CC BY
95Компоненты и технологии, № 3'2003
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.
Александр Переятенец
В
е-
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,
Таблица1
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 та-
Тип загрязнения и характер возникновения Состав загрязнения Средства для отмывки
Нейтральные компоненты, появившиеся в процессе производства и монтажа • пыль, грязь; • масла, жиры, парафины; • нерастворимые твердые компоненты флюсов; • металлические и неметаллические частицы и элементы бензин
Ионогенные компоненты, осевшие на поверхности платы и на монтируемых элементах в процессе монтажа, пайки и работы флюсов • кислоты, активаторы флюсов; • минеральные соли; • оксидные и сульфидные пленки с контактных площадок и выводов монтируемых компонентов отмывочные жидкости с ПАВ на водной основе
Отработанные и непрореагировавшие составляющие флюсов, компоненты оборудования, контактировавшие с клеями, компаундами и паяльными пастами • органические кислоты; • особо - канифоль и активаторы из состава флюсов; • продукты разложения флюсов; • остатки компаундов, клеев, паяльных паст отмывочные жидкости на спиотовой основе
Компоненты и технологии, № 3'2003
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
мерам Оахпкиосте «ситрагг N*007/7001 от 22 10 2001г
СООТВЕТСТВУЕТ (НЕ СООТВЕТСТВУ#Т) государственным саниіарно-
(и*м»*ное
эпидемиологическим
правилам
нормативам
[ . 1 007’7в 'СС6Т врад«ыа вещества Классификация и обицт тр^омм бмэпасноспГ. ГН
2 2 5 ООО-96 Тірвдвльио я<ж*»ст«1«*ы*
ГПЯК) «рад»«** милеп a аоедпа раСо-4* ммм*
Органимция — изготовитель
Х-Р**» ТЛЛПСОКЕ SOLDERS UMTTED* (ваоиадбр*-аи«>
Получатель санитарио-эпидемиологического заключения
ООО НПО ~Yiwaapc*nПрибор-. 19Э0Э8. Сан*т-ПвтврЄург Нвасщ» np 111/3,
25/ і Российская
продукции соответствующей (не соответствующей)
нормативам
государственным санитарно-эпидемиологическим правилам
МЛЦГЛЦГСЭНвСаигт-Петерб|рг«. прот Nil 75ЗД89 от 06 08 2002т
ГОСУДАРСТВЕННАЯ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА
ГЛАВНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ САНИТАРНЫЙ ВРАЧ
САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
78 01 06240 Л.063139 05 02 ОТ 17062002 г
Настоящим санитарно-эпидемиологическим заключением удостоверяется, что
Проиэвооство. Применение (использован*©) и реализация новых
продукции
э0ССИИСК0И
ких 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.
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 разъ-
едает 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
Таблица 2
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 МиШсоге предлагает «Прозон» серии 8С, 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.
Применение процессов отмывки только 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». Замачи-
Процесс Замачивание Отмывка Ополаскивание Продувка Финишная промывка Сушка
Только Прозон Прозон Прозон Прозон сжатый воздух Прозон обдув
Прозон - Прозон Прозон Прозон сжатый воздух деионизированная вода обдув
вода Прозон Прозон вода сжатый воздух деионизированная вода обдув
Прозон - Прозон Прозон Прозон сжатый воздух спирт без обдува
растворитель Прозон Прозон спирт сжатый воздух спирт без обдува
е
Компоненты и технологии, № 3'2003
вание 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 трудноуда-ляемых 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 «Про-зоном», 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. ИИ
Литература
1. Медведев А. Монтажные флюсы. Смывать или не смывать? // Компоненты и технологии. 2001. № 4.
2. Парфенов А. Мыть или не мыть платы перед нанесением влагозащитного покрытия (лакировкой)? // Компоненты и технологии. 2001. № 6.
3. Парфенов А. О паяльных флюсах, ионогенной патологии и сэре Уильяме Шекспире // Компоненты и технологии. 2001. № 6.
4. Медведев А. Вопрос: «Мыть или не мыть?» — так и остался без ответа // Компоненты и технологии. 2001. № 7.
