Технологии производства электроники за последние годы шагнули далеко вперед. На сегодняшний день, получив заказ на производство того или иного изделия, у технологов имеется возможность выбора оптимального способа его сборки. Так, в распоряжении многих сборочно-монтажных участков на различных предприятиях существует несколько вариантов реализации технологических операций нанесения паяльной пасты, установки компонентов, пайки.
В зависимости от требуемой производительности процесса сборки печатных узлов и конструктивных особенностей изделий принимается решение об использовании конкретного оборудования для осуществления поставленных задач. Помимо сборочно-монтажного участка все чаще требуется создать гибкий, с точки зрения технологии, участок отмывки печатных узлов от остатков флюса. Многие предприятия-производители радиоэлектронной аппаратуры наряду с традиционной ручной отмывкой либо отмывкой в ультразвуковых ваннах жидкостями на основе растворителей все чаще рассматривают возможность внедрения различных систем струйной отмывки. Как правило, подобные системы представляют собой установки замкнутого цикла, реализующие отмывку, ополаскивание и сушку печатных узлов в рамках одной программы.
Александр Смирнов — начальник отдела технологии «Глобал Инжиниринг», Россия.
Наиболее распространенная технология отмывки в таких системах — струи в воздухе (см. рис. 1) — схожа с очисткой грязной посуды в посудомоечных машинах.
На рынке представлено множество различных установок отмывки, работающих по данному принципу. Это установки производства компаний Riebesam, Aqueous Technologies, PBT и др. (см. рис. 2). Принцип удаления загрязнений с поверхности печатных узлов во всех установках схожий: промывочная жидкость под давлением воздействует на загрязненную поверхность печатных узлов, вызывая разрушение механических связей загрязнений с обрабатываемой поверхностью.
Загрязнения переносятся в раствор промывочной жидкости, где частично растворяются, а частично отфильтровываются на стадии фильтрования промывочной жидкости.
Подобные установки обеспечивают качественную отмывку печатных узлов с применением специализированных жидкостей на водной основе. К сожалению, для большинства предприятий оборонной промышленности, в данных установках категорически запрещено использование жидкостей на основе растворителей с низкой точкой вспышки, в т.ч. широко распространенной спирто-нефрасовой смеси. В этой связи у многих технологов возникает вопрос, какую жидкость использовать в данных системах. В подобной ситуации к промывочным жидкостям на водной основе предъявляются жесткие требования.
Промывочная жидкость должна:
- быть совместимой с оборудованием для отмывки, не вызывать повреждения прокладок, уплотнителей и других полимерных деталей, используемых в установках отмывки
- быть совместимой с удаляемыми загрязнениями, т.е. обеспечивать их полное удаление с обрабатываемой поверхности при заданных режимах отмывки
- быть совместимой с материалами, из которых изготовлена печатная плата, корпуса компонентов и другие комплектующие
- предотвращать окисление паяных соединений и других металлических частей печатных узлов в процессе отмывки
- обладать минимальным запахом, который полностью устраняется при правильной организации вытяжки
- быть совместимой с маркировкой элементной базы
- предотвращать пенообразование в процессе отмывки
- обеспечивать удаление не только остатков флюса с поверхности печатных плат, но и остатков паяльных паст с поверхности трафаретов
На сегодняшний день на рынке представлено множество различных промывочных жидкостей, разработанных для использования в струйных системах отмывки. Это продукты, известные под торговыми марками Vigon, Aquanox, Decotron, Kolb и др.
В той или иной степени каждая из промывочных жидкостей обладает способностью эффективно удалять остатки флюсов современных паяльных паст. Однако у большинства промывочных жидкостей имеются существенные недостатки, ограничивающие либо усложняющие их применение при отмывке печатных узлов. Многие промывочные жидкости требуют добавления специальных присадок для уменьшения пенообразования, нивелирования воздействия щелочной среды на паяные соединения. В последнем случае непроработанный химический состав промывочной жидкости требует добавления специализированных ингибиторов коррозии, что усложняет процесс отмывки и делает его более дорогостоящим, в свою очередь, увеличивая себестоимость изделий.
