Química de limpieza de PCB: manual de estrategias fácil de usar para el comprador (especificaciones, riesgos, lista de verificación)

Seleccionar el químico de limpieza de PCB correcto es la decisión más crítica para prevenir la migración electroquímica y garantizar la confiabilidad a largo plazo en entornos hostiles. Los compradores deben ir más allá de las instrucciones genéricas de "lavado" y especificar compatibilidad química exacta, ventanas de concentración y umbrales de limpieza para evitar fallas latentes en el campo. Esta guía proporciona las especificaciones técnicas, estrategias de mitigación de riesgos y protocolos de validación necesarios para adquirir ensamblajes de alta confiabilidad.

Conclusiones clave

Umbrales de limpieza: La base de la industria para la limpieza iónica es < 1,56 µg/cm² equivalente de NaCl (según IPC-J-STD-001), pero los componentes electrónicos de Clase 3 de alta confiabilidad a menudo requieren límites más estrictos, generalmente < 0,75 µg/cm².
La energía de la superficie importa: Para el recubrimiento conforme o encapsulado posterior, la energía de la superficie de la PCB generalmente debe exceder las 40 dinas/cm para garantizar una humectación y adhesión adecuadas.
Tipos de químicos: Los químicos acuosos (saponificadores alcalinos) son estándar para los fundentes solubles en agua, mientras que los químicos semi-acuosos o a base de solventes son necesarios para residuos difíciles que "no se limpian" o componentes de baja separación.
Calidad del enjuague: Se debe controlar la resistividad del agua del enjuague final; Se requiere un mínimo de 2 MΩ·cm, aunque se prefiere 10 MΩ·cm para circuitos sensibles.
Consejo de validación: No confíe únicamente en las pruebas ROSE para los fundentes modernos sin limpieza; a menudo produce pases falsos. La cromatografía iónica (IC) es el estándar de oro para identificar especies corrosivas específicas.
Compatibilidad de materiales: Las sustancias químicas altamente alcalinas (pH > 11) pueden atacar los disipadores de calor de aluminio, las superficies anodizadas y ciertas marcas de componentes si no se inhiben adecuadamente.
Bajo riesgo de separación: Los componentes con separación por debajo de 50 µm (2 mils) requieren productos químicos con baja tensión superficial (normalmente < 30 dinas/cm) para penetrar y eliminar los residuos.

Contenido

Alcance, contexto de decisión y criterios de éxito
Especificaciones para definir por adelantado (antes de comprometerse)
Riesgos clave (causas fundamentales, detección temprana, prevención)
Validación y aceptación (pruebas y criterios de aprobación)
Lista de verificación de calificación de proveedores (RFQ, auditoría, trazabilidad)
Cómo elegir (compensaciones y reglas de decisión)
Preguntas frecuentes (costo, plazo de entrega, archivos DFM, materiales, pruebas)

Alcance, contexto de decisión y criterios de éxito

El alcance de la selección de química de limpieza de PCB se extiende más allá de la simple eliminación del flujo visible. Abarca toda la interacción tribológica entre el residuo del fundente, el agente de limpieza, el proceso de lavado (pulverización/inmersión) y los materiales de PCB. El objetivo es eliminar los contaminantes iónicos y no iónicos sin dañar el hardware.

Métricas de éxito mensurables

Limpieza iónica (ROSE): El conjunto debe pasar la prueba de resistividad del extracto solvente con un valor inferior a 1,56 µg/cm² equivalente de NaCl.
Resistencia de aislamiento de superficie (SIR): En condiciones de alta humedad (85°C/85% RH), la resistencia de aislamiento entre las pistas debe permanecer por encima de 100 MΩ (10^8 Ω) durante 168 horas.
Limpieza visual: No hay residuos visibles con aumentos de 10x a 40x, verificando específicamente alrededor de los cables de paso fino y debajo de los cuerpos de los componentes (mediante inspección de inclinación).

Casos límite (fuera de alcance/modos de falla)

Química atrapada: Si la química de limpieza en sí no se enjuaga, se convierte en un contaminante. Una verificación del pH del agua de enjuague que se desvía > 1,0 del pH neutro indica una falla.
Daño a los componentes: Cualquier degradación de las marcas de los componentes, la adhesión de las etiquetas o los sellos elastoméricos constituye una falla del proceso, incluso si la placa está "limpia".

Especificaciones para definir por adelantado (antes de comprometerse)Al emitir una solicitud de cotización o un plano de ingeniería, términos vagos como "limpiar a fondo" son insuficientes. Debe definir la ventana del proceso y las restricciones químicas.

