Основы проектирования электронных средств Материалы к Экз ОПЭС-2014 РК-01-02 / Не для распространения Введение в технологию поверхностного монтажа

полиэтиленовую прозрачную пленку и охладить, если на внутренней стороне пленки появится конденсат, значит сушка произведена не полностью.

8.4. Промывочные жидкости

8.4.1. Традиционные промывочные жидкости

Традиционно на многих отечественных предприятиях наиболее распространенной жидкостью для отмывки печатных узлов и трафаретов является спирто-бензиновая смесь

(ОСТ 4Г 0.029.233-84).

Главное достоинство спирто-бензиновой смеси - низкая цена, при этом имеется большое количество недостатков:

∙Очень низкая точка вспышки паров (бензин -17°С, спирт этиловый -23°С). Соответственно необходимо использовать пожаробезопасное оборудование, которое практически не производится в настоящее время. Высокая летучесть и токсичность паров смеси (4-й класс опасности) требует дополнительных мер защиты обслуживающего персонала.

∙Низкая эффективность смеси - плохо удаляются остатки флюсов с низким содержанием твердых веществ и на основе синтетических смол, а именно такие флюсы лежат в основе новейших разработок материалов для пайки; не удаляются ионные водорастворимые компоненты (остатки активаторов, минеральные соли, остатки травильных растворов и электролитов).

∙Вечная проблема - белый налет. Причинами возникновения белого налета могут стать разные факторы, заслуживающие отдельного рассмотрения, но основными являются: неполное растворение остатков флюса и выпадение осадка растворенных компонентов при испарении спирта и бензина.

8.4.2.Современные промывочные жидкости

Внастоящее время на Западе наибольшее распространение получили промывочные жидкости на основе модифицированных спиртовых соединений (с высокой точкой вспышки), на водной основе, на нефтяной основе (PROZONE) и щелочные концентраты (ПАВ). Требования к материалам и процессам отмывки приведены в международных стандартах IPC-SA-61 и IPC-CH-65.

8.4.2.1. Промывочные жидкости на основе ПАВ

Традиционные промывочные жидкости на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ) обычно состоят из щелочных аминов с уровнем рН в диапазоне 11-12.

Молекула ПАВ состоит из двух частей – гидрофильной и гидрофобной. Принцип работы ПАВ основан на том, что молекулы ПАВ жестко соединяются гидрофобными концами с частицами загрязнений, удаляемых с поверхности печатных узлов. Однако, при этом молекулы ПАВ сами могут оставаться на поверхности печатных плат (см. Рис. 8.4), оказывая влияние на последующие операции, например, ухудшая адгезию влагозащитных покрытий.

161

Деионизация. Очистка воды производится на ионообменных смолах (катионных и анионных). Катионные смолы удаляют все положительно заряженные ионы (кальция, натрия и т.д.), замещая их ионами водорода (Н+). Анионные смолы задерживают отрицательно заряженные ионы заменяя их гидроксильными ионами (ОН-). Объединяясь ионы Н+ и ОН- образуют воду. Применение смешанных катионных и анионных ионообменников позволяет получить воду с сопротивлением до 18 МОм/см.

Вваннах отмывки и ополаскивания часто применяется вода с температурой до 50°С

ивыше, перед очисткой вода должна быть охлаждена до 30-35°С.

8.7. Технологические параметры

8.7.1. Процессы отмывки

8.7.1.1. Водные процессы отмывки

Отмывка проводится в среде деионизованная вода + промывочная жидкость VIGON US или VIGON A 200 (концентрация 15-20%) струйным способом или погружением в раствор. Затем производится ополаскивание водой высокого качества (1–5 МОм/см или 0,2 мкСм/см) и сушка горячим воздухом.

