フラックス洗浄(基板洗浄)の方法　洗浄システムの種類と特徴を解説

プリント基板洗浄とは？フラックス洗浄との違い

プリント基板洗浄とは、はんだ付け後に基板上へ残留したフラックス残渣やイオン性汚染物質、はんだボール、油分などを除去し、電子機器の品質や信頼性を確保するための工程です。一般的には「基板洗浄」と「フラックス洗浄」はほぼ同じ意味で使用されますが、実際にはフラックス残渣だけでなく、指紋・油脂・粉塵・加工工程で付着した各種汚染物質の除去も含まれます。

『はんだ付けの立役者！フラックスとは』ページで解説したように、

特に電子部品のはんだ付け工程で使用される「はんだフラックス」は、はんだ付け品質を向上させる重要な役割を果たします。一方で、はんだ付け後に残留したフラックス成分が製品信頼性へ影響を与える場合があるため、フラックス残渣が引き起こすトラブルの解決や予防にはフラックス洗浄が極めて有効です。

このページでは、なぜフラックスを洗浄するのか、どんな洗浄方法があるか、効率的な洗浄のために必要なものついて解説します。「フラックス洗浄のやり方が分からない！」という方はぜひご覧ください。

はんだ付け後に基板洗浄（フラックス洗浄）が必要な理由

フラックス残渣を除去しないとどういった問題が起こるのでしょうか。
フラックスを洗浄する目的・理由は、以下のような電気的及び物理的トラブルの発生を防止することです。

	絶縁信頼性の低下 フラックス残渣のイオン性成分が高湿下でイオンマイグレーションを引き起こし、電極間に金属が析出することによりショートすることがあります。
	腐食 高温・高湿下でフラックス残渣などのハロゲンイオンが存在すると、ハロゲン化合物を生成しボロボロになって崩壊します。また、異なる種類の金属が接触するところでは、「局部電池腐食」が発生する懸念があります。
	接続不良 フラックス残渣自体は高絶縁性です。フラックス残渣がコネクタなどの接点部に付着した場合、接続不良を引き起こします。
	はんだボール(ソルダボール)の残存によるリークやショート はんだペースト印刷時やプレヒート時に発生したはんだボールが、フラックス残渣を介してプリント配線板表面に残存しているとリークやショートなどの原因になります。
他にも、 ワイヤーボンディングの接合強度低下 モールド樹脂や防湿コーティングなどの密着不良・硬化阻害 アンダーフィル樹脂の侵入塗付不良や硬化不良 アウトガスの発生 外観検査の妨げや検査装置(インサーキットテスター)の接点不良 等が挙げられ、こういったトラブルの発生を防止するためにフラックス洗浄が効果的です。

基板洗浄（フラックス洗浄）は本当に必要ですか？

近年は無洗浄フラックスが主流となっており、「基板洗浄（フラックス洗浄）は不要ではないか？」と考えられることがあります。

しかし、車載機器や医療機器、通信機器など高い信頼性が求められる用途では、わずかなフラックス残渣やイオン性汚染物質が絶縁不良や腐食、マイグレーションの原因となるため、現在でも洗浄工程が採用されています。

また、ワイヤーボンディングや防湿コーティング、アンダーフィル樹脂の充填など後工程がある場合は、接合性や密着性を確保するために洗浄が必要となることがあります。

そのため、洗浄の必要性はフラックスの種類だけでなく、製品の用途や求められる信頼性を含めて判断することが重要です。

基板洗浄（フラックス洗浄）が求められる用途と最新の課題

近年の電子機器は高密度実装化や高機能化が進み、従来よりも高い信頼性が求められています。特に車載機器や医療機器、通信機器、産業機器などでは、微量なフラックス残渣が製品寿命や安全性に影響することがあります。

無洗浄フラックスを使用している場合でも、高温高湿環境下では残渣に含まれるイオン性成分が絶縁抵抗を低下させ、イオンマイグレーションや腐食の原因となる場合があります。

用途	求められる性能
車載電子機器	長期間の信頼性、高温環境への耐性
医療機器	高い安全性と故障防止
通信機器	安定した信号伝送と絶縁性
産業機器	長寿命と保守性

このような背景から、基板洗浄は単なる外観改善ではなく、電子機器の品質・信頼性を確保する重要な工程として見直されています。

基板洗浄（フラックス洗浄）の種類と特徴

フラックスの洗浄方法を選定する際は、フラックスの洗浄性だけでなく、環境への影響や安全性、作業者への負担(頻繁な液交換・廃液処理)、ランニングコスト等、メリット・デメリットを把握して選定する必要があります。
代表的なフラックス洗浄システムを下の図にまとめました。