Parámetros críticos del proceso

Tipo de química: Especifique si el proceso debe ser Acuoso (agua + saponificador), Semi-Acuoso (lavado con solvente + enjuague con agua) o Desengrasante con Vapor (solo solvente).
Ventana de concentración: Defina el rango de concentración permitido para el agente de limpieza, normalmente 10 % a 25 % por volumen para sistemas acuosos.
Temperatura de lavado: Especifique el perfil térmico. La mayoría de los saponificadores están activos entre 140°F (60°C) y 160°F (71°C). Superarlo puede dañar los componentes; bajarlo reduce la solubilidad.
Tiempo de lavado/Velocidad de la correa: Para sistemas en línea, defina el tiempo de exposición, generalmente 3 a 5 minutos en la sección de lavado.
Presión de rociado: Se necesitan rociadores de alta presión (hasta 80 PSI) para componentes de baja separación, pero pueden dañar las uniones de cables delicadas o los interruptores sin sellar.
Calidad del agua de enjuague: Especifique agua desionizada (DI) con una resistividad > 2 MΩ·cm (estándar) o > 10 MΩ·cm (alta confiabilidad).
Secado: El aire caliente forzado o las cuchillas de aire deben garantizar que no haya humedad atrapada. Las temperaturas de secado suelen oscilar entre 80°C y 110°C.
Compatibilidad de fundente: La química debe coincidir explícitamente con el tipo de fundente (p. ej., OA, RMA, No-Clean).
Compatibilidad de materiales: Enumere todos los materiales sensibles (p. ej., aluminio, policarbonato, adhesivos acrílicos) que la química no debe atacar.
Cumplimiento ambiental: La química debe cumplir con las regulaciones locales de VOC (compuestos orgánicos volátiles) y los estándares REACH/RoHS.
Tensión superficial: Para los tableros HDI, especifique una química con tensión superficial reducida (a menudo lograda mediante tensioactivos) para garantizar la limpieza debajo de los componentes.
Vida útil del baño: Defina los criterios para vaciar y rellenar el baño (p. ej., según NVR: acumulación de residuos no volátiles o cambio de pH).

Tabla de parámetros clave

Parámetro	Rango típico	Tolerancia / Límite	Por qué es importante
Concentración de lavado	10% – 25%	± 2 %	Demasiado bajo = tablas sucias; Demasiado alto = espuma/residuos.
Temperatura de lavado	60°C – 70°C	±5°C	El calor activa la reacción de saponificación.
Resistividad de enjuague	2 – 18 MΩ·cm	Mín. 2 MΩ·cm	Garantiza que el agua no deje iones conductores.
Presión de pulverización	40 – 80 PSI	Máximo 80 PSI	La energía mecánica desaloja los residuos sólidos.
Velocidad del transportador	0,5 – 1,5 m/min	± 10%	Determina el tiempo de permanencia en la zona química.
Temperatura de secado	90°C – 110°C	Máximo 120°C	Debe evaporar el agua de las vías sin delaminación.
Nivel de pH	9,5 – 11,5	± 0,5 pH	Crítico para la saponificación; demasiado alto ataca al aluminio.
Tensión superficial	20 – 30 dinas/cm	Máximo 30	Requerido para penetrar separaciones < 2 mil.

Riesgos clave (causas fundamentales, detección temprana, prevención)

Las fallas en la química de limpieza de PCB generalmente se manifiestan como defectos latentes: placas que pasan las pruebas iniciales pero fallan en el campo debido a la corrosión o corrientes de fuga.

1. Formación de residuos blancos

Causa raíz: El agente de limpieza reacciona con el fundente pero no se enjuaga completamente o la química se agota (cargada con sales de fundente) y vuelve a depositar residuos.
Detección temprana: Inspección visual bajo luz ultravioleta (los residuos de fundente a menudo son fluorescentes).
Prevención: Monitoree la carga del baño (NVR) y cambie la química con frecuencia. Asegúrese de que la temperatura del agua de enjuague sea lo suficientemente alta (> 50 °C) para evitar la precipitación por choque térmico.

2. Crecimiento dendrítico (migración electroquímica)

Causa raíz: Los residuos iónicos (haluros) que quedan entre las trazas se combinan con la humedad y el voltaje de polarización para hacer crecer filamentos metálicos.
Detección temprana: Pruebas de cromatografía iónica (IC) durante la calificación.
Prevención: Aplicar límites estrictos de limpieza iónica (< 0,75 µg/cm² para Clase 3). Utilice pruebas SIR para la validación.

