フラックス洗浄方式の種類と選定方法

技術コラム フラックス洗浄方式の種類と選定方法

フラックス洗浄とは

フラックス洗浄とは、プリント基板、パワーモジュール、半導体パッケージ、リードフレームなどを保護しながらフラックス残渣(コンタミ)を除去する事です。
フラックス残渣があることにより、マイグレーションの発生やモールディングの密着不良などの不具合が起きる可能性があり、フラックス洗浄が必要なケースがあります。
最新のフラックス洗浄に関する情報は技術資料をご覧ください。


今回は、フラックス洗浄方法を検討する上で、ポイントの1つである『洗浄方式』の種類と選定方法についてご紹介します。

洗浄方式の種類

フラックス洗浄で、代表的な方式はスプレー(シャワー) ・超音波・噴流です。
他にもコ・ソルベントや真空、遠心分離などの方法があります。
今回は代表的な3つの方式についてご紹介します。

スプレー(シャワー)超音波噴流
メリット・一定の物理力を得られる
・物理力の調整が容易
・液置換性に優れる
・微細な部分までの洗浄効果が大きい
・出力調整により物理力の調整可能
・一定の物理力が得られる
・ワークに対しての影響が軽微
デメリット・角度や形状の調整が不可欠・部材に対してもアタック
・液音制御が必要となる
・超音波で破壊される部品あり
・よどみは発生しやすく、細部までの洗浄が困難
物理的特性
懸念点

スプレー(シャワー洗浄)

スプレー洗浄は、ご紹介する方式の中で唯一ワークを液に浸漬させない方法で、洗浄液自体が物理力(運動エネルギー)を持つ洗浄方式です。そのため、洗浄後ワークを取り出す際に汚れが再付着する可能性が低く、微細部分の洗浄にも効果的です。スプレー洗浄装置はバッチ式とインライン式に分かれており、それぞれの特性をご紹介します。

バッチ式スプレー洗浄機
バッチ式スプレー洗浄のしくみ

<バッチ式スプレー洗浄機の概要>
・1日の処理最大目安:500枚程度(基板換算)
・省スペースで設置可能
・洗浄機価格:600~2000万円
・洗浄液の持ち出し量が多い

インライン式スプレー洗浄機

<インライン式スプレー洗浄機の概要>
・1日の処理最大目安:数千枚~(基板換算)
・高圧、高速洗浄が可能
・一定のスペースが必要
・洗浄機価格:2000万円~
・洗浄液の持ち出し量が少ない

超音波洗浄

超音波洗浄は物理的作用と化学的作用の2つの作用を用いて洗浄します。
・物理的作用
キャビテーション、振動加速度、直進流などが、汚れを剥離・分散・乳化させる
・化学的作用
洗浄液による化学的作用と、超音波による化学反応促進作用が汚れを溶解・分解させる
周波数によって性質が異なるのも特徴です。

【適用周波数例】

超音波の適用周波数例

<超音波洗浄の概要>
・1日の処理最大目安:~数千枚まで
・細かい部分の洗浄にも対応
・一定のスペースが必用
・洗浄機価格:数百万円~

キャビテーションによる洗浄(蒸気性) 15~50kHz帯(低周波数領域)

超音波のキャビテーションによる洗浄

・蒸気性キャビテーション:主に周波数で発生(物理エネルギー大)
(水蒸気が圧縮されている状態)
・気体性キャビテーション:全周波数で発生
(高温・高圧の液体が圧縮されている状態)

噴流洗浄

噴流洗浄は汎用性が高い方式ですが、よどみが発生しやすく、基板と部品間の狭い部分のような細部までの洗浄は困難です。

噴流洗浄方式の仕組み

<噴流洗浄機の概要>
・1日の処理最大目安:数枚~数千枚まで
・装置仕様がシンプル
・一定のスペースが必要
・洗浄機価格:数百万円~

洗浄方式選定のポイント

フラックス洗浄における洗浄方式の選定の仕方 

・超音波の使用可否・・・微細洗浄にも効果が大きく、汎用性が高い洗浄方式ですが、搭載部材との適合性が求められます。
・微細部分の有無・・・BGA・QFNの下部、SIP/QFP隙間洗浄は噴流方式では困難です。
・洗浄対象の処理数・・・処理数が多い場合は、インライン式が推奨されます。ランニングコストも低下する傾向があります。

昨今のワーク形状は構造が複雑化しており、今まで主流であった噴流洗浄では不可能なケースが増えてきています。
フラックス洗浄が難化している現状と難関洗浄に対しての洗浄方式について解説した技術資料も無料で提供しておりますので、ぜひご覧ください。
>洗浄機構の見直し 既存洗浄方式の限界 難関洗浄への挑戦 の技術記事はこちら

洗浄方式は様々な種類があり、ご紹介した方式や選定方法は一例です。各方式にメリット・デメリットがありますので、洗浄テストを通しお客様に合った洗浄方式を見つけていただくことをおすすめします。
ゼストロンのテクニカルセンターでは、スプレー、超音波、噴流といった洗浄装置を保有しておりますので、生産現場と同等条件のもと各洗浄方式お試しいただけます。
詳しくはお気軽にお問合せください

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