Целью отмывки, особенно в условиях быстро расширяющегося применения электроники, является ни что иное как увеличение срока эксплуатации изделия посредством обеспечения хорошего поверхностного сопротивления и предотвращения возможности утечек тока, приводящих к отказам печатных узлов. На этом развивающийся рынок существует понимание того, что современная электроника и электроника будущего становятся всё компактнее, а требования к рабочим характеристикам и надёжности становятся выше, чем когда-либо       . Для получения хорошего сопротивления изоляции и обеспечения достаточного уровня адгезии защитных покрытий и заливочных материалов крайне важно, чтобы электронные сборки были чистыми.

Отмывка требуется на многих этапах: перед выполнением трафаретной печати и пайки – для удаления загрязнений, образованных на многочисленных предшествующих операциях техпроцесса, после выполнения трафаретной печати – для удаления излишней паяльной пасты или клея / адгезива, а также после пайки – для удаления коррозионных остатков флюсов и шариков припоя.

Сегодня в электронной промышленности многие производители переходят на т. н.«безотмывочные» процессы, полагая, что отмывка после пайки не требуется. В безотмывочной технологии содержание твердых фракций во флюсе ниже, чем при традиционном процессе, однако флюсы всё равно содержат канифоль и активаторы. Такие остатки, наряду с прочими нежелательными веществами, накапливающимися из-за отсутствия операций отмывки, могут вызывать ухудшение адгезии и оказывать влияние на рабочие характеристики нанесенных защитных материалов, т. е. заливочных компаундов или защитного покрытия. Таким образом, можно сказать, что, несмотря на прогресс в новых технологиях, таких как безотмывочные флюсы, отмывка по-прежнему является для электронной отрасли необходимой операцией, выполняемой на нескольких этапах техпроцесса.

Наконец, также существуют операции отмывки, требующиеся для удаления покрытий и клеев / адгезивов при необходимости ремонта печатного узла, а также для очистки отдельных компонентов и для технического обслуживания производственных линий.

Средства для отмывки на основе растворителей и на водной основе

Компания Electrolube предлагает линейку средств для отмывки для электроники на основе растворителей и на водной основе. Системы на основе растворителей очень эффективны и обеспечивают удобный одностадийный процесс отмывки. Часто эти системы горючи, поэтому при использовании таких материалов необходимо принимать во внимание вопросы защиты здоровья и безопасности оператора, а также объемы отходов растворителя.

В связи с высоким как никогда вниманием к проблемам окружающей среды, многие производители электроники отказываются от использования традиционных отмывочных средств на основе растворителей, в которых используются истощающие озоновый слой химические вещества или содержится большое количество летучих органических соединений(ЛОС), заменяя их более безопасными альтернативами. Несмотря на простоту применения многих отмывочных средств на основе растворителей, отмывочные средства на водной основе имеют ряд преимуществ, включая негорючесть, слабый запах, низкое или нулевое содержание летучих органических соединений и очень низкую токсичность.

Существуют разные способы применения отмывочных средств на водной основе, среди которых ультразвуковая(УЗ) отмывка, струйная отмывка с погружением или использование моечных машин со струйной отмывкой в воздухе. Поэтому крайне необходим правильный выбор моющего средства для конкретной задачи. Вместе со средствами на водной основе можно использовать поверхностно-активные вещества, помогающие удалять загрязнения с печатных узлов посредством снижения напряжений на границах разделов, суспендируя или эмульгируя их в растворе. При другом подходе, средства удаления флюсов на водной основе действуют как омыляющие вещества, нейтрализуя кислоты флюса.

По мере развития технологий отмывки также развивались и отмывочные системы, не содержащие поверхностно-активных добавок, которые имели в своей основе гликоли. Эти средства сочетают в себе преимущества средств на водной основе и на основе растворителей, при этом требуя минимального полоскания. В состоянии микроэмульсии они обеспечивают высокоэффективную отмывку и могут применяться в оборудовании всех типов. Компания Electrolube также разработала материалы в форме концентратов, содержащих ингибиторы коррозии, позволяющие избавиться от необходимости еще одной операции. Поставляющиеся в концентрированном виде отмывочные материалы также снижают потери на транспортировку как в денежном, так и в экологическом смысле.

Летучие органические соединения(ЛОС)

Летучие растворители, используемые в средствах отмывки для электроники, классифицируются как ЛОС(летучие органические соединения). • Летучие органические соединения способствуют образованию приземного озона. • Такие загрязнения могут оказывать множество негативных воздействий на окружающую среду, нанося ущерб лесам и растительности. • Кроме того, некоторые материалы, классифицируемые как ЛОС, могут действовать как раздражители, и после их воздействия могут возникать различные проблемы со здоровьем.