3. Atrapamiento de componentes (trampas químicas)

Causa raíz: La alta tensión superficial impide que la química salga del espacio debajo de los QFN, BGA o escudos de RF. El fluido atrapado se convierte en una batería corrosiva.
Detección temprana: Pruebas de "extracción" (quitar un componente) para inspeccionar la parte inferior en busca de líquido o corrosión.
Prevención: Utilice productos químicos de baja tensión superficial. Implemente "cuchillas de aire" en ángulos correctos. Evite colocar vías debajo de componentes de baja separación sin carpas.

4. Ataque material (grabado/hinchazón)

Causa raíz: El pH es demasiado alto para los metales anfóteros (aluminio) o los disolventes son incompatibles con los plásticos (policarbonato).
Detección temprana: Inspección visual para detectar desgaste de las uniones de soldadura o picaduras en los disipadores de calor.
Prevención: Verifique las tablas de compatibilidad de materiales. Utilice limpiadores alcalinos inhibidos para conjuntos de aluminio.

5. Degradación de la junta de soldadura

Causa raíz: Energía ultrasónica excesiva o exposición ácida/alcalina extremadamente agresiva que debilita la capa intermetálica.
Detección temprana: Pruebas de corte o análisis de sección transversal.
Prevención: Limitar la densidad de potencia ultrasónica. Mantenga el pH dentro del rango de 4 a 10 si es posible o minimice el tiempo de exposición.

6. Formación de espuma en el tanque de lavado

Causa raíz: La saponificación del fundente de colofonia crea jabón. Si se agotan los agentes antiespumantes, la espuma bloquea las boquillas de pulverización.
Detección temprana: Los sensores de presión en los colectores de aspersión bajan; observación visual de la espuma.
Prevención: Utilice productos químicos con antiespumantes integrales. Controle la presión de pulverización.

7. Secado incompleto

Causa raíz: Flujo de aire o temperatura insuficientes en la zona de secado.
Detección temprana: Manchas de agua visibles en el tablero; falla en el recubrimiento conformado posterior (delaminación).
Prevención: Asegúrese de que los módulos de secado estén calibrados. Utilice cuchillas de aire para cortar el agua de las superficies planas.

8. Problemas de interacción "no limpia"

Causa raíz: Limpiar parcialmente un fundente "no limpio" es peor que no limpiarlo en absoluto. Expone los activadores activos que estaban encapsulados en resina.
Detección temprana: Aparecen residuos de polvo blanco días después del lavado.
Prevención: Comprométete a limpiar completamente (eliminar el 100 % de los residuos) o no limpiar en absoluto. No "retocar" la limpieza.

Validación y aceptación (pruebas y criterios de aprobación)

La validación demuestra que la química de limpieza de PCB y la configuración del proceso realmente funcionan para su densidad de ensamblaje específica.

Tabla de criterios de aceptación

Método de prueba	Estándar	Criterios de aprobación	Frecuencia
Inspección visual	IPC-A-610	No hay residuos visibles a 10x-40x.	100% de los lotes
Prueba ROSE	IPC-TM-650 2.3.25	< 1,56 µg/cm² NaCl eq.	Por turno / Por lote
Cromatografía iónica	IPC-TM-650 2.3.28	Cloruro < 0,5 µg/cm²; Bromuro < 0,5 µg/cm².	Trimestral / Nuevo NPI
Prueba SIR	IPC-TM-650 2.6.3.7	> 100 MΩ a 85°C/85% HR.	Calificación del Proceso
Prueba de pluma Dyne	Norma ASTM D2578	> 40 dinas/cm (para recubrimiento).	Control al azar
Resistividad del agua de enjuague	Interno	> 2 MΩ·cm (monitor en línea).	Continuo

Consejos sobre muestreo y cobertura

Componentes ficticios: Para la validación, utilice componentes ficticios (portaobjetos de vidrio o componentes de plástico transparente) montados en la PCB para verificar visualmente la limpieza debajo de los componentes.
Ubicaciones en el peor de los casos: Muestree siempre el área con la densidad de componentes más alta o el punto de separación más bajo (por ejemplo, el centro de un campo BGA grande).
Eficiencia de extracción: Para las pruebas ROSE, asegúrese de que el tiempo de extracción sea suficiente (a menudo > 10 minutos) y que la solución se caliente, si se permite, para solubilizar completamente los residuos.

Lista de verificación de calificación de proveedores (RFQ, auditoría, trazabilidad)

Utilice esta lista de verificación para auditar a un fabricante contratado (CM) o un proveedor de servicios de limpieza.* [ ] Control químico: ¿El proveedor cuenta con un sistema de dosificación automatizado para mantener la concentración o se realiza manualmente? (Se prefiere automatizado).

