Отмывать - "Прозоном"!

На страницах нашего журнала неоднократно поднимался вопрос о необходимости отмывки плат и электронных узлов после пайки. В результате горячей полемики было выяснено что мыть все же надо [1-4]. В предлагаемом материале вопрос отмывки рассматривается в другом ракурсе: когда мыть, чем мыть и каким образом мыть.

В типовом технологическом процессе поверхностного монтажа компонентов на печатные платы операция отмывки может применяться несколько раз. Необходимость включения операции отмывки в технологический процесс определяется следующими причинами:

• перед пайкой необходимо обеспечить условия эффективного взаимодействия наносимых флюсов с контактными площадками платы;
• перед нанесением защитного покрытия необходимо подготовить поверхность платы с установленными на нее компонентами к лакировке.

Предварительная отмывка осуществляется непосредственно после операции входного контроля и до пайки (нанесения паяльной пасты), когда возникает необходимость промыть заготовки печатных плат для устранения следов загрязнений, обезжиривания и для активации поверхности. При этом с поверхности платы подлежат удалению: пыль, грязь, жировые отложения, масла, парафины, а также сульфидные и оксидные наслоения с контактных металлических поверхностей.

Основная отмывка печатных плат в типовом технологическом процессе позиционируется, как правило, по завершении контроля качества пайки и до нанесения защитного покрытия на поверхность платы с установленными на нее компонентами. Необходимость основной отмывки обусловливается высокими требованиями к чистоте поверхности перед нанесением влаго- и электроизоляционных покрытий. После пайки удалению с поверхности платы и с установленных на ней элементов подлежат: пыль, грязь, частицы диэлектриков и металлов, жировые отложения, масла, парафины, остатки компаундов, органические и неорганические кислоты, компоненты флюсов. Особо следует уделять внимание удалению остатков флюса. Состав флюсов определяется решаемыми с их помощью задачами. Обычно в их состав входят: основа, растворитель окисной пленки и активное флюсующее вещество. Одно из назначений флюсов — растворять оксидные пленки и снимать загрязнения, говорит о том, что флюсы надо по завершении пайки смывать вместе с этими окислами и загрязнениями.

Распространенными материалами выводов и внешних контактов монтируемых электронных компонентов являются золото, серебро, палладий-серебро, медь, а также луженая медь. Отмывочное средство должно выбираться таким образом, чтобы исключить выщелачивание этих материалов и не нарушать надежность паянного соединения. Вместе с тем ряд компонентов, размещаемых на печатных платах, ограничивает или же исключает как используемые материалы (среды) для отмывки, так и определенные технологические приемы, применяемые в процессе самой отмывки. К таким особо чувствительным элементам относятся: литиевые источники питания, ЖКИ, а также некоторые механические компоненты в связи со своей негерметичностью, такие, как кнопки, тумблеры, подстроечные и регулируемые элементы. Следует учитывать, что ряд активных радиоэлектронных компонентов (некоторые микросборки, микросхемы, объемные резонаторы, кварцы) критичны к использованию в процессе отмывки ультразвуковых установок. Присутствие таких компонентов вынуждает либо изменять технологию отмывки, либо монтировать их на платы и в устройства после операции отмывки.

Выбор моющего средства (среды) определяется составом и свойствами загрязнений, подлежащих смывке и последующему удалению. Основные группы загрязнений на печатных платах и средства для их удаления приведены в таблице 1.

Таблица 1

Разнообразие загрязнений, подлежащих удалению, а также различие сред, с помощью которых эти загрязнения могут быть эффективно убраны с поверхности платы и с размещенных на ней компонентов, наводит на мысль об оптимизации задачи отмывки по параметру используемого для ее решения средства. Эту позицию достойно и заслуженно занимает отмывочная жидкость «Прозон» (Prozone) производства Multicore.

Отмывочная жидкость «Прозон» предназначена для удаления с печатных плат, печатных узлов, сетчатых трафаретов, металлических шаблонов, приспособлений и оборудования любого типа остатков, образующихся на всех этапах пайки.

Отличительными особенностями отмывочной жидкости «Прозон» являются:

• безопасность — классифицируется как неопасный (высокая точка вспышки < 100 °C, низкая токсичность, слабый запах);
• универсальность — отмывает печатные узлы после пайки, оборудование и приспособления пайки, сетчатые трафареты и металлические шаблоны;
• технологичность — используется как при ручной отмывке, так и в стандартном технологическом оборудовании (в автоматах для мойки, ваннах и центрифугах, установках струйной отмывки электронных модулей, ультразвуковых очистителях), не разъедает контактные площадки и подложки, используемые на печатных платах;
• эффективное действие — удаляет широкий спектр разнообразных загрязнений, малое поверхностное натяжение гарантирует эффективное проникновение и отмывку под компонентами поверхностного монтажа;
• экономичность — эффективное растворение в различных разбавителях и растворителях, возможность удаления нерастворимых осадков, незначительное испарение, возможна фильтрация и очистка;
• отсутствие абразивного воздействия — в связи с отсутствием нерастворимых компонентов и твердых включений;
• экологическая чистота — заменяет фреон и другие опасные для озона растворители; биологически разлагаемый, смешивается с водой в любых пропорциях.