Определения летучих органических соединений(ЛОС)

Директива ЕС по выбросам растворителей«Любое органическое соединение с точкой кипения не выше 250°С при нормальном давлении 101,3 кПа». Ранее директива ссылалась на следующее определение:«любое органическое соединение с давлением паров 0,01 кПа и более при температуре 20°С или имеющее соответствующую летучесть при определённых условиях применения».

Как указано на интернет-сайте Европейской комиссии, оба подхода к определению являются подходящими:«Для директивы 2004/42/СЕ был принят«метод точки кипения», так как в ходе переговоров государства-члены Европейского союза в целом отдали большее предпочтение данному определению ЛОС, чем определению«по методу давления паров» директивы 1999/13/ЕС. Главная причина – это то, что точку кипения вещества определить легче(и, очевидно, эти данные доступны в большем количестве), чем давление паров при комнатной температуре того же вещества. Тем не менее, результаты этих двух подходов для каждого соединения, насколько известно комиссии ЕС, в большинстве случаев совпадают».

Определение агентства по защите окружающей среды EPA«Летучие органические соединения(ЛОС) означает любые соединения углерода, за исключением угарного газа, углекислого газа, угольной кислоты, карбидов или карбонатов металлов и карбоната аммония, которые участвуют в атмосферных фотохимических реакциях»

Компания Electrolube постоянно разрабатывает все более экологичные технологии, помогая минимизировать объем отходов растворителей и их влияние на окружающую среду.

По мере того, как возрастает важность вопросов защиты окружающей среды, продолжает расти объем работ по переходу на материалы, не содержащие растворители и с низким содержанием ЛОС. Непрекращающиеся инвестиции в научно-исследовательскую деятельность позволяют компании Electrolube оставаться на лидирующих позициях в технологи отмывки, в течение всего этого периода перемен превосходя ожидания своих клиентов. Как ответственный производитель, компания Electrolube может предложить решения для отмывки как на водной основе, так и на основе растворителей для широкого спектра применений в автомобильной, аэрокосмической, военной, бытовой и медицинской сферах.

Линейка Safewash от Electrolube – это наиболее эффективное семейство средств отмывки на водной основе среди имеющихся на рынке. В первую очередь предназначенная для замены химических веществ, истощающих озоновый слой, а также предлагающая решение для уменьшения объемов отходов растворителей, данная линейка обеспечивает превосходные характеристики отмывки в соответствии как с военными, так и с коммерческими стандартами при минимальных затратах. Отмывка на водной основе имеет ряд преимуществ над средствами на основе растворителей, включая негорючесть, слабый запах, низкое или нулевое содержание летучих органических соединений и очень низкую токсичность

Отмывочные средства на основе растворителей. Традиционно на рынке преобладали хлорсодержащие растворители, однако из-за потенциальной способности к истощению озонового слоя их пришлось заменить более разнообразным спектром средств на основе растворителей. Сейчас эта категория обычно разделяется на три подгруппы: горючие и негорючие средства на основе растворителей, а также негорючие средства на основе фторсодержащих растворителей. Горючие и негорючие материалы на основе растворителей, предлагаемые компанией Electrolube, – это средства для одностадийной отмывки, характеризующиеся относительно низкими уровнями токсичности, хорошей совместимостью с материалами и широким набором температур вспышки и показателей скорости испарения. В крупносерийном производстве при использовании средств отмывки на основе растворителей обычно требуется специальное оборудование, но эти средства необходимы, когда выполняется отмывка электронных узлов с негерметичными или чувствительными к воде компонентами. Компания Electrolube предлагает разнообразный ассортимент материалов для отмывки на основе растворителей, включая горючие, негорючие и фторсодержащие средства.

Условия применения

Под процессами отмывки могут пониматься как групповые, так и конвейерные процессы. Системами групповой отмывки называются системы, в которых несколько печатных плат проходят через весь процесс отмывки, будь то ультразвуковой метод или, например, струйная отмывка в воздухе. Процессы отмывки также могут быть организованы в виде конвейерных систем в линии, где печатные платы постоянно проходят через каждую стадию и таким образом образуется непрерывная производственная линия.

Ниже более подробно описываются различные процессы применения средств на водной основе. Средства на основе растворителей могут использоваться в ультразвуковой и струйной отмывке, однако необходимо учитывать горючесть растворителей, а также образуемые отходы. В целях обеспечения безопасности оператора необходимо выполнять требования к уровням воздействия на рабочем месте.

