التنظيف بعد اللحام

غالبًا ما تعتمد الموثوقية الإلكترونية على ما تزيله من اللوحة، وليس فقط على ما تضعه عليها. التنظيف بعد اللحام هو العملية الحاسمة لإزالة بقايا التدفق، وزيوت المناولة، ومخلفات التصنيع لمنع الأعطال الكهربائية. بينما يعتمد بعض المصنعين على عمليات "عدم التنظيف" لخفض التكاليف، لا تستطيع قطاعات الموثوقية العالية تحمل مخاطر الهجرة الكهروكيميائية أو التسرب الطفيلي. في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة)، ندرك أن اللوحة النظيفة هي أساس المنتج المتين. يغطي هذا الدليل الطيف الكامل للتنظيف، بدءًا من اختيار الكيمياء المناسبة وحتى التحقق من معايير النظافة.

النقاط الرئيسية

التدفق هو الهدف الأساسي: الهدف الرئيسي هو إزالة أحماض التدفق النشطة التي يمكن أن تسبب التآكل أو النمو الشجيري بمرور الوقت.
"عدم التنظيف" تسمية خاطئة: حتى التدفقات التي لا تتطلب تنظيفًا يمكن أن تترك بقايا تجذب الرطوبة أو تتداخل مع التصاق الطلاء المطابق.
التلوث الأيوني هو المقياس: الفحص البصري لا يكفي؛ يجب قياس البقايا الأيونية غير المرئية باستخدام اختبارات ROSE أو SIR.
توافق المكونات مهم: لا يمكن لجميع المكونات (مثل أجهزة التنبيه أو المفاتيح غير محكمة الغلق) تحمل الغسيل بالماء عالي الضغط أو المذيبات.
التحقق من صحة العملية إلزامي: يجب التحقق من صحة عملية التنظيف وفقًا لمعايير صناعية محددة مثل IPC-J-STD-001.
APTPCB تعطي الأولوية للموثوقية: نحن نصمم عملية الغسيل بناءً على نوع التدفق المحدد وبيئة الاستخدام النهائي للوحة الدوائر المطبوعة (PCBA).

ما تعنيه عملية التنظيف بعد اللحام حقًا (النطاق والحدود)

يتطلب فهم النقاط الرئيسية المذكورة أعلاه تحديد العملية الأساسية وسبب ضرورتها الفيزيائية. إن التنظيف بعد اللحام ليس مجرد خيار جمالي؛ بل هو عملية تحييد وإزالة كيميائية. أثناء اللحام، يُستخدم التدفق لإزالة الأكاسيد من الأسطح المعدنية لضمان ترابط معدني جيد. ومع ذلك، فإن البقايا المتبقية —سواء كانت قائمة على الصنوبري، أو قابلة للذوبان في الماء، أو اصطناعية— يمكن أن تصبح موصلة أو مسببة للتآكل إذا تعرضت للرطوبة.

يتجاوز نطاق التنظيف مجرد مسح اللوحة. إنه يتضمن ثلاث مراحل متميزة:

الإذابة: استخدام عامل كيميائي (مذيب أو ماء مع مواد صابونية) لإذابة بقايا التدفق.
الشطف: إزالة التدفق المذاب وعامل التنظيف نفسه لمنع إعادة الترسب.
التجفيف: إزالة جميع الرطوبة، حيث يمكن أن يكون الماء المحبوس خطيرًا تمامًا مثل التدفق نفسه.

إذا لم يتم تنفيذ هذه الخطوات بشكل صحيح، فقد تعاني اللوحة من الهجرة الكهروكيميائية (ECM). يحدث هذا عندما يتم تطبيق مجال كهربائي عبر موصلين في وجود الرطوبة والتلوث الأيوني، مما يتسبب في نمو تشعبات معدنية وفي النهاية حدوث قصر في الدائرة.

المقاييس المهمة (كيفية تقييم الجودة)

بمجرد فهمك للنطاق والمخاطر، يجب عليك وضع مقاييس قابلة للقياس الكمي لقياس نجاح عملية التنظيف. النظافة البصرية ذاتية؛ الموثوقية تتطلب بيانات.