臭素系・代替フロン系フラックス洗浄システム

システム例

洗浄工程	代替フロンや臭素系洗浄剤
すすぎ工程	清浄な洗浄剤蒸気。
乾燥工程	自然乾燥

脱脂洗浄用途や共晶はんだフラックス洗浄で多くの使用実績がありますがPbフリーはんだフラックスの溶解性は低いです。洗浄剤は引火点が無く非常に安全で、かつてのフロンと同じ設備で使用が可能です。揮発性が非常に高いため揮発ロスが多く、ランニングコストが高くなる傾向にあります。また、洗浄剤が人体や環境(地球温暖化)に与える影響が報告されています。

炭化水素系フラックス洗浄システム

システム例

洗浄工程	炭化水素系洗浄剤
すすぎ工程	清浄な洗浄剤や洗浄剤蒸気
乾燥工程	減圧・真空を併用する。

設備の防爆対策が必要で洗浄剤は引火点以上で使用する場合が多いです。炭化水素系洗浄剤はフラックス中のロジンなど樹脂成分の溶解性は高いですがイオン性の汚れ除去性が低いので、汚れが残存する場合があります。また、樹脂へのアタックが強いため、洗浄剤が部品へ与える影響の確認が必要です。

準水系フラックス洗浄システム

システム例

洗浄工程	グリコールエーテル等の溶剤に界面活性剤や水を加えた洗浄剤
すすぎ工程	純水(水処理設備で高度に浄化されたもの)
乾 燥工程	熱風乾燥。IPAと比べると乾燥性はかなり低い。

洗浄剤、リンス剤ともに引火点が無く安全性は高いです。しかし、洗浄剤に水が含まれている場合は洗浄剤の水分管理が必要な場合があります。また、汚れの混入が増え洗浄剤の組成が崩れると汚れが再付着したりする場合があります。さらに、廃水が多く出るので廃水処理設備が必要です。

含水アルコール系フラックス洗浄システム

洗浄工程	グリコールエーテル系(高沸点)の洗浄剤
すすぎ工程	含水アルコール
乾燥工程	IPAと同等の乾燥性

廃水のないクローズドシステム。リンス剤の含水アルコール「マークレス_®」は設備に内蔵された蒸留再生器で連続的にリサイクルされる。乾燥性に優れるマークレス_®は引火点を持つが、消防法上の非危険物なので装置上の防爆対策は必要なく、常時引火点以下に冷却して運用する。

基板洗浄（フラックス洗浄）で除去する主な汚染物質

基板洗浄（フラックス洗浄）の対象はフラックス残渣だけではありません。製造工程や保管環境によって様々な汚染物質が付着するため、汚れの種類に応じた洗浄剤や洗浄方法を選定する必要があります。

汚染物質	主な発生要因	懸念されるトラブル
フラックス残渣	はんだ付け工程	絶縁不良・接着不良
活性剤成分・イオン性汚染物質	フラックス成分・作業環境	マイグレーション・腐食
はんだボール	印刷・リフロー工程	リーク・ショート
未反応フラックス成分	加熱条件・フラックス種類	コーティング不良・接合不良
油脂・指紋	作業者接触	コーティング不良
粉塵・異物	製造・保管環境	接触不良

洗浄対象の種類によって最適な洗浄システムは異なります。汚れの性状を把握した上で、洗浄剤と洗浄装置を組み合わせて選定することが重要です。

基板洗浄（フラックス洗浄）では、汚染物質の種類だけでなく、基板の構造や実装部品、求められる信頼性によって最適な洗浄方法が異なります。

化研テックは洗浄剤と洗浄装置の両方を自社で設計・開発しているため、洗浄剤単体ではなく洗浄プロセス全体でのご提案が可能です。フラックス残渣、イオン性汚染物質、はんだボールなど、除去したい汚れや求められる清浄度に応じて最適な洗浄プロセスを構築します。

洗浄テストや評価を通じて、お客様の基板や製造条件に合わせた洗浄剤・洗浄装置をご提案し、高密度実装基板の品質向上や信頼性確保をサポートしています。

プリント基板洗浄（フラックス洗浄）後はどのように評価する？

基板洗浄（フラックス洗浄）は洗浄した時点で終わりではありません。洗浄後に求められる清浄度へ到達しているかを評価することが重要です。

評価方法	評価内容
外観検査	フラックス残渣や異物の有無を確認
イオン残渣測定	イオン性汚染物質の残留量を評価
絶縁抵抗試験	電気的信頼性を評価
表面分析	残留物の成分を分析

高信頼性用途では、目視で汚れが見えない場合でも評価を行い、洗浄品質を定量的に確認することが推奨されます。

詳しくは「フラックス洗浄後の洗浄性評価の種類と方法」もご参照ください。

基板洗浄（フラックス洗浄）の効果を高める洗浄方式

洗浄液による溶解力に加え、物理的な力を加えることによって洗浄効率は向上します。現在のフラックス洗浄システムの多くが、下記の方式のいずれかを用いています。

洗 浄 方 法	浸漬	振動(回転)
		液循環 液流(噴流)/沸騰
		超音波
		バブリング
	スプレー
	蒸気洗浄
	ブラッシング
	その他

浸漬洗浄

洗浄ワークを洗浄剤に浸漬させ、洗浄剤の溶解力でフラックスを除去する方法。単に浸漬しただけでは溶けだしたフラックスが拡散しないため、以下のような物理的な力と併用して洗浄する場合が多いです。

