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プリント基板（PCB）の洗浄は、性能と寿命を確保するための重要なステップです。フラックス残渣、埃、湿気などの汚染物質は、電気的信頼性、コーティングの密着性、そして信号品質を損なう可能性があります。このガイドでは、洗浄のタイミング、汚染物質の種類、洗浄手順、そして部品を損傷することなく結果を検証する方法について説明します。
プリント基板上の汚染物質は、目立たないながらも深刻な影響を及ぼす可能性があります。はんだ付け後に残るフラックスの残留物は、最も懸念される問題です。フラックスは信頼性の高いはんだ接合部を形成する上で重要な役割を果たしますが、残留フラックスは周囲の水分を吸収して導電性を帯び、金属表面を腐食させる可能性があります。水溶性フラックスは特にこの点で有害であり、残留物は必ず除去する必要があります。
いわゆる「ノークリーン」フラックスは、より安定しているとはいえ、問題がないわけではありません。高インピーダンスまたは高周波回路では、残留物が表面特性を変化させ、信号品質に影響を与える可能性があります。これらの残留物が部品の下に閉じ込められると、検査はほぼ不可能になり、何か不具合が発生するまで放置されがちです。
フラックス以外にも、環境要因による汚染、例えば塵埃、取り扱い時の油脂、梱包材の破片などが挙げられます。これらは、コーティングへの干渉から微細な導電経路に至るまで、予測不可能な変動をもたらします。自動車用制御ユニットや産業用センシングモジュールなど、長期的な信頼性が極めて重要なシステムでは、あらゆる変動源がリスクとなります。清掃は単なるメンテナンスではなく、リスク管理なのです。
汚れ、ワックス状の油、フラックス、粘着性のある液体（例：こぼれたソーダ）などの湿った汚染物質は、PCBに付着して埃を寄せ付け、電気系統に問題を引き起こす可能性があります。乾いたゴミとは異なり、これらの物質はブラシや掃除機で掃除するだけでなく、溶剤を使用する必要があることがよくあります。重要なのは、残留物が固まったり、配線を腐食したりする前に、迅速に行動することです。
ほとんどの湿った汚れには、IPA（濃度99%）が最適です。糸くずの出ない布か綿棒をIPAに浸し、汚れた部分を優しく拭き取ってください。基板を浸しすぎると、余分な液体が部品の下に浸透する可能性があるため、ご注意ください。作業は換気の良い場所で行ってください。IPAの蒸気は有害となる場合があります。ワックス状のコーティングや頑固な油汚れには、IPAに浸した柔らかいブラシでこすり落とすと、跡を残さずにきれいに拭き取れます。
IPAが手に入らない場合は、脱塩水で水溶性フラックスや炭酸ナトリウムのこぼれを洗い流すことができます。水道水とは異なり、ミネラルの沈殿物を残しません。洗い流した後は、PCBを低温オーブン（約65℃）で完全に乾燥させるか、圧縮空気で乾燥させて、湿気による損傷を防ぎましょう。
乾燥したフラックスや工業用汚れには、電子機器用に設計された市販のPCB洗浄剤を使用してください。アセトンなどの強力な化学薬品は、プラスチックを溶かしたりシルクスクリーンラベルを剥がしたりする可能性があるため、使用を避けてください。洗浄剤は、必ず重要でない場所で事前にテストしてください。超音波洗浄は手の届きにくい場所には効果的ですが、センサーや電解コンデンサなどの繊細な部品には適していません。
蓄積を防ぐため、こぼれた場合はすぐに拭き取り、PCBは乾燥した埃のない容器に保管してください。指紋に油が付かないように手袋を着用してください。ワックスコーティングされた基板の場合は、定期的な点検で汚れが問題になる前に発見できます。覚えておいてください：疑わしい場合は、IPAと綿棒などを使った穏やかな方法の方が、強くこすったり強力な溶剤を使ったりするよりも安全です。
ほこりや汚れなどの乾燥した汚染物質は一見無害に思えるかもしれませんが、湿気を閉じ込めたり、繊細な回路に悪影響を与えたりする可能性があります。重要なのは、部品に損傷を与えずに丁寧に取り除くことです。ショートや静電気による損傷を防ぐため、必ず最初にPCBの電源を切ってください。
柔らかい毛のブラシ（馬毛ブラシや静電気防止ブラシなど）は、表面の埃を効果的に落とします。一方向にブラシを動かし、部品から埃を浮かせましょう。チップやコネクタの下などの狭い場所では、ブラシでは届きにくい箇所もあるため、より小さなブラシを使用するか、別の方法を検討してください。
圧縮空気は、部品の下やピン間の埃を除去します。低圧（30～50 PSI）で短時間噴射し、ノズルを少なくとも2cm離して使用してください。そうしないと、リード線が曲がったり、はんだ付け部が損傷したりする可能性があります。エアゾール缶は使用しないでください。液体噴射剤が飛び散る可能性があります。