Monitoreo del baño: ¿Se monitorea el baño de lavado para detectar NVR (residuos no volátiles) o gravedad específica para determinar cuándo vaciar/rellenar?
Calidad del agua de enjuague: ¿Existe un sistema de agua DI de circuito cerrado? ¿Cuál es el punto de ajuste de resistividad?
Trazabilidad del proceso: ¿Pueden vincular un número de serie de placa específico a los datos de lote de lavado, temperatura y velocidad?
Sombra por pulverización: ¿Ha realizado el proveedor un análisis de "sombra por pulverización" para el diseño específico de su placa (componentes altos que bloquean los cortos)?
Capacidad de secado: ¿Tiene la máquina suficientes cuchillas de aire y zonas de calentamiento para secar escudos de RF complejos?
Control ESD: ¿La máquina de limpieza está conectada a tierra y el flujo de aire genera cargas estáticas? (Es posible que se necesiten ionizadores).
Compatibilidad de materiales: ¿Ha verificado el proveedor que la química no degradará sus etiquetas, tintas o adhesivos específicos?
Tratamiento de residuos: ¿Tiene el proveedor un proceso de tratamiento de aguas residuales compatible para la química gastada?
Acceso al laboratorio: ¿El proveedor cuenta con pruebas internas de ROSE o IC, o las subcontrata? (El proceso interno permite una retroalimentación más rápida).
Programa de mantenimiento: ¿Existe un programa documentado para limpiar las boquillas, reemplazar filtros y calibrar sensores?
Control de cambios: ¿El proveedor le notificará antes de cambiar la marca química o los parámetros de concentración?

Cómo elegir (compensaciones y reglas de decisión)

Seleccionar la química adecuada implica equilibrar el poder de limpieza con la compatibilidad y el costo del material.

Si está utilizando fundente soluble en agua (OA), elija un producto químico acuoso (saponificador) con un enjuague con agua desionizada de alta calidad.
Si está utilizando Rosin (RMA) o fundente No-Clean y necesita limpieza, elija un producto químico semiacuoso o a base de solvente de ingeniería, ya que el agua por sí sola no disolverá la resina.
Si su ensamblaje tiene componentes con una separación de < 2 mil (p. ej., CSP, flip chips), elija una química con baja tensión superficial (< 30 dinas/cm) para garantizar la penetración.
Si tiene disipadores de calor o soportes de aluminio, elija un producto químico alcalino inhibido o con pH neutro para evitar la oxidación y las picaduras.
Si necesita un recubrimiento conformal, elija una química que esté verificada para no dejar residuos de surfactante, ya que los surfactantes pueden causar delaminación del recubrimiento (ojos de pez).
Si está fabricando placas de alta frecuencia (RF), elija un proceso que garantice la eliminación de todos los residuos de fundente, ya que los residuos actúan como capacitancia parásita.
Si las regulaciones ambientales son estrictas (por ejemplo, Europa), elija un producto químico acuoso libre de VOC o con bajo contenido de VOC en lugar de un desengrasante con vapor de solvente.
Si tiene una producción de bajo volumen y alta mezcla, elija un limpiador por lotes (estilo lavavajillas) en lugar de un limpiador en línea para ahorrar en el uso de productos químicos y tiempo de preparación.
Si está utilizando soldadura sin plomo (temperaturas de reflujo más altas), elija una química diseñada para residuos de fundente "quemados", que son más difíciles de limpiar.
Si el costo es el factor principal y los requisitos de confiabilidad son bajos (Clase 1), elija un proceso estándar sin limpieza y omita el paso de limpieza por completo (si la estética lo permite).

Preguntas frecuentes (costo, plazo de entrega, archivos DFM, materiales, pruebas)

P: ¿Por qué limpiar el fundente "No-Clean"? R: "No-Clean" es un término de marketing, no una garantía. Debes limpiarlo si:

Está aplicando un revestimiento conformado (los residuos impiden la adhesión).
La aplicación es de alto voltaje (los residuos reducen el voltaje de ruptura).
La estética importa (el flujo visible parece un defecto para los usuarios finales).

P: ¿Puedo usar alcohol isopropílico (IPA) para la limpieza manual? R: El IPA es eficaz para algunos residuos frescos, pero a menudo falla con el fundente sin plomo "quemado".

