Григорий Гетьман, g.getman@pribor.ru
Печатные платы должны быть тщательно очищены от производственных остатков, а также грязи, жиров, остатков флюса, чтобы в дальнейшем обеспечить надежную адгезию влагозащитного покрытия и бесперебойную работу конечного изделия.
В индустрии поверхностного монтажа существует множество типов установок очистки. В зависимости от применения средств для отмывки они делятся на: отмывка трафаретов после нанесения паяльной пасты, отмывка печатных плат после оплавления, отмывка поддонов / оснастки для пайки волной, отмывка печатных плат после неправильного нанесения паяльной пасты (Mis-Print), а также очистка вспомогательных инструментов - ракелей, сопел, насадок и т.д.
В частности, там, где используются чувствительные а, следовательно, в основном дорогие модули, например, в аэрокосмической промышленности, автомобильной промышленности, медицинской технике или телекоммуникациях, очистка собранной печатной платы является одним из самых важных этапов производства.
Кроме того, даже при так называемом «нечистом производстве» (где не требуется отмывка) может оказаться, что эти компоненты необходимо очищать, чтобы избежать неисправностей. Тщательное удаление остатков флюса, канифоли, смолы, оксидов и материалов для пайки являются основными задачами при очистке печатных плат, активных и пассивных электронных компонентов, BGA, флип-чипов, реле, катушек индуктивности и т. д.
Зачем очищать печатную плату?
Для улучшения эстетики производства. Если вы занимаетесь контрактной сборкой печатных плат, внешний вид платы отражает качество вашего продукта. Очистка жировых остатков и пригоревшего флюса, образующих пятна, помогут избежать впечатления дефектного продукта (рис. 1).
Повышение надежности печатных плат
Требования надежности обычно определяются характером конечного продукта. Например, к электронике кардиостимулятора будут предъявлены самые строгие требования, где отказ печатной платы может привести к самым печальным последствиям.
Предотвращение коррозии компонентов и печатных плат
Остатки флюса, оставшиеся на электронных платах, являются кислотными. Если их не удалить в процессе очистки, остатки могут поглощать влагу из воздуха и вызывать коррозию выводов компонентов и контактов печатной платы (рис.1).
Рис. 1. Коррозия из-за дефекта пайки QFP-компонента / остатки флюса вызывают вздутие покрытия
Остатки флюсов на основе природной химически обработанной канифоли или искусственных смол примерно до температуры 100°С являются хорошими изоляторами. Если происходит повышение температуры свыше 100°С, остатки флюса сначала размягчаются, а потом начинают плавиться оказывая диссоциирующее воздействие, приводящее к образованию карбоксильных ионов. В результате возникающей ионизации изменяются электрические свойства, остатки флюса становятся проводником. Таким образом, возникает опасность возникновения повышенных токов утечки и коротких замыканий.
Предотвращает проблемы с адгезией при использовании конформных покрытий
Большинство из нас знает, что перед покраской поверхность необходимо подготовить так, чтобы она была абсолютно чистой. В противном случае краска быстро слезет. Логика конформного покрытия такая же, как и при покраске. Что еще хуже, покрытие часто является полупроницаемым, и влага может попасть внутрь и просочиться в остатки флюса и вызвать коррозию.
Предотвращает ионное загрязнение
Полярные или ионные частицы, оставшиеся от остатков флюса и других источников, при контакте с влагой окружающего воздуха и подаче электрического тока могут соединяться в цепочки или ответвления, называемые дендритами (рис. 2). Эти дендриты являются электропроводящими, поэтому они могут образовывать непреднамеренные следы, которые могут привести к утечке тока или даже к коротким замыканиям на продолжительные периоды времени.
Рис. 2. Дендриты вызванные ионным загрязнением
На Российском рынке оборудования для очистки печатных плат представлено большое количество крупных и именитых импортных брендов, в том числе хорошо зарекомендовавших себя у производителей электронной продукции. Однако ни одна из них не обладает бюджетными решениями. Если не рассматривать фирмы флагманы, то круг поиска значительно сужается.
В статье дан краткий обзор систем очистки ПП китайской компании I.C.T — одного из мировых лидеров по изготовлению такого оборудования в среднем ценовом сегменте и отвечающей за свое качество.
Компания I.C.T была основана в 2012 году. В настоящее время технический штат компании насчитывает 15 инженеров международного класса. I.C.T поддерживает исследования и применение новых технологий посредством сотрудничества с ведущими технологическими компаниями такими как: Huawei, Foxconn, Jabil, Emerson и крупными компаниями-производителями электроники.
Машина для отмывки печатных плат SMT I.C.T-5600 — это высококлассная, энергоэффективная и экологически чистая система, специально разработанная для нужд производителей электроники. Он может автоматически выполнять функции отмывки, полоскания и сушки.
