Сучасний процес складання друкованих вузлів (ПУ) рідко обходиться без відмивання наявності залишків паяльних матеріалів. Провідні підприємства радіоелектронної промисловості вже давно використовують технології відмивання ПУ, що враховують найжорсткіші вимоги, що пред'являються до якості продукції, а також вартості і безпеки процесу. Однак, як показує статистика, багато підприємств досі працюють по «традиційної» технології відмивання, застосовуючи ізопропіловий спирт (ізопропанол) або етиловий спирт (етанол) або спиртобензиновой суміш. І це незважаючи на те, що на ринку доступні більш ефективні, економічні і безпечні матеріали.
В даній статті піде мова про особливості застосування ізопропілового, етилового спирту, спиртобензиновой суміші, їх переваги та недоліки, а також особливості їх застосування в сучасному обладнанні для відмивання ПУ, трафаретів, інструменту та оснастки. Також будуть розглянуті альтернативні засоби, що забезпечують досягнення оптимальних результатів з дотриманням найостанніших вимог в області ефективності, економічності, екологічності та безпеки процесів відмивання.
Ізопропіловий і етиловий спирти, а також спіртобензоновая суміш протягом багатьох років є доступними недорогими засобами відмивання і можуть показувати прийнятні результати відмивання при виробництві радіоелектронної апаратури. Ці кошти використовуються в традиційних процесах для відмивання трафаретів, інструменту, оснащення та друкованих вузлів після складання. Багато технологи цінують ці матеріали за простоту використання і швидку сушку.
У той же самий час складний склад сучасних паяльних матеріалів в більшості випадків перешкоджає видалення залишків після пайки простими розчинниками. Для забезпечення стабільного якісного результату все частіше використовуються отмивочного рідини, які були спеціально розроблені і протестовані для застосування в процесах виробництва радіоелектронної техніки. Це стає все більш актуальним для виробників військової і спеціальної техніки, продукції медичного та авіакосмічного призначення.
Крім того, умови придбання використання і утилізації изопропанола і етанолу періодично змінюються через зміну акцизів і посилюються екологічних вимог. Такі тенденції все частіше змушують виробників електроніки по всьому світу впроваджувати сучасні рідини і нові підходи у відмиванні.
Недоліки изопропилового, етилового спирту і спиртобензиновой суміші
Незважаючи на те, що ці матеріали давно використовуються для відмивання ПУ і трафаретів, вони мають набір недоліків, які обмежують їх застосування: низька точка спалаху <12°C, низкая эффективность отмывки современных паяльных материалов, высокий расход, короткий срок жизни и как следствие высокие затраты на утилизацию. Все перечисленные факторы, как правило, ведут к удорожанию процесса очистки, повышенным рискам брака и отказа продукции, повышенной опасности для здоровья персонала.
Як більшість бистроіспаряющіхся розчинників, ізопропіловий та етиловий спирт мають відносно низьку температуру займання <12°C. Обычно рабочая температура на производстве составляет более 20°C, а это означает, что достаточно одной единственной искры (электрической, электростатической или от открытого пламени) для возгорания или даже взрыва.
Властивості таких рідин зобов'язують навіть для самих традиційних завдань використовувати дороге вибухозахисне обладнання для відмивання. Додатково, в зв'язку з низькою температурою займання, потрібні спеціальні запобіжні заходи при зберіганні і транспортуванні IPA і етилового спирту, а це призводить до додаткових витрат.
Використання сучасних паяльних паст і флюсів, які не потребують відмивання, продемонструвало обмежені можливості видалення їх залишків ізопропанолом і етанолом. Залишки флюсу не завжди видаляються повністю, що призводить до утворення «білого нальоту» (рис. 1).
Мал. 1 Чи не повністю вилучені залишки флюсу ( «білий наліт»)
Білий наліт являє собою залишки флюсу, які тільки частково були розчинені. Залишки флюсу складаються з двох основних елементів: каніфолі і активаторів. Залишки каніфолі чинять негативний вплив на подальші процеси виробництва, такі як приєднання (розварювання) дротяних висновків або нанесення влагозащитних покриттів (рис. 2). Залишаються на поверхні активатори не видимі, але можуть призвести до виходу ПУ з ладу при експлуатації.
