เนื่องจากเป็นส่วนประกอบพื้นฐานหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณภาพและประสิทธิภาพของแผงวงจรพิมพ์จึงมีบทบาทสำคัญในความเสถียรและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ทั้งหมด ที่กระบวนการทำความสะอาดแผงวงจรพิมพ์ซึ่งเป็นลิงก์หลักในการรับรองคุณภาพของแผงวงจรพิมพ์ มีบทบาทสำคัญในกระบวนการผลิตทั้งหมด
ความสำคัญของการทำความสะอาดแผงวงจรพิมพ์
ในระหว่างกระบวนการผลิต แผงวงจรพิมพ์จะต้องผ่านขั้นตอนที่ซับซ้อนมากมาย เช่น การบัดกรี การเคลือบ และการติดตั้ง ในระหว่างกระบวนการเหล่านี้ พื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์จะไวต่อมลพิษต่างๆ อย่างมาก ซึ่งไม่เพียงแต่ทำลายรูปลักษณ์ภายนอกเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบร้ายแรงต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอีกด้วย
ส่งผลต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า
การมีอยู่ของสารมลพิษสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้าของพื้นผิวแผงวงจรพิมพ์ได้ ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบไอออนในฟลักซ์ตกค้างอาจทำให้ความต้านทานพื้นผิวลดลง ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการลัดวงจร มลพิษที่ไม่ใช่ไอออนิก เช่น ฝุ่นและคราบน้ำมันอาจส่งผลต่อความเสถียรของการส่งสัญญาณ ก่อให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น การบิดเบือนของสัญญาณและการรบกวน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวงจรความถี่สูง-และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ ซึ่งผลกระทบนี้มีความสำคัญมากกว่า
ลดความน่าเชื่อถือ
แผงวงจรพิมพ์ที่อยู่ในสภาพการทำงานมาเป็นเวลานานหากมีมลพิษตกค้างบนพื้นผิวอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาการกัดกร่อนได้ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและความชื้น ตัวอย่างเช่น หมุดหรือวงจรโลหะจะค่อยๆ เกิดสนิมและสึกกร่อนภายใต้การกัดเซาะข้อต่อของสารมลพิษและความชื้น ส่งผลให้การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าไม่ดีและแม้แต่วงจรเปิด ส่งผลให้อายุการใช้งานของแผงวงจรพิมพ์สั้นลงอย่างมาก และลดความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์
ไม่เป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมและความต้องการของลูกค้า
ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการทหาร การบินและอวกาศ และสาขาอื่นๆ ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงมาก เช่นเดียวกับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่เน้นรูปลักษณ์และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ มีมาตรฐานที่เข้มงวดสำหรับความสะอาดของแผงวงจรพิมพ์ หากการทำความสะอาดแผงวงจรพิมพ์ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน ผลิตภัณฑ์จะไม่ผ่านการตรวจสอบคุณภาพที่เกี่ยวข้อง และไม่สามารถตอบสนองความคาดหวังของลูกค้าเกี่ยวกับคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้ ในกรณีที่รุนแรงอาจนำไปสู่การเรียกคืนผลิตภัณฑ์และสร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อองค์กร