В основном используется для отмывки печатных плат смешанных, средних и мелких партий высокотехнологичных продуктов в автомобильной электронике, военной, медицинской, аэрокосмической, коммуникационной, интеллектуальной приборостроении и других отраслях.
I.C.T-5600 может автоматически выполнять весь процесс отмывки, полоскания и сушки при помощи системы распыления с регулируемым давлением, одним нажатием кнопки (рис. 3). Камера для отмывки содержит два уровня корзин для размещения печатных плат, что позволяет увеличить производительность за один заход. Тщательно и эффективно убирает органические и неорганические загрязнения, такие как канифоль, флюс, не подлежащий очистке, водорастворимый флюс и другие, органические и неорганические загрязнители на поверхности SMT/THT PCBA после пайки. Циркуляционная система фильтрации чистящего раствора может использовать чистящий раствор большее количество раз и сокращать отходы чистящего раствора.
Рис. 3. Установка для очистки печатных плат I.C.T-5600
Как обеспечить качественную отмывку, так называемых, теневых зон?
В однокамерных распылительных системах I.C.T-5600 очистка происходит по принципу посудомоечной машины. Все этапы процесса выполняются в одной и той же технологической камере (рис. 4). Чистящее средство распыляется на электронные блоки через форсунки или вращающиеся распылители. Эффект очистки обычно достигается не за счет давления распыляемой струи, как в случае встроенных процессов, а скорее за счет объема чистящего средства.
Рис. 4. Процесс очистки в установке I.C.T-5600
Форсунки на вращающейся рампе имеют специальную конструкцию. Размер и плотность распределения форсунок различны. После бесчисленных тестов инженерами компании было принято левое и правое распределение и распределение дислокаций вверх и вниз, что не только повышает эффективность очистки, но и полностью решает проблему чистых теневых (слепых) зон (рис.5). А вращающийся распылительный стержень имеет конструкцию без смазки, которая работает плавно и не требует регулярной замены.
Рис.5. Камера установки I.C.T-5600, 640*560*520 мм, 2 уровня (нержавеющая сталь марки 304)
Может ли очистка под высоким давлением повредить компоненты?
Некоторые инженеры будут обеспокоены тем, что размер их печатной платы слишком мал, не будет ли она повреждена при мойке под высоким давлением или из-за столкновения между печатными платами? Давление каждой распылительной форсунки можно отрегулировать с помощью встроенного компьютера, а различные значения давления могут быть установлены в соответствии с различными размерами печатной платы. После повторных испытаний он может решить проблему столкновения и смещения в условиях распыления под высоким давлением. Давление впрыска можно регулировать от 30 до 80 фунтов на квадратный дюйм.
Расход моющего средства?
Встроенная система фильтрации и система компенсации концентрации позволяют эффективно экономить расход чистящего раствора. Отмывочная система первоначально использует пропорциональный насос (дозатор с гидромотором позволяет впрыскивать и смешивать растворимый или жидкий концентрат в воде) для пропорционального смешивания очищающей жидкости и деионизированной воды, а использованная очищающая жидкость поступает в систему фильтрации для фильтрации всех твердых остатков размером свыше 0,2 мкм. По мере увеличения количества использований система компенсации концентрации чистящей машины автоматически пополняет чистящий раствор в соответствии с уменьшением концентрации, чтобы достичь стандартного соотношения (рис. 6).
Рис. 6. Система фильтрации раствора I.C.T-DI250
Как предотвратить ионное загрязнение？
DI-250 — это генератор деионизированной воды, используемый вместе с I.C.T-5600. В очищающий раствор будет пропорционально добавлена деионизированная вода, а в процессе промывки используется деионизированная вода для промывки. ICT-5600 в стандартной комплектации будет оснащен тестером проводимости.
Когда машина автоматически входит в процесс промывки, она может контролировать состояние промывочной воды в любое время, пока изделие не достигнет заданной чистоты. Эта функция значительно улучшает непрерывность процесса очистки (рис.7).
Рис. 7 Печатная плата До и После отмывки
Как насчет инлайн-машины для очистки печатных плат?
Для больших объемов производства и минимального разнообразия компонентов, автоматизированные линии отмывки представляют собой экономящее время и экономически эффективное решение для очистки изделий. Печатные платы автоматически перемещаются по конвейерной ленте через отдельные этапы процесса, где очистка, промывка и сушка происходят в отдельных камерах (рис. 8).
Рис. 8. I.C.T Smt Автоматическая конвейерная машина для очистки печатных плат I.C.T-6300
Подведем итог: в зависимости от размеров, видов и степени загрязнения, всегда можно выбрать наиболее подходящее оборудование. Отмывка плат и трафаретов – необходимый и обязательный процесс, так как от их чистоты напрямую зависит дальнейшее качество работы конечного продукта.
С подбором подходящего типа и комплекта оборудования вам будут рады помочь инженеры I.C.T. и специалисты нашей компании-дистрибьютера I.C.T. на территории России – ООО НПП «Универсал Прибор».