Преимущества данного процесса:

∙Эффективная отмывка любых типов загрязнений

∙Высокая безопасность процесса

∙Снижение затрат на промывочную жидкость Но следует помнить, что:

∙Для увеличения срока жизни моющего раствора в ванне необходима постоянная фильтрация (фильтр 5 мкм или 5÷20 мкм)

∙Нужно обеспечить высокое качество воды на этапе финишного ополаскивания

∙Нужно организовать эффективную сушку ПУ для удаления влаги из-под корпусов компонентов и переходных отверстий.

8.7.1.2. Процесс Вода + Растворитель

Процесс отмывки производится погружением в растворитель ZESTRON FA (концентрация 100%). Затем следует ополаскивание в деионизованной воде и сушка горячим или сжатым воздухом.

Преимущества данного процесса:

∙Эффективная отмывка любых типов загрязнений

∙Высокая безопасность процесса

∙Длительный срок жизни промывочной жидкости в ванне (до 1 года) Но также необходимо помнить ,что:

∙Для увеличения срока жизни моющего раствора в ванне необходима постоянная фильтрация (фильтр 5 мкм или 5÷20 мкм)

∙Нужно обеспечить высокое качество воды (1 – 5 МОм/см или 0,2 мкСм/см) на этапе финишного ополаскивания

∙Нужно организовать эффективную сушку ПУ.

8.7.1.3. Отмывка в растворителях

1). Отмывка проходит в жидкости ZESTRON FA (концентрация 100%) путем погружения, в паровой фазе или ручная, затем происходит ополаскивание в этиловом или изопропиловом спирте. Сушка либо отсутствует, либо производится с помощью сжатого воздуха.

Преимущества данного процесса:

∙ Эффективная отмывка любых типов загрязнений

166

∙Быстрая сушка

∙Исключение водных процессов отмывки. Следует помнить, что:

∙Высокая токсичность и огнеопасность спиртов требует соответствующего исполнения оборудования

∙Этиловый спирт имеет слабую растворяющую способность минеральных солей (NaCl, KCl)

∙Изопропиловый спирт можно применять в смеси с водой 50 : 50.

2). Процесс аналогичен первому, но отмывка и ополаскивание происходит в жидкости VIGON EFM (концентрация 100%).

Преимущества данного процесса:

∙Простой процесс

∙Быстрая сушка

∙Не требуется специальное оборудование

∙Исключение водных процессов отмывки Но нужно помнить, что:

∙VIGON EFM обеспечивает удаление остатков только канифольных флюсов

∙Для улучшения качества отмывки рекомендуется использовать механическую обработку щетками

∙Применение VIGON EFM на всех этапах отмывки и ополаскивания приводит к повышенному расходу промывочной жидкости.

8.7.2. Типовые технологические процессы

8.7.2.1. Ручная отмывка

Отмывка, этап 1:

∙Нанести промывочную жидкость на поверхность, подлежащую отмывке, с помощью пульверизатора или погрузить ПУ в ванночку

∙Обработать поверхность кистью

∙Выдержать 2 - 5 мин.

Отмывка, этап 2:

∙Повторно нанести промывочную жидкость, погрузить во вторую ванночку

∙Обработать поверхность кистью

∙Выдержать 2 – 5 мин.

Произвести ополаскивание промывочной жидкостью Сушить на воздухе или струей сжатого воздуха

167

8.7.2.2. Смешанный вариант отмывки

Отмывка в ультразвуковой ванне:

∙Промывочная жидкость ZESTRON FA, VIGON US, VIGON A 200

∙Температура 40 – 60°С

∙Время: 5 – 10 мин.

Оборудование Őkо 1000 или ё ko 2000 Процесс ополаскивания:

∙Среда: деионизованная вода (1 – 5 МОм/см или 0,2 мкСм/см)

∙Цикл 1 и Цикл 2: время 2 – 3 мин, температура 25°С

∙Цикл 3: время 2 – 3 мин, температура 40°С

∙Цикл 4: время 2 мин, температура 50°С

Сушка:

∙Температура 70°С

∙Время: требуемое для полной сушки.