静電気対策済みのマイクロノズルを搭載した掃除機は、埃を飛び散らすことなく、集中的に吸い取ります。家庭用掃除機とは異なり、静電気の蓄積を防ぎます。頑固な埃には、軽くブラッシングしてください。注：掃除機では密閉された部品の下は掃除できません。残留物が残っている場合は、エアダスターまたはIPAで清掃してください。
予防のヒント: PCBは密閉容器または静電気防止袋に入れて保管し、使用していない間の埃の蓄積を最小限に抑えます。定期的な点検を行うことで、蓄積を早期に発見できます。
超音波洗浄では、高周波音波を用いて洗浄液中に微細な気泡を発生させます。これらの気泡が崩壊する際に、局所的な力を発生させ、BGAパッケージの裏面や小さなビア内部のフラックス残渣やパーティクルも除去します。
この方法は、基板が高密度に実装されている場合や、残留物が綿棒やブラシでは除去できない場合に特に有効です。ただし、超音波エネルギーはMEMSデバイス、マイク、水晶発振器などの繊細な部品に損傷を与える可能性があります。この方法を使用する前に、部品の互換性を確認することが重要です。
洗浄後、基板はすすぎ洗い（多くの場合、脱イオン水を使用）し、完全に乾燥させる必要があります。洗浄液がわずかに残留しているだけでも、特にリード線が露出している部品やはんだ接合部が露出している部品では、時間の経過とともに腐食を引き起こす可能性があります。
PCBの腐食は、銅やスズなどの金属が酸素、湿気、または汚染物質と反応して酸化物を形成し、抵抗が増加したり短絡を引き起こしたりすることで発生します。一般的な誘因としては、湿度、フラックス残留物、塩分への曝露などが挙げられます。
大気腐食: 最も一般的な形態は、露出した金属表面（特に銅配線）が空気中の酸素や水分と反応することで発生します。これにより非導電性の酸化層が形成され、徐々に導電性が低下し、放置すると回路の完全な故障につながる可能性があります。
ガルバニック腐食: この電気化学プロセスは、異なる2種類の金属（金と錫など）が電解質（水分など）にさらされた状態で接触すると発生します。驚くべきことに、このような条件下では、より貴な金属（金）の方が卑な金属よりも腐食が速く、接続の信頼性が損なわれます。
電気腐食： イオン性汚染物質（塩など）が隣接する配線間の水分と結合すると、デンドライトと呼ばれる微細な導電性金属フィラメントが成長することがあります。これらの微細な成長は最終的にギャップを橋渡しし、意図しない電流経路を形成し、壊滅的な短絡を引き起こす可能性があります。
フレッティング腐食： スイッチやコネクタなどの機械部品によく見られるこのタイプの腐食は、繰り返しの摩擦によって保護酸化コーティングが摩耗することで発生します。露出した新しい金属は継続的に再酸化され、抵抗層が形成され、最終的には電気接点の機能を損ないます。
まず、バッテリーやケーブルを含むすべての電源を完全に取り外し、換気のよい作業スペースで残留電力が放電されるまで 5 分間待ちます。
十分な照明の下でボード全体を注意深く検査し、特にコネクタや金属接点に変色または固まった堆積物がないか確認しながら、参考写真を撮ります。
適切な洗浄液を用意します。軽度の腐食の場合は重曹/蒸留水、中程度の腐食の場合は 90% イソプロピルアルコール、重度の損傷の場合は市販の PCB クリーナーを使用します。
広い面積には柔らかい毛のブラシ、細かい作業には綿棒を使用して、中心から外側に向かって、患部に溶液を優しく塗布します。
蒸留水（重曹の場合）または新鮮なアルコールで徹底的にすすぎ、糸くずの出ない布で吸い取り（拭き取らず）、隙間に液体が残っていないことを確認します。
届きにくい場所には圧縮空気を使用して、ボードを少なくとも 2 時間自然乾燥させ、拡大鏡で完全に乾燥していることを確認します。
結果をクリーニング前の写真と比較し、重要なトレースの連続性をテストし、すべてのコンポーネントの取り付けと位置合わせを確認します。
最後に、すべてのコンポーネントを慎重に組み立て直し、機能テストを実行し、問題を監視し、必要に応じて保護コーティングの適用を検討します。
PCBの洗浄は必ずしも必要ではありませんが、必要な場合は適切に行うことが不可欠です。はんだ付けや取り扱い後に残った残留物は、直ちに故障の原因となるわけではありませんが、電気的性能と環境性能の安全マージンを低下させます。手作業によるリワークでも、高密度基板用の超音波洗浄システムでも、重要なのは、何を除去するのか、なぜそれが重要なのか、そして結果をどのように検証するのかを理解することです。VictoryPCBでは、要求の厳しいアプリケーションに対応できる、信頼性が高く長寿命の回路基板を提供する上で、洗浄は重要な要素であると考えています。
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