المقياس	لماذا يهم	النطاق النموذجي أو العوامل المؤثرة	كيفية القياس
التلوث الأيوني	يقيس الأيونات الموصلة المتبقية على اللوحة والتي يمكن أن تسبب قصورًا.	< 1.56 ميكروغرام/سم² مكافئ كلوريد الصوديوم (حد IPC التاريخي). غالبًا ما تتطلب الموثوقية العالية الحديثة < 0.75 ميكروغرام/سم².	اختبار ROSE (مقاومة مستخلص المذيب).
مقاومة العزل السطحي (SIR)	يقيس المقاومة الكهربائية بين الموصلات تحت الحرارة والرطوبة.	> 100 ميغا أوم (ميجاوات) عادةً. كلما زادت، كان أفضل.	اختبار SIR (أنماط المشط المختبرة في غرفة الرطوبة).
النظافة البصرية	يضمن عدم وجود بقايا جسيمة أو كرات لحام أو قشور بيضاء.	معايير IPC-A-610 الفئة 2 أو 3. لا توجد بقايا مرئية بتكبير 10x-40x.	الفحص المجهري (AOI أو يدوي).
طاقة السطح (مستوى الداين)	حاسم لالتصاق الطلاء المطابق. تعني طاقة السطح العالية ترطيبًا أفضل.	> 40 داين/سم مطلوب عادةً لالتصاق جيد للطلاء.	أقلام الداين (اختبار الحبر).
وزن بقايا التدفق	يحدد الكمية الفيزيائية للبقايا المتبقية.	خاص بورقة بيانات التدفق ونافذة العملية.	التحليل الوزني.

إرشادات الاختيار حسب السيناريو (المقايضات)

تحدد المقاييس النجاح، ولكن طريقة التنظيف الفعلية التي تختارها تعتمد بشكل كبير على تطبيقك وقيودك المحددة. تفرض الصناعات المختلفة وتصاميم اللوحات استراتيجيات تنظيف مختلفة.

1. موثوقية عالية (الفضاء، الطبي، السيارات)

السياق: الفشل ليس خيارًا. عمر خدمة طويل في بيئات قاسية.
الطريقة: التنظيف المائي باستخدام مواد التصبين أو إزالة الشحوم بالبخار.
المفاضلة: تكلفة عالية ووقت معالجة طويل. يتطلب تحققًا صارمًا.
السبب: يضمن إزالة جميع الأنواع الأيونية لمنع الأعطال الكامنة.
ملاحظة APTPCB: لتطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة الطبية، نوصي بدورات غسيل كاملة بغض النظر عن نوع التدفق.

2. الإلكترونيات الاستهلاكية (حساسة للتكلفة)

السياق: دورة حياة قصيرة للمنتج، بيئة محكومة (مكتب/منزل).
الطريقة: تدفق "لا يحتاج للتنظيف" (يترك).
المفاضلة: تبقى البقايا. موثوقية أقل في الظروف الرطبة. يصعب طلاؤها لاحقًا.
السبب: يلغي خطوة الغسيل، مما يقلل من تكلفة التصنيع ووقت الإنتاج.

3. دوائر الترددات الراديوية والعالية

السياق: سلامة الإشارة أمر بالغ الأهمية.
الطريقة: تنظيف بالمذيبات عالية الدقة.
المفاضلة: التعامل الكيميائي المعقد.
السبب: تعمل بقايا التدفق كعوازل كهربائية، مما يغير المعاوقة ويسبب فقدان الإشارة عند الترددات العالية.

4. التحضير للطلاء المطابق

السياق: سيتم طلاء اللوحة للحماية.
الطريقة: تنظيف وتجفيف شامل (بالخبز).
المقايضة: يضيف وقت دورة للخبز.
السبب: تمنع البقايا التصاق الطلاء (التقشير)، مما يخلق جيوبًا تتجمع فيها الرطوبة.

5. تجميع باستخدام صهارة قابلة للذوبان في الماء

السياق: صهارة قوية تستخدم للحام الصعب (مثل، الفوط المؤكسدة).
الطريقة: غسيل مائي متسلسل (ماء منزوع الأيونات ساخن).
المقايضة: يجب غسلها فورًا بعد إعادة التدفق.
السبب: الصهارات القابلة للذوبان في الماء شديدة التآكل وستؤدي إلى تآكل مسارات النحاس إذا تركت لساعات.

6. إعادة العمل واللحام اليدوي

السياق: تعديل أو إصلاح يدوي.
الطريقة: تنظيف موضعي بالمذيبات (فرشاة/مسحة).
المقايضة: خطر انتشار البقايا بدلاً من إزالتها.
السبب: لا يمكنك غسل اللوحة بأكملها بسهولة مرة أخرى إذا كانت المكونات الحساسة متصلة.

من التصميم إلى التصنيع (نقاط فحص التنفيذ)

اختيار سيناريو هو أمر نظري؛ يتطلب تنفيذه عملية منظمة تبدأ في مرحلة التصميم وتستمر خلال التجميع. فيما يلي نقاط الفحص الحاسمة لتطبيق استراتيجية تنظيف قوية.