กระบวนการและคุณลักษณะการทำความสะอาดแผงวงจรพิมพ์ทั่วไป
กระบวนการทำความสะอาดแบบน้ำ
หลักการของกระบวนการ: น้ำถูกใช้เป็นสื่อในการทำความสะอาดหลัก และสารลดแรงตึงผิว สารเติมแต่ง สารยับยั้งการกัดกร่อน สารคีเลต และส่วนประกอบอื่นๆ จะถูกเติมลงในน้ำเพื่อสร้างสารทำความสะอาดที่มีน้ำ- สารทำความสะอาดสูตรน้ำใช้ความสามารถในการละลายของน้ำและผลกระทบหลายประการของสารเติมแต่ง เช่น การทำอิมัลซิฟิเคชัน การกระจายตัว และซาพอนิฟิเคชัน เพื่อขจัดมลพิษออกจากพื้นผิวแผงวงจรพิมพ์ ตัวอย่างเช่น สารลดแรงตึงผิวสามารถลดแรงตึงผิวของน้ำ ทำให้น้ำซึมผ่านระหว่างสารมลพิษและพื้นผิวแผงวงจรพิมพ์ได้ง่ายขึ้น และทำเป็นอิมัลชันและกระจายสารมลพิษในน้ำ สารยับยั้งการกัดกร่อนสามารถป้องกันไม่ให้น้ำกัดกร่อนส่วนประกอบโลหะบนแผงวงจรพิมพ์ได้
ข้อดีของกระบวนการ: กระบวนการทำความสะอาดที่ใช้น้ำ-มีความปลอดภัยสูง น้ำไม่ไหม้หรือระเบิด โดยพื้นฐานแล้วไม่-เป็นพิษ และก่อให้เกิดอันตรายเพียงเล็กน้อยต่อผู้ปฏิบัติงานและสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ องค์ประกอบของสูตรของสารทำความสะอาดที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบหลัก-มีอิสระในระดับสูงและสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามสารมลพิษประเภทต่างๆ และวัสดุแผงวงจรพิมพ์ มีผลการทำความสะอาดที่ดีต่อสารมลพิษทั้งที่มีขั้วและไม่ใช่- และมีช่วงการทำความสะอาดที่กว้าง นอกจากนี้ น้ำซึ่งเป็นตัวทำละลายตามธรรมชาติยังมีราคาถูกและหาได้ทั่วไป
ข้อจำกัด: กระบวนการนี้ต้องใช้ทรัพยากรน้ำจำนวนมาก และอาจถูกจำกัดโดยสภาพธรรมชาติในพื้นที่ที่มีทรัพยากรน้ำไม่เพียงพอ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บางชนิดอาจไม่กันน้ำ- และชิ้นส่วนโลหะมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมหลังจากทำความสะอาดด้วยน้ำ แรงตึงผิวของน้ำอยู่ในระดับสูง ทำให้ยากต่อการทำความสะอาดช่องว่างเล็กๆ บนแผงวงจรพิมพ์และขจัดสารลดแรงตึงผิวที่ตกค้างออกอย่างทั่วถึง กระบวนการทำให้แห้งหลังการทำความสะอาดค่อนข้างซับซ้อน ใช้พลังงานมาก และยังต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์บำบัดน้ำเสียซึ่งมีต้นทุนอุปกรณ์สูงและใช้พื้นที่ขนาดใหญ่
กระบวนการทำความสะอาดแบบกึ่งน้ำ-
หลักการของกระบวนการ: การทำความสะอาดแบบกึ่งน้ำ-ใช้สารทำความสะอาดที่ประกอบด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ น้ำปราศจากไอออน และสารออกฤทธิ์และสารเติมแต่งจำนวนหนึ่ง ตัวทำละลายอินทรีย์ในสารทำความสะอาดประเภทนี้สามารถละลายสารมลพิษที่ไม่มีขั้ว-บนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ เช่น คราบน้ำมัน ขัดสน ฯลฯ น้ำและสารลดแรงตึงผิวที่เติมเข้าไปจะช่วยขจัดมลพิษเชิงขั้ว เช่น ฟลักซ์ที่ตกค้างบางส่วน หลังจากทำความสะอาดแล้ว ให้ล้างออกด้วยน้ำเพื่อขจัดสารทำความสะอาดที่ตกค้าง