噴流
ポンプ等で循環させた洗浄剤を、液中に浸漬した洗浄ワークに吹き付ける方法。洗浄槽全体で比較的均一な結果が得られます。乱流効果を利用して、より効果的に拡散を促進させることが可能です。

超音波
洗浄液に超音波を伝搬させることで、キャビテーションや加速度によって汚れを除去する方法。はんだボールの除去には大きな効果を発揮します。洗浄ワークによっては超音波でダメージを受ける場合がありますが、周波数や出力の調整でダメージを抑えながら除去性を向上できます。

スプレー洗浄(シャワー洗浄)

シャワーのように洗浄ワークに洗浄剤を吹き付けて洗浄する方法。

ほとんどの洗浄剤*に使用できる、噴射圧を高めることでフラックス除去性を向上できるといったメリットがありますが、揮発性の高い洗浄剤の場合、装置を密封するなどの対策が必要、噴射圧を高めると洗浄ワークへのダメ―ジが大きい、洗浄剤がミスト化するので揮発ロスにつながる、シャワーの当たらない部分の洗浄性は悪いといったデメリットには注意が必要です。
* 引火点の低い洗浄剤や消防法の危険物に該当する洗浄剤の使用は推奨いたしません。

また、大型な設備を用いない洗浄方法として、ハンディータイプのフラックス洗浄スプレーを使用する例もあります。
はんだフラックスの除去スプレーは多くのメーカーから販売されており、「フラックス洗浄スプレー」、「フラックスリムーバー」、「フラックスクリーナー」などと呼ばれています。呼び方は異なりますが、フラックスを除去するという機能は同じです。
洗浄枚数が少ない場合や、リペア後のはんだフラックスの除去する場合に活用されています。

蒸気洗浄

洗浄ワーク上で洗浄剤蒸気を液化(結露)させ、液化した洗浄剤がワーク表面のフラックスを溶解しながら流れ落ちることで洗浄する方法。
塩素系(トリクロロエチレン、塩化メチレン等)、フッ素系(HFE、HFC等)、シリコン系、臭素系溶剤、アルコール類の洗浄剤で用いられる洗浄方法です。真空環境内において炭化水素系洗浄剤などでも利用できます。

ブラッシング方法

洗浄ワークの表面を擦る洗浄方法。ブラシやパッドなどで物理的に対象表面を擦って汚れを除去します。
物理的な力は極めて大きいですが、基材表面へのダメージや脱落した繊維・削りかす等による再汚染の懸念があります。微細な部分や部品下など物理的に接触ができない部分は洗浄できません。

参考文献

標準 マイクロソルダリング技術 第3版
社団法人 日本溶接協会 マイクロソルダリング教育委員会[編]
日刊工業新聞社

よくあるご質問

関連資料・製品

	困ったときの解説ページ フラックス洗浄後の洗浄性評価の種類と方法 フラックス洗浄には様々な方法がありますが、どんな洗浄方法を選択したとしても洗浄後にはきちんとフラックスが除去できているか、フラックス洗浄性の評価が必要です。このページではフラックス洗浄性の評価の際に用いられる分析方法や評価方法を紹介します。
	困ったときの解説ページ フラックス残渣とは はんだ付け後のフラックスの燃えかすであるフラックス残渣は、プリント基板に電気的・物理的トラブルをもたらす恐れがあります。このページではフラックス残渣の引き起こすトラブルと解決策を紹介しています。
	製品情報 フラックス洗浄剤　WS-923 フラックス洗浄剤WS-923は基板の手洗浄工程でのフラックス残渣除去やリフロー炉等に付着したフラックス汚れを強力に除去する洗浄剤です。
	製品情報 フラックス洗浄剤 マイクロクリン・マークレス ® 化研テックでは グリコール系洗浄剤マイクロクリン＋含水アルコールリンス剤をマークレス®を用いた独自の洗浄工程を開発・提案しています。炭化水素系の洗浄剤や準水系洗浄システムのデメリットをカバーする化研テック独自の洗浄剤・リンス剤を紹介します。
	製品情報 高機能・低VOCフラックス洗浄剤 マイクロクリンECO・マークレス ®ECO 高密度実装基板の信頼性確保に不可欠なフラックス洗浄。環境規制に伴う代替フロンの製造中止や中国のGB規格によるVOC規制など化学物質への規制が強化されるなか、化研テックは更なる高精密洗浄と環境への対応を両立した高機能・低VOC洗浄剤「マイクロクリンECO＆マークレス ®ECOシリーズ」を開発しました。