1. ارتفاع تباعد المكونات

التوصية: تأكد من أن المكونات (خاصة BGAs و QFNs) لديها ارتفاع تباعد كافٍ.
الخطر: يمنع الارتفاع المنخفض لتباين المكونات سائل التنظيف من التدفق تحت الجزء، مما يحبس الصهارة.
القبول: تؤكد مراجعة التصميم الخلوص أو تحدد عوامل تنظيف ذات توتر سطحي منخفض. 2. توافق المكونات
توصية: تحديد الأجزاء "غير القابلة للغسل" (أجهزة الطنين، المفاتيح المفتوحة، مستشعرات الرطوبة) في قائمة المواد (BOM).
خطر: تسرب الماء يدمر هذه المكونات.
قبول: وضع علامة عليها "تثبيت بعد الغسيل" أو استخدام قناع واقي.

3. اختيار التدفق (Flux)

توصية: مطابقة نوع التدفق (الراتنج، OA، الاصطناعي) مع كيمياء التنظيف.
خطر: استخدام الماء لتنظيف تدفق الراتنج بدون مادة صابونية يؤدي إلى بقايا بيضاء لزجة.
قبول: اختبار التوافق الكيميائي.

4. تحسين ملف إعادة التدفق (Reflow Profile)

توصية: التأكد من أن ملف إعادة التدفق لا "يحرق" التدفق.
خطر: التدفق الزائد السخونة يتصلب ويصبح صلبًا كالإسمنت، مما يجعل تنظيفه مستحيلاً.
قبول: التحقق من التنميط الحراري.

5. درجة حرارة وضغط الغسيل

توصية: ضبط درجة حرارة الماء (عادة 60 درجة مئوية) وضغط الرش لاختراق الفجوات.
خطر: منخفض جدًا = تبقى بقايا؛ مرتفع جدًا = تلف المكونات.
قبول: مراقبة ضغط الرش المباشر.

6. جودة الشطف (ماء DI)

توصية: استخدام الماء منزوع الأيونات (DI) للشطف النهائي.
خطر: ماء الصنبور يدخل معادن جديدة (الكالسيوم، المغنيسيوم) إلى اللوحة.
قبول: مقياس المقاومة في خزان الشطف (> 10 MΩ-cm).

7. عملية التجفيف

توصية: استخدام سكاكين الهواء متبوعة بالخبز الحراري.
المخاطر: التجفيف السريع يترك الرطوبة تحت المكونات، مما يؤدي إلى "ظاهرة فرقعة الذرة" أو التآكل.
القبول: اختبار الوزن أو بطاقات مؤشر الرطوبة.

8. تكرار اختبار النظافة

التوصية: إجراء اختبار ROSE على أساس عينة (على سبيل المثال، 1 لكل دفعة).
المخاطر: يمر انحراف العملية دون أن يلاحظ حتى تحدث أعطال ميدانية.
القبول: نتائج الاختبارات المسجلة في تقرير الجودة.

9. تصميم الاستنسل للتنظيف

التوصية: ضبط تقليل الفتحة للحد من حجم التدفق الزائد.
المخاطر: الكثير من المعجون يترك تدفقًا زائدًا يصعب إزالته.
القبول: فحص عملية [SMT/THT](/pcba/smt-t ht) (SPI).

10. المناولة بعد التنظيف

التوصية: يجب على المشغلين ارتداء القفازات فورًا بعد الغسيل.
المخاطر: زيوت الأصابع (الأملاح) تعيد تلوث السطح النظيف.
القبول: بروتوكولات صارمة للحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) والمناولة.

أخطاء شائعة (والنهج الصحيح)

حتى مع وجود خطة قوية، يمكن أن تؤدي الأخطاء التشغيلية المحددة إلى عرقلة عملية التنظيف وتضر بلوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

خلط كيميائيات التدفق:
- خطأ: استخدام تدفق قابل للذوبان في الماء للحام بالموجة وتدفق "بدون تنظيف" للحام اليدوي على نفس اللوحة.
- تصحيح: توحيد أنواع التدفق أو التأكد من أن عامل التنظيف متوافق مع كليهما.
"بدون تنظيف" تعني "لا تنظف":
- خطأ: محاولة تنظيف تدفق "بدون تنظيف" بالماء النقي. هذا يحول البقايا الشفافة إلى فوضى بيضاء موصلة.

تصحيح: إذا كان لا بد من تنظيف تدفق "بدون تنظيف"، فاستخدم مادة صابونية كيميائية مصممة لذلك.