Мал. 2 «Раковини» в покритті, викликані залишками флюсу
Мал. 3. Порівняння опору ізоляції поверхні (SIR) після відмивання IPA та спеціальним засобом для видалення залишків флюсу
Витрата промивної рідини перш за все залежить від інтенсивності випаровування, часу життя, продуктивності процесу та особливості застосування в конкретному випадку.
У порівнянні з сучасними засобами для відмивання висока інтенсивність випаровування изопропилового, етилового спирту і спиртобензиновой суміші є суттєвою причиною високих втрат при їх використанні. Ізопропанол - це дуже простий розчинник, з самого початку не призначений для видалення флюсу, розчинність флюсу в ньому вкрай обмежена. Через слабку продуктивності для них характерні обмежений час життя, що призводить до збільшення загальних витрат. Останні випробування показали, що витрата може бути знижений при використанні коштів на водній основі або сучасних розчинників на основі модифікованих спиртових сполук.
В останні роки проводилися масштабні дослідження мутагенності ізопропілу. Зокрема, досліджувалося негативний вплив на здоров'я ембріонів при контакті вагітної жінки з Ізопропілов. Крім того, IPA викликає сонливість і запаморочення при вдиханні його парів. Незважаючи на те, що дані факти вказані в паспорті безпеки, тобто відображені в HMIS (Системі ідентифікації небезпечних матеріалів) з класами 2 - 3 - 1 (Здоров'я - Займистість - Хімічна активність), вони часто ігноруються. Відповідно до системи HMIS кожен матеріал проходить оцінку його властивостей за шкалою від 0 до 4. Речовина з оцінкою 0 - 0 - 0 є найбільш безпечним, а найгірший варіант 4 - 4 - 4.
Крім прямого впливу небезпечні речовини можуть надавати непрямий вплив на здоров'я співробітників, що працюють на підприємстві, оскільки багато великих виробничі приміщення безпосередньо пов'язані з офісними площами. Встановлено, що в зв'язку з високою випаровуваність ізопропіловий і етиловий спирт потенційно впливають на екологічну обстановку. Це тягне за собою обмеження у використанні таких речовин, тому виробники намагаються знайти альтернативні засоби, які мають переваги в області впливу на здоров'я, з кращою ефективністю і більш низькою вартістю процесу.
З вищесказаного можна зробити висновок, що ізопропіловий, етиловий спирт і спиртобензиновой суміш швидше мають більше недоліків, ніж переваг. Висока точка спалаху не дозволяє використовувати ці матеріали в більшості сучасного обладнання для відмивання. Слабка ефективність і висока витрата ставлять під сумнів раціональність використання цих матеріалів для відмивання ПУ і трафаретів.
Сучасні альтернативи IPA, етилового спирту і спиртобензиновой суміші
Сьогодні на ринку представлена велика кількість різних типів засобів для видалення залишків паяльних матеріалів, найбільш популярними для традиційних процесів відмивання є:
- сучасні розчинники на основі модифікованих спиртів (Zestron FA +, Zestron VD);
- отмивочного рідини на водній основі (Vigon A250, Vigon A201).
Залежно від технічних вимог і продуктивності, такі кошти можуть використовуватися в різних типах обладнання, як, наприклад, ультразвукове обладнання, обладнання для відмивання струменями в рідини або струменями в повітрі.
Більшість цих коштів призначені тільки для застосування в автоматизованих процесах, однак доступні альтернативні варіанти і для ручної відмивання. Дані продукти спеціально розроблені для видалення залишків флюсу та інших паяльних матеріалів, і тому вони істотно відрізняються від изопропилового і етилового спирту, демонструючи високі здібності видалення забруднень, тривалий термін життя і високу сумісність з сучасними типами обладнання. Оскільки сучасні розчинники та засоби на водній основі розроблені спеціально для відмивання електроніки, вони відповідають вимогам як для ручної, так і для автоматичної відмивання.
Сучасні розчинники, які зазвичай використовуються в безводних і емульсійних процесах, мають більш високу точку спалаху і є більш безпечними в застосуванні в порівнянні з IPA, етиловим спиртом і спиртобензиновой сумішшю. Крім того, вони забезпечують найкращі результати очищення, особливо при видаленні флюсу з друкованих плат і при очищенні трафаретів, так як спеціально розроблені для ефективного вирішення цих завдань.
