Wszystko o czystości PCB: technologia mycia

Ultradźwięki Ultradźwięki powodują zmianę stanu skupienia środka myjącego z cieczy w gaz. Wytworzone w ten sposób pęcherzyki gazu uderzają w myty element, wyzwalając dużą energię i usuwając zanieczyszczenia. Jeżeli jednak energia ta będzie zbyt duża, istnieje ryzyko uszkodzenia elementów. Z tego powodu wielu producentów obawia się stosowania tej metody. Jednak różnego rodzaju testy i praktyczne doświadczenia z zakładów produkcyjnych wykazały, że obecne urządzenia bazujące na tej technologii nie powodują uszkodzenia elementów. Natrysk środka myjącego w powietrzu (Spray In Air) Proces ten polega na natrysku środka myjącego za pomocą wirujących dysz. Środek myjący musi być natryskiwany pod ciśnieniem nie mniejszym niż 2 bary. Metoda ta jest uważana za drugą w kolejności, biorąc pod względem jakości mycia (tuż za ultradźwiękami). W przypadku, gdy na płytce znajdują się duże elementy (np. złącza) w ich sąsiedztwie może pojawić się tzw. efekt cienia polegający na przysłonięciu przed działaniem środka myjącego małych elementów. Niekiedy wymaga to zmiany orientacji płytki i jej powtórnego mycia. Mycie za pomocą pęcherzy powietrznych Mycie za pomocą pęcherzy powietrznych jest uważane za efektywną metodę wyrównywania koncentracji zanieczyszczeń po ich usunięciu z płytek. Stanowi uzupełniający etap w procesie mycia przy użyciu ultradźwięków. Przed następnym cyklem konieczne jest wówczas odgazowanie środka myjącego za pomocą specjalnej funkcji, w którą wyposażona jest większość nowoczesnych myjek. Metoda ta jest wykorzystywana do mycia ram lutowniczych w przypadku lutowania na fali. Temperatura W większości przypadków zwiększenie temperatury do pewnej granicy przyspiesza mycie. Część środków wymaga utrzymywania przez cały czas pracy określonego przedziału temperatur. Przekroczenie temperatury granicznej niekiedy pogarsza rezultaty mycia, pozostawiając białe pozostałości na spoinach, będące wynikiem polimeryzacji żywic w wysokich temperaturach. Z tego względu większość urządzeń wyposażonych w podgrzewanie musi być też wyposażonych w system chłodzący pozwalający na utrzymanie stałego zakresu temperatur. Proces suszenia Jest to najbardziej krytyczny etap mycia w przypadku środków wodnych, zwłaszcza gdy wykorzystywane są elementy silnie wrażliwe na wilgoć. Najlepsze rezultaty osiąga się za pomocą właściwego przepływu powietrza, pół zamkniętego obiegu dla zaoszczędzenia energii i kontroli wilgotności. Do osiągnięcia satysfakcjonujących rezultatów wymagana jest temperatura nawet do 100°C oraz bardzo długie czasy suszenia. Mycie płytek po lutowaniu Obecnie najbardziej popularnym sposobem lutowania jest proces No-Clean, w przypadku którego na finalnym produkcie pozostaje część topnika w postaci nie odparowanych żywic. Pozostałości te powinny idealnie pokrywać połączenie i zapobiegać wszelkim możliwym reakcjom powstałym w wyniku podgrzewania topnika. W celu utrzymania jak największej rezystancji powinny być też odporne na rozpuszczanie wodą i innymi substancjami mogącymi się pojawić podczas użytkowania urządzenia. Powyższy proces doskonale sprawdza się w elektronice użytkowej i w niektórych zastosowaniach przemysłowych. W ciągu ostatnich lat stał się tak popularny, że wielu użytkowników i projektantów zapomniało o jego ograniczeniach. Podczas pracy w trudnych warunkach środowiskowych (wilgoć, ekstremalne temperatury) powłoka ochronna jest stopniowo usuwana. Pozostała część traci swoją integralność i uwalnia jonowo czynne substancje powodując elektromigrację jonów – z reguły na małych powierzchniach pomiędzy nóżkami komponentów. Wielu producentów zapobiega temu lakierując płytki po procesie lutowania. Jednak badania wykazały, że organiczna powłoka ochronna jest lekko przepuszczalna dla parującej wody. Proces elektromigracji może się pojawić, a w niektórych przypadkach może być nawet przyśpieszony przez wyższą temperaturę i podwyższone ciśnienie pod lakierem. Wszędzie tam, gdzie produkt jest narażony jest na zmienne warunki atmosferyczne, wilgoć lub kondesację pary wodnej z połączeń należy usunąć pozostałości topnika. Mycie szablonów Z punktu widzenia lutowania, poprawny nadruk pasty jest bezsprzecznie najważniejszym elementem całego procesu. Prawidłowe nałożenie pasty gwarantuje brak defektów w postaci tobstoningu (efektu nagrobkowego), obracania elementów czy niewłaściwego kształtu pasty na padach. Krytycznym wymogiem przy zapewnieniu właściwego nadruku pasty jest zapewnienie czystości szablonów i jego apertur. Mechanizm powstawania defektów jest bardzo prosty. Pozostawiona w otworach szablonu pasta lutownicza stopniowo zasycha, ograniczając tym samym powierzchnię apertury i ilość nakładanej pasty. Oczywiście nie każdy z otworów jest zmniejszony o tę samą powierzchnię, tak więc ilości pasty lutowniczej nadrukowanej na padach są różne. W momencie rozpływu pasty powstaje pewna siła ściągająca elementy. Ściąganie następuje w kierunku padu z większą ilością pasty. W zależności od różnicy pasty na padach występuje zjawisko tombstoningu lub tylko przemieszczenia elementów. Właściwą czystość szablonów można zapewnić na kilka sposobów. Najprostszym i najtańszym jest mycie ręczne. Kolejnym sposobem jest mycie wewnątrz sitodrukarki za pomocą przewijanej rolki specjalnie do tego celu produkowanego papieru i niewielkiej ilości środka myjącego. Trzecim sposobem jest mycie w pełni automatyczne w urządzeniach zewnętrznych. Autorem artykułu jest Jakub Opałka z firmy PB Technik