تجاهل الصدمة الحرارية:
- خطأ: غمر لوحة ساخنة مباشرة من إعادة التدفق في مذيب تنظيف بارد.
- تصحيح: اسمح للوحة أن تبرد إلى درجة حرارة آمنة لمنع تشقق مكثفات السيراميك.
تنظيف غير كافٍ تحت المكونات:
- خطأ: افتراض أن الضغط العالي ينظف تحت BGAs الكبيرة.
- تصحيح: استخدم فوهات رش "مائلة" أو تنظيف بالموجات فوق الصوتية على المحور Z (إذا كان آمنًا للمكونات) لضمان تبادل السوائل تحت القالب.
إعادة استخدام المذيب المتسخ:
- خطأ: تشبع حوض التنظيف يؤدي إلى إعادة ترسب التدفق على اللوحة.
- تصحيح: راقب الكثافة النوعية أو مستوى التلوث للمذيب وقم بتدويره بانتظام.
ممارسات سيئة في اللحام اليدوي:
- خطأ: الفنيون يغمرون المنطقة بالتدفق السائل أثناء إعادة العمل، مما يجعل التنظيف الموضعي الفعال مستحيلاً.
- تصحيح: استخدم أقلام التدفق للتطبيق الدقيق ونظف فورًا بينما يكون البقايا ناعمة.
إهمال جودة مياه الشطف:
- خطأ: استخدام ماء الصنبور العادي للشطف.
- تصحيح: استخدم دائمًا أنظمة مياه DI ذات الدائرة المغلقة لضمان عدم ترك أي رواسب معدنية.

أسئلة متكررة

1. هل يمكنني استخدام كحول الأيزوبروبيل (IPA) لجميع عمليات التنظيف؟ IPA فعال للعديد من التدفقات القائمة على الصنوبري ولكنه يواجه صعوبة مع المخلفات الاصطناعية أو القابلة للذوبان في الماء. كما أنه يتبخر بسرعة، مما قد يبرد اللوحة ويجذب التكثف إذا لم تتم إدارته.

2. هل التنظيف بالموجات فوق الصوتية آمن لجميع المكونات؟ لا. يمكن أن تتسبب الاهتزازات فوق الصوتية في تلف الروابط السلكية الداخلية في البلورات والمذبذبات ومستشعرات MEMS. تحقق دائمًا من أوراق بيانات المكونات قبل استخدام خزانات الموجات فوق الصوتية.

3. ما هو "البقايا البيضاء" التي غالبًا ما تُرى بعد التنظيف؟ عادة ما يكون هذا ناتجًا عن التفاعل بين تدفق الصنوبري والماء (فشل التصبن) أو بلمرة التدفق بسبب الحرارة الزائدة. يمكن أن تكون أيضًا أملاح الرصاص إذا كان عامل التنظيف شديد العدوانية.

4. متى يجب أن أنظف بعد اللحام؟ مثاليًا، في غضون دقائق. عندما يبرد التدفق ويتقدم في العمر، فإنه يتصلب ويصبح أكثر صعوبة في الذوبان بشكل ملحوظ.

5. هل أحتاج إلى التنظيف إذا لم أقم بتغطية اللوحة؟ بالنسبة للإلكترونيات الاستهلاكية التي تستخدم تدفق "لا يحتاج إلى تنظيف"، عادة لا. أما بالنسبة للوحات الصناعية أو السيارات أو الطبية، فنعم - التنظيف يحسن الموثوقية بغض النظر عن الطلاء.

6. كيف أنظف تحت BGA؟ تحتاج إلى نظام تنظيف بسائل ذي توتر سطحي منخفض ونفاثات رش عالية الضغط موجهة بزاوية. النقع وحده نادرًا ما يكون كافيًا.

7. ما هي أساسيات لحام الثقوب فيما يتعلق بالتنظيف؟ غالبًا ما تحبس وصلات الثقوب الممررة التدفق على الجانب العلوي من اللوحة (جانب المكونات) أثناء صعوده عبر الأسطوانة. تأكد من أن عملية التنظيف الخاصة بك تعالج كلا الجانبين العلوي والسفلي.

8. هل يمكنني تنظيف لوحة تحتوي على بطارية؟ بشكل عام، لا. يمكن أن يتسبب الماء أو المذيب في حدوث قصر في أطراف البطارية أو تسرب. يجب لحام البطاريات يدويًا بعد عملية الغسيل أو تغطيتها بفعالية.