Для отмывки можно применять процессы, основанные на использовании только «Прозона», а также на комбинации «Прозон» — вода или «Прозон» — растворитель. Необходимость введения в технологический процесс конкретных операций определяется степенью загрязнений, вида загрязнений и требованиями по глубине очистки. Вместе с тем, благодаря своей высокой очищающей и отмывающей способности, не все покрытия и информационные надписи «дружат» с «Прозоном».

В частности, следует с осторожностью отмывать отечественные и «noname», компоненты с маркировкой. Наиболее «тяжелыми» условиями при отмывке является обработка сетчатых трафаретов и металлических шаблонов или же удаление остатков флюсов и других загрязнений из-под компонентов поверхностного монтажа. Для обеспечения эффективной отмывки в этих условиях Multicore предлагает «Прозон» серии SC, характеризующийся:

• повышенной текучестью;
• малым поверхностным натяжением;
• точкой вспышки менее 50 °С

и, как следствие, более высокой испаряемостью.

Алгоритм применения отмывочной жидкости «Прозон» в различных технологических процессах показан в таблице 2.

Таблица 2

Применение процессов отмывки ттолько с «Прозоном»

Типовой процесс отмывки, основанный только на применении «Прозона», включает в себя замачивание, промывку погружением, предпочтительно с ультразвуковым перемешиванием или разбрызгиванием. Эффект очистки увеличивается при подогреве моющей жидкости до 50–60 °С. При этом повышается активность моющего раствора, а прочность удержания жировых пленок и других загрязняющих плату компонентов ослабляется. Замачивание, ополаскивание и финишная промывка проводятся также в «Прозоне». Замачивание и ополаскивание «Прозоном» можно рассматривать как способ минимизации расхода «Прозона». Обычно «Прозон» из ванны для замачивания, ополаскивания и финишной промывки переносится в ванну для основной отмывки. Чистоту отмывочной жидкости на различных стадиях отмывки можно поддерживать, используя процессы фильтрации и очистки, реализуемые на некоторых типах оборудования. Между ополаскиванием и финишной промывкой можно применить продувку сжатым воздухом 4–6 атм. для вывода трудноудаляемых продуктов очистки и «Прозон»а из-под корпусов компонентов.

Для сокращения времени сушки ее можно производить путем обдува горячим воздухом. Однако это может привести платы и компоненты к значительным тепловым перегрузкам. Оборудованию сушки следует уделять достаточное внимание, чтобы обеспечить испарение остатков «Прозона». Расход «Прозона» и время сушки могут быть уменьшены за счет эффективного дренажа излишков материала между отдельными стадиями процесса отмывки.

Применение процессов отмывки «Прозон» — вода

Уменьшение концентрации «Прозона» на плате и под компонентами поверхностного монтажа, а также сокращение времени сушки обеспечивается за счет применения на этапе ополаскивания смеси «Прозона» с водой. Такая смесь имеет достаточную испаряемость, обеспечивает выведение остатков флюса в раствор и предотвращает их осаждение на чистой плате. Вода, полностью смешиваясь с «Прозоном», увеличивает точку вспышки отмывочного раствора, повышает безопасность работ, но требует очистки или последующей утилизации. Для удаления ионогенных загрязнений, приводящих к образованию источников проводимости, финишная промывка должна производиться деионизированной водой. При этом для поддержания эффективности отмывки на должном уровне необходимо следить за степенью ионизации воды.

Применение процессов отмывки "Прозон" - растворитель

Задача сокращения времени сушки печатных плат и оборудования по окончании процессов отмывки решается включением в операцию ополаскивания наряду с «Прозоном» растворителей (спиртов), имеющих существенно более высокую испаряемость. Финишная отмывка осуществляется также в растворителе, который, полностью смешиваясь с «Прозоном», исключает образование осадков на плате. При такой комбинации отмывочных средств не требуется деионизированная вода, и, следовательно, снимаются проблемы с ее очисткой. Низкая температура вспышки и высокая летучесть отмывочных жидкостей, используемых в рассматриваемом технологическом процессе, налагает повышенные требования к пожаробезопасности и к средствам удаления летучих фракций отмывочных растворов.

Большинство элементов стандартного технологического оборудования пригодно для применения «Прозона», кроме того, существует целый ряд устройств, специально ориентированных на его использование. В любом случае, пользователям рекомендуется заранее обсудить все аспекты внедрения технологии, ориентированной на применение «Прозона», с поставщиками как «Прозона», так и технологического оборудования для отмывки.

Литература

1. Медведев А. Монтажные флюсы. Смывать или не смывать? // Компоненты и технологии. 2001. No 4.
2. Парфенов А. Мыть или не мыть платы перед нанесением влагозащитного покрытия (лакировкой)? // Компоненты и технологии. 2001. No 6.
3. Парфенов А. О паяльных флюсах, ионогенной патологии и сэре Уильяме Шекспире //Компоненты и технологии. 2001. No 6.
4. Медведев А. Вопрос: «Мыть или не мыть?»—так и остался без ответа // Компоненты и технологии. 2001. No 7.

Александр Переятенец

Статьи по: ARM PIC AVR MSP430, DSP, RF компоненты, Преобразование и коммутация речевых сигналов, Аналоговая техника, ADC, DAC, PLD, FPGA, MOSFET, IGBT, Дискретные полупрoводниковые приборы. Sensor, Проектирование и технология, LCD, LCM, LED. Оптоэлектроника и ВОЛС, Дистрибуция электронных компонентов, Оборудование и измерительная техника, Пассивные элементы и коммутационные устройства, Системы идентификации и защиты информации, Корпуса, Печатные платы