Завдяки своїй спеціальній формулі, рідини на основі технології MPC ® володіють наступними перевагами щодо терміну служби і вартості процесу очищення в порівнянні з ізопропиловим і етиловим спиртами, спиртобензиновой сумішшю, або засобами на основі поверхнево-активних речовин (ПАР):
- Активні компоненти практично не виснажуються під час процесу очищення.
- Залишки флюсу і паяльної пасти легко сепаруються від рідини і видаляються за допомогою процесу фільтрації (рис. 5).
- Довший термін служби в порівнянні з ізопропиловим і етиловим спиртами або засобами на основі ПАР, так само як і менша вартість процесу очищення.
У таблиці 1 наведені результати порівняння изопропанола і етанолу з сучасними засобами для відмивання ПУ і трафаретів.
Таблиця 1 Порівняльні характеристики изопропанола і етанолу з альтернативними очисними засобами
Завдяки більш низькій вартості зберігання, транспортування та вартості обладнання, меншим обсягами при споживанні і більш високому терміну служби, сучасні отмивочного рідини на основі модифікованих спиртових сполук або на водній основі дозволяють підвищити якість відмивання і знизити витрати в порівнянні з ізопропиловим і етиловим спиртом. Навіть за умови, що ціна за 1 літр альтернативних засобів найчастіше вище, ніж у изопропилового, етилового спирту або спиртобензиновой суміші.
Чи можна відмовитися від застосування IPA, етилового спирту і спиртобензиновой суміші?
Незважаючи на той факт, що сучасні засоби демонструють цілий ряд переваг, багато виробників продовжують працювати з IPA, етиловим спиртом або спиртобензиновой сумішшю. Причина цього швидше технічна або психологічна, ніж економічна.
Представлені альтернативні варіанти в більшості випадків вимагають декількох етапів ополіскування водою для забезпечення високої чистоти поверхні. Виробники, традиційно використовують IPA, побоюються, що пристрої не встигнуть повністю висохнути, і вода, що залишилася може спричинити за собою серйозні проблеми для продукції. Однак це далеко не так! Перевірки на практиці показали, що в більшості випадків сучасні водні процеси відмивання не завдають шкоди зібраному друкованого вузла і його компонентів. Це пояснює той факт, що отмивочного рідини на водній основі є найбільш широко використовуваними на американському і європейському ринку в процесах з видалення залишків флюсу. Крім того, сучасні технологічні процеси і рідини для відмивання дозволяють застосовувати сучасні розчинники на всіх етапах відмивання, включаючи і ополіскування. Іншими словами, якщо стоїть завдання обов'язково виключити воду з процесу, то і ця задача може бути вирішена за допомогою сучасних розчинників на основі модифікованих спиртів. Щороку мільйони друкованих вузлів для високотехнологічних пристроїв, наприклад, для військової або космічної галузі, відмиваються за допомогою засобів на водній основі або розчинниками на основі модифікованих спиртів.
висновок
Ізопропіловий і етиловий спирти були відкриті задовго до появи перших паяльних матеріалів. Початок їх використання для відмивання було закладено, коли склад паяльних матеріалів був дуже простим, а вимоги до якості відмивання - невисокими. Очевидно, що слабка ефективність, велика витрата, висока пожежонебезпека, токсичність і інші недоліки залишають цим коштам мало шансів для використання в сучасних процесах, оскільки сьогодні на ринку доступні більш ефективні і економічні альтернативні засоби для видалення забруднень з поверхні ПУ. Сучасні отмивочного рідини (Zestron FA +, Vigon A201, Vigon A250) спеціально розроблені з урахуванням всіх вимог до процесу відмивання, що дозволяє використовувати всі закладені властивості на 100%. Такі рідини або не мають точку спалаху, або вона знаходиться вище температури робочих режимів. Ефективність та безпечність їх використання підтверджена на практиці, а виробники гарантують сумісність цих рішень з більшістю матеріалів і компонентів, що застосовуються в друкованих вузлах.
Для правильного підбору відповідного процесу необхідний надійний партнер, що володіє знаннями вимог до ділянок з виробництва електроніки. Звернувшись до фахівців Напрямки технологічних матеріалів Групи компаній Остек, ви отримаєте докладні консультації щодо вибору оптимального технологічного процесу, сучасного обладнання і високоякісних матеріалів для відмивання ПУ, трафаретів і оснастки.