浄から超音波洗浄への移行は、単なる装置の変更ではなく、可能なことの変更です。
浸漬洗浄では、基板が浸漬するため何時間も無駄になり、頻繁に交換する必要がある大量の溶剤を消費し、依然としてビアやコンポーネントの下に汚染物質が閉じ込められたままになります。超音波洗浄は物理的接触を排除し、あらゆる表面に到達し、バッチごとに再現可能な清浄度を実現します。
かつては生産を制限し、歩留まりを低下させるボトルネックだった洗浄ステップは、大量生産を抑制するのではなくサポートする信頼性の高い自動化された段階になりました。
Whale Clean の Web サイトにアクセスしてください。http://www.bwhalesonic.com/多層 PCB 用の工業用超音波洗浄システムの詳細については、基板の無料洗浄テストをリクエストするか、特定の生産要件についてアプリケーション エンジニアにご相談ください。