8.7.2.3. Система UNICLEAN

Отмывка:

∙Промывочная жидкость ZESTRON FA

∙Ультразвук: 10 – 30 Вт/л

∙Температура: 25 – 85°С

∙Время: до 15 мин.

Ополаскивание, этап1:

∙Водопроводная вода

∙Ультразвук: 10 – 20 Вт/л

∙Температура: 25°С

∙Время: 5 мин. Ополаскивание, этап2:

∙Деионизованная вода

∙Температура: 40°С

∙Время: 5 мин.

Сушка:

∙Температура: 70 - 80°С

∙Время: от 10 мин. до требуемого для полной сушки.

Отмывка по технологии MPC:

Отмывка:

∙Промывочная жидкость VIGON US или VIGON A 200, концентрация 20%

∙Ультразвук: 10 – 20 Вт/л

∙Температура: 25 – 70°С

168

∙Время: до 15 мин. Ополаскивание, этап1:

∙Водопроводная вода

∙Ультразвук: 10 – 15 Вт/л

∙Температура: 25°С

∙Время: 5 мин. Ополаскивание, этап2:

∙Деионизованная вода

∙Температура: 40°С

∙Время: 5 мин.

Сушка:

∙Температура: до 75°С

∙Время: от 10 мин. до требуемого для полной сушки.

8.7.2.4. Система SMT1000

8.8.Дефекты отмывки. Причины возникновения белого налета после отмывки

8.8.1. Неполностью растворенные остатки флюса

Проявляется:

∙Зачастую в виде характерного белого налета вокруг выводов компонентов (при пайке оплавлением)

169

∙В виде сплошной белой пленки или разводов по всей поверхности печатной платы (при пайке волной припоя)

Возможные причины:

∙Низкая эффективность промывочной жидкости

∙Низкая температура раствора

∙Низкая концентрация раствора

∙Недостаточное время отмывки

∙Чрезмерное окисление или полимеризация остатков флюсов в результате высокой температуры пайки (>250оС) или длительного времени между процессом пайки и отмывкой

Метод обнаружения:

∙ZESTRON® - тест на остатки активаторов

Методы решения:

∙Понизить температуру пайки

∙По возможности минимизировать время между процессом пайки и процессом отмывки (предпочтительно не более 2-х - 3-х часов)

∙Скорректировать режимы отмывки (время, температуру, концентрацию промывочной жидкости)

∙При использовании пайки волной, произвести повторное флюсование и предварительный нагрев для размягчения остатков флюса непосредственно перед процессом отмывки

∙Использовать более эффективные промывочные жидкости

8.8.2. Выпадение минеральных солей в осадок

Проявляется:

∙В виде характерного белого налета по всей поверхности ПУ, в том числе на поверхности компонентов

Возможные причины:

∙Выпадение солей в осадок при испарении спирто-бензиновой смеси

∙Низкое качество воды (водопроводная вода)

Методы обнаружения и индикации:

∙ZESTRON® тест на остатки активаторов

∙Нанести каплю воды на тонкую стеклянную пластину и произвести испарение термофеном, затем провести визуальный контроль остатков

Методы решения:

∙Обеспечить качественную очистку воды

∙Для водных процессов – производить сушку обдувом горячим воздухом

∙Использовать смесь изопропиловый спирт + деионизованная вода (50:50) для финишного ополаскивания

8.8.3. Формирование солей металлов

Проявляется:

∙В виде нерастворимого (в воде и спирте) белого налета на поверхности паяных соединений

Возможные причины:

∙Частичное удаление остатков активных канифольных флюсов (галогены 0,1 – 0,5%) приводит к высвобождению галогенов и формированию галидов на поверхности паяных соединений (PbCl2)

∙Водосмываемые флюсы также могут формировать соли металлов

Методы обнаружения и индикации:

170