ข้อดีของกระบวนการ: สารทำความสะอาดแบบกึ่งน้ำ-มีความสามารถในการทำความสะอาดสูง สามารถขจัดมลพิษที่มีขั้วและไม่ใช่-ขั้วได้พร้อมกัน และมีความสามารถในการทำความสะอาดที่ดี-ยาวนาน เนื่องจากสารทำความสะอาดเป็นตัวทำละลายอินทรีย์ แต่มีจุดวาบไฟสูงและความเป็นพิษค่อนข้างต่ำ จึงค่อนข้างปลอดภัยในการใช้งาน นอกจากนี้ มีการใช้สื่อประเภทต่างๆ ในการทำความสะอาดและการชะล้าง และโดยทั่วไปจะใช้น้ำบริสุทธิ์ในการชะล้าง ซึ่งสามารถควบคุมมลภาวะระหว่างกระบวนการทำความสะอาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อบกพร่อง: ของเหลวเสียและการบำบัดน้ำเสียที่เกิดจากกระบวนการทำความสะอาดแบบกึ่งน้ำ-ค่อนข้างซับซ้อนและยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างละเอียด น้ำเสียจำเป็นต้องมีการบำบัดเป็นพิเศษเพื่อกำจัดตัวทำละลายอินทรีย์และมลพิษอื่นๆ เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยทิ้งสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนการผลิตและความยากลำบากในการบำบัด
กระบวนการทำความสะอาดตัวทำละลาย
หลักการกระบวนการ: ส่วนใหญ่ใช้ความสามารถในการละลายของตัวทำละลายเพื่อขจัดมลพิษบนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ ตามสารทำความสะอาดต่างๆ ที่เลือก พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นสารทำความสะอาดที่ติดไฟได้และสารทำความสะอาดที่ไม่ติดไฟ สารทำความสะอาดที่ติดไฟได้ เช่น ไฮโดรคาร์บอนอินทรีย์และแอลกอฮอล์ และสารทำความสะอาดที่ไม่ติดไฟ เช่น ไฮโดรคาร์บอนคลอรีนและไฮโดรคาร์บอนฟลูออริเนต ตัวทำละลายสามารถละลายสารมลพิษ เช่น คราบน้ำมันและฟลักซ์ที่ตกค้างบนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ได้อย่างรวดเร็ว จากนั้นจึงพาสิ่งเหล่านั้นออกไปผ่านการระเหย
ข้อดีของกระบวนการ: กระบวนการทำความสะอาดตัวทำละลายมีลักษณะของการระเหยอย่างรวดเร็วและความสามารถในการละลายได้ดี และข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์ค่อนข้างง่าย ตัวอย่างเช่น สารทำความสะอาดไฮโดรคาร์บอนมีความสามารถในการทำความสะอาดที่แข็งแกร่งสำหรับสารมลพิษที่เป็นน้ำมันและแรงตึงผิวต่ำ และมีผลในการทำความสะอาดที่ดีต่อตะเข็บและรูพรุนที่ดี สารทำความสะอาดที่มีแอลกอฮอล์เป็นส่วนประกอบหลักสามารถละลายสารมลพิษที่เป็นไอออนิกได้ดี และมีผลอย่างมากต่อการทำความสะอาดฟลักซ์ขัดสน นอกจากนี้ตัวทำละลายบางชนิดสามารถกลั่นและรีไซเคิลเพื่อใช้ซ้ำได้ซึ่งค่อนข้างประหยัด
ข้อเสีย: สารทำความสะอาดตัวทำละลายแบบดั้งเดิมบางชนิด เช่น ตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีคลอรีนและฟลูออรีน มีอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก และบางชนิดถูกระบุว่าเป็นวัสดุต้องห้ามหรือถูกจำกัด ในขณะเดียวกัน สารทำความสะอาดตัวทำละลายส่วนใหญ่จะระเหยง่ายและติดไฟได้ ซึ่งก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัยและต้องมีมาตรการป้องกันความปลอดภัยที่เข้มงวด นอกจากนี้ ตัวทำละลายบางชนิดยังมีระดับการกัดกร่อนของวัสดุ เช่น พลาสติกและยาง ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องบนแผงวงจรพิมพ์
ไม่มีกระบวนการทำความสะอาด
หลักการกระบวนการ: ในระหว่างกระบวนการเชื่อม จะใช้ฟลักซ์ที่ไม่ทำความสะอาดหรือสารบัดกรีที่ไม่ทำความสะอาด และหลังจากการเชื่อม จะเข้าสู่กระบวนการถัดไปโดยตรงโดยไม่ต้องทำความสะอาด ฟลักซ์บัดกรีแบบไม่ทำความสะอาดสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสามประเภท: ประเภทขัดสน, ล้างทำความสะอาดได้, ละลายน้ำได้- และฟลักซ์บัดกรีที่มีปริมาณของแข็งต่ำ หลักการคือการปรับสูตรของฟลักซ์ให้เหมาะสม เพื่อให้สารตกค้างหลังจากการบัดกรีไม่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของแผงวงจรพิมพ์ หรือปริมาณตกค้างต่ำมาก โดยไม่จำเป็นต้องทำความสะอาดเป็นพิเศษ