Воздействие щелочной промывочной жидкости на паяные соединения показано на рисунке 3.
Довольно часто матовый вид паяных соединений наблюдается после использования широко распространенных на российском рынке промывочных жидкостей немецкого производства. Стремясь избежать подобного внешнего вида паяных соединений после отмывки, технологи начинают чаще всего искать причины появления данного дефекта в неправильно подобранных режимах отмывки.
Лишь убедившись, что их изменением матовость паяных соединений не устраняется, многие, отчаявшись, обращаются к поставщикам данной жидкости, которые, в свою очередь, советуют использовать дополнительные присадки для устранения этого нежелательного эффекта. Соответствующие присадки в промывочную жидкость содержат в себе ингибиторы коррозии, которые, попадая в состав этой жидкости, предотвращают окисление паяных соединений.
Казалось бы, нет ничего проще, чем предусмотреть в составе жидкости наличие специальных ингибиторов коррозии, однако, по неизвестным причинам, это не делается.
Возможно, причина заключается в том, что данные присадки не обладают достаточной совместимостью с промывочными жидкостями и в процессе хранения материала приводят к изменению свойств жидкости. Кроме того, вероятно, причина разделения присадок и жидкостей носит исключительно экономический характер и, как следствие, стимулирует отдельное потребление присадок к жидкостям. В любом случае потребитель материала находится не в выигрышном положении. Намучавшись с подбором режимов отмывки для удаления матовости паек, потребители, в конце концов, вынуждены использовать дополни тельные присадки, увеличивающие стоимость отмывки и повышающие трудозатраты.
Чтобы учесть все возможные требования производителей электроники к промывочным жидкостям, в т.ч. наличие ингибиторов коррозии, специалисты компании KYZEN разработали универсальную промывочную жидкость Aquanox A4241. Она предназначена для использования в струйных системах отмывки и позволяет удалять остатки флюсов с поверхности печатных узлов и неоплавленных паяльных паст с поверхности трафаретов. В таблице 1 приведены краткие технические характеристики Aquanox A4241.
Промывочная жидкость Aquanox A4241 отвечает всем требованиям, предъявляемым производителями радиоэлектроники к жидкостям для удаления остатков флюсов. Далее мы подробно рассмотрим соответствие Aquanox A4241 предъявляемым требованиям.
Таблица 1. Химические и физические свойства Aquanox A4241
| Параметр | Значение (100% концентрат) |
| pH 100% | 10,5–11,5 |
| Точка вспышки | отсуствует |
| Давление паров летучих органических веществ (VOC) | 0,07 мм рт. ст. при 20°C |
| Содержание VOC в 100% | 609,3 г/л |
| Температура кипения |
99°C |
| Растворимость в воде | 100% |
| Относительная плотность | 1,033–1,043 |
| Коэффициент преломления, BRIX | 42–52 |
СОВМЕСТИМОСТЬ С ОБОРУДОВАНИЕМ
Совместимость промывочных жидкостей с оборудованием определяется путем проведения испытаний. Все части оборудования, риск воздействия промывочной жидкости на которые существует, подвергаются продолжительному воздействию соответствующей жидкости. Детали машин замачиваются в растворе жидкости, и спустя определенный промежуток времени определяется изменение их линейных размеров, цвета и других параметров (см. табл. 2).
На основании проведенных исследований делается вывод о совместимости промывочной жидкости с конкретным типом оборудования. Как показали результаты проведенных испытаний, промывочная жидкость Aquanox A4241 совместима с большинством типов оборудования для струйной отмывки печатных узлов, в т.ч. с оборудованием производства компаний Riebesam, Aqueous Technologies, PBT и др.