9. ما الفرق بين المادة الصابونية والمذيب؟ المذيب يذيب التدفق مباشرة. تتفاعل المادة الصابونية كيميائيًا مع التدفق (تحول الأحماض إلى صابون) لجعله قابلاً للذوبان في الماء بحيث يمكن شطفه.

10. كيف تتحقق APTPCB من النظافة؟ نحن نستخدم مزيجًا من الفحص البصري (IPC-A-610) واختبار التلوث الأيوني (ROSE) لضمان أن كل دفعة تلبي معايير النظافة المحددة.

خدمات تجميع SMT و THT: تعرف على كيفية دمجنا للتنظيف في خطوط التجميع لدينا.
تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية: استكشف معايير الموثوقية العالية حيث يكون التنظيف إلزاميًا.
احصل على عرض أسعار: أرسل تصميمك وحدد متطلبات النظافة الخاصة بك.

مسرد المصطلحات (المصطلحات الرئيسية)

المصطلح	التعريف
الأزيوتروب	خليط من المذيبات يغلي عند درجة حرارة ثابتة، مما يضمن عدم تغير التركيب أثناء التبخر.
التكهف	تكوّن الفقاعات في سائل (يُستخدم في التنظيف بالموجات فوق الصوتية) والتي تنفجر لتنظيف الأسطح.
التغصنات	نمو معدني شبيه بالسرخس ناتج عن الهجرة الكهربائية يمكن أن يتسبب في قصر الدائرة للموصلات المجاورة.
ماء DI	ماء منزوع الأيونات؛ ماء تم إزالة جميع أيوناته المعدنية تقريبًا.
ECM	الهجرة الكهروكيميائية؛ حركة الأيونات المعدنية تحت مجال كهربائي بوجود الرطوبة.
التدفق	عامل كيميائي يستخدم لتسهيل اللحام عن طريق إزالة الأكسدة من الأسطح المعدنية.
كاره للماء	طارد للماء؛ بعض التدفقات كارهة للماء وتتطلب مذيبات لإزالتها.
استرطابي	يمتص الرطوبة من الهواء؛ بعض بقايا التدفق استرطابية وتصبح مسببة للتآكل.
IPA	كحول الأيزوبروبيل؛ مذيب شائع يستخدم للتنظيف اليدوي.
تدفق "لا يحتاج للتنظيف"	تدفق مُصاغ ليترك بقايا حميدة وغير موصلة لا تتطلب الإزالة نظريًا.
اختبار ROSE	مقاومة مستخلص المذيب؛ اختبار لقياس إجمالي التلوث الأيوني على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
مادة صابونية	مادة كيميائية قلوية تضاف إلى الماء لتحويل تدفق الراتنج/الصمغ إلى صابون قابل للغسل.
SIR	مقاومة العزل السطحي؛ مقياس للمقاومة الكهربائية بين المسارات.
فاصل	المسافة العمودية بين جسم المكون وسطح لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
التوتر السطحي	خاصية السائل التي تسمح له بمقاومة القوة الخارجية؛ يساعد التوتر السطحي المنخفض سوائل التنظيف على الدخول في الفجوات الضيقة.

الخلاصة (الخطوات التالية)

يعد التنظيف بعد اللحام خطوة حيوية في دورة حياة التصنيع تحدد الموثوقية طويلة الأمد لمنتجك. سواء كنت تتعامل مع أساسيات اللحام عبر الفتحات المعقدة أو مكونات SMT عالية الكثافة، فإن وجود بقايا نشطة يمثل خطرًا لا يمكنك تجاهله. تتضمن استراتيجية التنظيف القوية اختيار التدفق المناسب، والتصميم لسهولة الغسل، والتحقق من صحة النتائج بالبيانات.

في APTPCB، نضمن أن تكون لوحاتك ليست نظيفة بصريًا فحسب، بل محايدة كيميائيًا وجاهزة للاستخدام. عندما تكون مستعدًا لنقل تصميمك إلى الإنتاج، فإن توفير متطلبات واضحة يساعدنا على تنفيذ عملية الغسيل المثالية.

للحصول على مراجعة DFM أو عرض أسعار، يرجى تقديم:

ملفات Gerber: لتقييم كثافة المكونات والمسافة البينية.
رسم التجميع: مع إبراز المكونات غير القابلة للغسل.
مواصفات النظافة: حدود التلوث الأيوني المحددة (إذا كانت مختلفة عن معايير IPC).
تفضيل التدفق (Flux): إذا كان لديك متطلب محدد للمواد الكيميائية القابلة للذوبان في الماء أو التي لا تحتاج إلى تنظيف.

اضمن طول عمر منتجك من خلال الشراكة مع مصنع يفهم علم النظافة.