ข้อดีของกระบวนการ: การไม่มีกระบวนการทำความสะอาดมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในการทำให้การไหลของกระบวนการง่ายขึ้น ลดขั้นตอนการทำความสะอาด และช่วยประหยัดเวลาและค่าแรง ในขณะเดียวกัน เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้สารทำความสะอาดและอุปกรณ์ จึงช่วยลดต้นทุนการผลิตและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย ในการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการต้นทุนสูงและประสิทธิภาพการผลิตสูง เช่น ผลิตภัณฑ์การสื่อสารเคลื่อนที่ มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย
ข้อจำกัดในการใช้งาน: สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือสูงมาก เช่น ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในการบินและอวกาศและสาขาอื่นๆ แม้ว่าจะไม่ได้ใช้ฟลักซ์ทำความสะอาด ก็อาจมีสารตกค้างไม่มากก็น้อย ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ดังนั้น การทำความสะอาดจึงมักจะยังจำเป็นอยู่ นอกจากนี้ กระบวนการไม่ทำความสะอาดจำเป็นต้องมีการควบคุมกระบวนการเชื่อมในระดับสูงและการประกันคุณภาพการเชื่อมอย่างเข้มงวด ไม่เช่นนั้นสิ่งเจือปนที่ตกค้างอาจทำให้เกิดปัญหาได้
กระบวนการทำความสะอาดอัลตราโซนิก
หลักการกระบวนการ: ใช้เอฟเฟกต์คาวิเทชันที่เกิดจากคลื่นอัลตราโซนิกที่แพร่กระจายในตัวกลางของเหลวเพื่อทำความสะอาดแผงวงจรพิมพ์ เครื่องกำเนิดอัลตราโซนิคจะสร้าง-สัญญาณการสั่นความถี่สูง ซึ่งจะถูกแปลงเป็นการสั่นเชิงกลความถี่สูง-โดยตัวแปลงสัญญาณ และแพร่กระจายไปยังสารละลายทำความสะอาด ในสารละลายทำความสะอาด การสั่นความถี่สูง-ของคลื่นอัลตราโซนิกทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความหนาแน่นของโมเลกุลของเหลว ทำให้เกิดฟองเล็กๆ นับไม่ถ้วน เมื่อฟองอากาศเหล่านี้แตกออกทันที พวกมันจะสร้างแรงกระแทกที่ทรงพลัง เช่น "การระเบิด" เล็กๆ จำนวนนับไม่ถ้วน กระทบกับพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ ทำให้สิ่งสกปรกบนพื้นผิวหลุดออกอย่างรวดเร็ว จึงทำให้ได้ผลลัพธ์ในการทำความสะอาด
ข้อดีของกระบวนการ: การทำความสะอาดด้วยอัลตราโซนิกสามารถเจาะลึกเข้าไปในช่องว่างเล็กๆ รู และพื้นที่อื่นๆ ที่เข้าถึงยากของแผงวงจรพิมพ์เพื่อทำความสะอาด โดยไม่ทิ้งมุมตาย สำหรับแผงวงจรพิมพ์บางแผ่นที่มีรูปร่างซับซ้อนและมีโครงสร้างพื้นผิวที่ละเอียด จะให้ผลการทำความสะอาดที่ดี ในขณะเดียวกัน การทำความสะอาดอัลตราโซนิกสามารถใช้ร่วมกับกระบวนการทำความสะอาดอื่นๆ ได้ เช่น การทำความสะอาดโดยใช้น้ำ- การทำความสะอาดด้วยตัวทำละลาย ฯลฯ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและคุณภาพการทำความสะอาดให้ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้ กระบวนการนี้มีความเร็วในการทำความสะอาดที่รวดเร็ว และโดยทั่วไปแล้วสามารถเสร็จสิ้นได้ภายในระยะเวลาอันสั้น โดยให้ผลการทำความสะอาดที่ดีภายในเวลาประมาณ 15 นาที