СОВМЕСТИМОСТЬ С УДАЛЯЕМЫМИ ЗАГРЯЗНЕНИЯМИ
Для определения возможности промывочной жидкости удалять различные типы загрязнений, в т.ч. различные типы остатков флюса, компания KYZEN проводит регулярные исследования. Подробно методика проведения испытаний и оценка совместимости промывочных жидкостей с паяльными материалами описана в [1].
Промывочная жидкость Aquanox A4241 обеспечивает полное удаление остатков флюсов подавляющего большинства представленных на рынке паяльных паст — как оловянно-свинцовых, так и бессвинцовых.
СОВМЕСТИМОСТЬ С МАТЕРИАЛАМИ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ
Часто при производстве радиоэлектронных изделий возникает необходимость использовать компоненты из различных полимерных материалов, пластиков, других видов органических соединений. Промывочная жидкость на этапе отмывки не должна вызывать деформацию, изменение цвета и размеров комплектующих, изготовленных из данных материалов. В лабораториях компании KYZEN проводятся испытания на совместимость каждой промывочной жидкости с наиболее распространенными типами материалов, используемых в производстве электронных компонентов и печатных плат. В таблице 3 приведены краткие данные по совместимости промывочной жидкости Aquanox A4241 с различными видами пластиков и эластомеров. Полный список совместимых материалов не публикуется в рамках данной статьи и предлагается по запросу.
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ В ПРОЦЕССЕ ОТМЫВКИ
Промывочная жидкость Aquanox A4241 содержит в своем составе высокоэффективные ингибиторы коррозии, предотвращающие воздействие щелочной промывочной жидкости на паяные соединения и мягкие металлы в процессе отмывки [2]. Благодаря этому отсутствует необходимость добавлять в раствор промывочной жидкости дополнительные присадки. После отмывки в растворе Aquanox A4241 образуются глянцевые и блестящие паяные соединения (см. рис. 4).
Наличие эффективных и стабильных ингибиторов коррозии выгодно отличает Aquanox A4241 от большинства существующих на сегодняшний день промывочных жидкостей для струйных систем отмывки. Благодаря ингибиторам коррозии промывочная жидкость Aquanox A4241 легко может использоваться для отмывки печатных узлов, конструкция которых предусматривает использование различных мягких металлов и сплавов.
УДАЛЕНИЕ ОСТАТКОВ ФЛЮСОВ И НЕОПЛАВЛЕННЫХ ПАЯЛЬНЫХ ПАСТ
Промывочная жидкость Aquanox A4241 — универсальное решение как для удаления остатков флюсов с поверхности печатных узлов, так и для удаления остатков неоплавленных паяльных паст и клеев с поверхности трафаретов. Рекомендуемые параметры процесса отмывки приведены в таблице 4. Благодаря своим уникальным свойствам и непревзойденному качеству удаления загрязнений с поверхности печатных узлов промывочная жидкость Aquanox A4241 неоднократно признавалась лучшей в своем классе на ведущих мировых выставках (см. табл. 5).
Промывочная жидкость Aquanox A4241 обладает всеми необходимыми качествами, позволяющими эффективно ее использовать в процессе отмывки печатных узлов от остатков флюса в струйных системах отмывки. Современный химический состав обеспечивает не только полное удаление остатков флюсов, но и препятствует излишнему пенообразованию в процессе отмывки, а также обладает слабым запахом, который полностью устраняется при правильной организации вытяжной вентиляции на участке отмывки. Кроме того, данная промывочная жидкость является биоразлагаемой, что упрощает процедуру ее утилизации после отмывки и способствует сохранению благоприятной экологической обстановки.
Источники:
-
Смирнов А. М. Совместимость паяльных материалов и промывочных жидкостей//Производство электроники: оборудование, технологии, материалы. № 6. 2011.
-
Смирнов А. М. Промывочные жидкости на водной основе. Факторы, влияющие на качество отмывки. Производство электроники: оборудование, технологии, материалы. № 8. 2010.