Puede esparcir residuos en lugar de eliminarlos (el efecto de "neblina blanca").
Es inflamable y no apto para procesos de pulverización automatizados.
No disuelve fácilmente los activadores iónicos en los fundentes modernos.P: ¿Cuánto agrega la limpieza automática al costo del ensamblaje de PCB? R: Normalmente agrega $0,50 a $2,00 por tabla, según el tamaño y el volumen.
Generadores de costos: Consumo de químicos, generación de agua DI y energía para secado.
Las pruebas de validación (ROSE/IC) son un NRE adicional o un cargo por lote.

P: ¿Qué comprobaciones de DFM ayudan con la limpieza? R: DFM para diseño de plantilla y la ubicación de los componentes son fundamentales.

Evite colocar componentes altos (condensadores) inmediatamente al lado de componentes bajos (QFN) para evitar la "sombra por pulverización".
Oriente los componentes de modo que los "pasillos" entre ellos se alineen con la dirección de la correa (para limpiadores en línea).
Agregue orificios de drenaje en plataformas de tierra grandes o protectores de RF.

P: ¿Cuál es la diferencia entre saponificador y solvente? R:

Saponificador: Reacciona químicamente con la colofonia (ácido) para convertirla en jabón (sal), que se elimina con agua.
Solvente: Disuelve el residuo del fundente físicamente sin una reacción química.

P: ¿Cómo sé si el agua de enjuague está lo suficientemente limpia? R: Monitoree la resistividad.

Estándar: > 2 MΩ·cm.
Alta Fiabilidad: > 10 MΩ·cm.
Si la resistividad cae, los lechos de intercambio iónico en el sistema de tratamiento de agua se agotan.

P: ¿La limpieza puede dañar los sensores MEMS? R: Sí.

Los sensores de presión y los micrófonos suelen tener puertos que pueden absorber líquido.
La limpieza ultrasónica puede romper las estructuras internas de los giroscopios y cristales MEMS.
Siempre coloque cinta adhesiva sobre los puertos abiertos o utilice procesos "sin lavado" para estos componentes.

P: ¿Qué es "escoria blanca" y cómo lo soluciono? R: Generalmente se trata de colofonia polimerizada o sales metálicas.

Solución: aumentar la concentración de lavado, aumentar la temperatura o reducir la velocidad de la cinta.
Verifique si la química está cargada (saturada) y necesita reemplazo.

Solicite una cotización/revisión DFM para la química de limpieza de PCB (qué enviar)

Cuando solicite una cotización para un ensamblaje que requiera limpieza, proporcione lo siguiente a su socio de ensamblaje de PCB:

Especificación de limpieza: Indique explícitamente el estándar (p. ej., IPC-J-STD-001 Clase 3).
Tipo de fundente: Especifique si requiere soluble en agua o si es aceptable No-Clean (y si debe lavarse).
Lista de componentes sensibles: Identifique las piezas que no se pueden lavar o que requieren cuidados especiales (MEMS, interruptores no sellados).
Requisitos de prueba: Defina si necesita pruebas ROSE por lote o pruebas IC periódicas.

Glosario (términos clave)

Término	Definición
Saponificador	Un químico alcalino que reacciona con colofonia/ácidos resínicos para formar un jabón soluble en agua.
Prueba ROSE	Resistividad del extracto solvente. Una prueba masiva para la limpieza iónica que mide la conductividad total.
Señor	Resistencia de aislamiento superficial. Una prueba que mide la resistencia eléctrica entre pistas bajo humedad.
Nivel dina	Una medida de energía superficial. Los niveles de dinas más altos (>40) indican que una superficie está limpia y lista para recubrirse.
Flujo de OA	Fundente de ácido orgánico (soluble en agua). Altamente activo, requiere lavado con agua, deja residuos corrosivos si no se limpia.
Flujo RMA	Resina ligeramente activada. Fundente tradicional, más difícil de limpiar solo con agua.
NVR	Residuo no volátil. El material sólido que queda cuando el disolvente se evapora; Se utiliza para medir la carga del baño.
Sombreado	Cuando un componente grande impide que el spray de líquido de limpieza llegue a un componente más pequeño detrás de él.
Arrastre	La cantidad de productos químicos que se eliminan del tanque de lavado sobre el tablero, provocan consumo y contaminación del enjuague.
Dendrita	Un filamento metálico que crece entre conductores debido a la electromigración (presencia de iones +

Conclusión

pcb cleaning chemistry es más fácil de lograr cuando se definen las especificaciones y el plan de verificación con anticipación, luego se confirman a través de DFM y se prueba la cobertura. Utilice las reglas, puntos de control y patrones de solución de problemas anteriores para reducir los ciclos de iteración y proteger el rendimiento a medida que aumentan los volúmenes. Si no está seguro acerca de una restricción, valídela con una pequeña compilación piloto antes de bloquear la versión de producción.