Для отмывочных средств на водной основе также возможно применение ультразвукового и струйного методов отмывки, однако важно внимательно свериться с руководством для каждого материала. Обычное средство, предназначенное для ультразвуковой отмывки, может не подходить, например, для применения в струйных моечных машинах. Это происходит из-за применяемого в процессе отмывки давления, из-за которого, в свою очередь, в моющем растворе образуется пена, поэтому для таких применений требуется вариант с низким пенообразованием.

Ультразвуковая отмывка и струйная отмывка с погружением

1. Отмывка Средство Safewash в первом резервуаре растворяет органические загрязнения(жир, флюс и т. п.), а ионный материал удерживает эти загрязнения в растворе. Благодаря формуле Safewash процесс отмывки также происходит под компонентами поверхностного монтажа и завершается примерно в течение 5 минут(при наличии возмущения).

Средство Safewash абсорбирует очень большое количество остатков флюса, прежде чем эффективность отмывки снижается. На первой стадии отмывки можно использовать любой тип возмущения при условии, что оно не повреждает печатную плату и не образует пену. Средство Safewash предназначено для эффективной работе при температуре окружающей среды 10°С — 30°С, однако при необходимости можно использовать температуру до 45°С.

По мере того, как печатные платы покидают стадию отмывки средством Safewash, небольшое количество средства Safewash переносится на плате на стадию ополаскивания. Это явление обычно называется переносом моющего средства. Для поддержания эффективности отмывки можно пополнять емкость отмывки путем добавления свежего средства Safewash.

2. Ополаскивание водопроводной водой Вторая стадия включает ополаскивание в водопроводной воде, предпочтительно с возмущением какого-либо типа. Ополаскивание можно выполнять в растворе с температурой окружающей среды, но повышение температуры ускоряет и улучшает ополаскивание. Так как небольшое количество средства Safewash переносится в воду для ополаскивания, следует обеспечить возможность перелива этой воды с последующим сливом в канализацию или её восстановления в замкнутом цикле с помощью угольного фильтра, чтобы не увеличивалась степень её загрязнения.

При сливе воды в канализацию необходимо пройти согласование с местными водоохранными органами для гарантии того, что уровень загрязнения сливаемой в канализацию воды находится в пределах, допускаемых их требованиями. При использовании угольного фильтра, через который постоянно пропускается водопроводная вода, жидкие отходы не образуются, так как фильтр удаляет из воды средство Safewash и остатки флюса.

3. Ополаскивание в деионизированной воде Третья стадия – это ополаскивание в деионизированной воде. Данный процесс удаляет с печатной платы все загрязнения, присутствующие в водопроводной воде, и выполняет окончательную промывку, обеспечивая исключительную чистоту. Эта стадия может представлять собой ополаскивание как в замкнутом цикле, так и в системе струйной отмывки, выполняемое после того, как печатные платы покидают стадию ополаскивания в водопроводной воде. Если не требуется соответствие чистоты военному стандарту, необходимости в ополаскивании в деионизированной воде может не быть, хотя из-за загрязнений, содержащихся в водопроводной воде, на печатных платах могут проявляться белые разводы.

4. Сушка Конечной стадией является стадия сушки. Эффективность сушки может повышаться с помощью оборудования, в котором применяется быстрый поток воздуха в отличие от систем, выполняющих только нагрев. Обычно эта стадия занимает около 10 минут при температуре 90°С. Время, необходимое для высушивания печатной платы зависит как от конструкции печатного узла, так и от эффективности самого оборудования для сушки. При желании, для снижения температуры или суммарной потребляемой энергии в качестве дополнения могут быть использованы воздушные ножи.

Струйная отмывка

Для струйной отмывки предлагаются готовые к использованию концентрированные материалы. Для примера можно рассмотреть средство Safewash Total(SWAT). Данное средство необходимо развести до требуемого уровня, то есть в пропорции 20% с деионизированной водой, и использовать для отмывки в течение 5-10 минут при температуре 40-60°С. Конкретные параметры цикла отмывки зависят от возраста и типа удаляемых остатков, а также от профиля оплавления и эффективности моечной машины. После стадии отмывки следует выполнить ополаскивание деионизированной водой и сушку. Время, необходимое для ополаскивания и высушивания печатной платы зависит от конструкции печатного узла и эффективности оборудования для ополаскивания / сушки. При желании, для снижения температуры или суммарной потребляемой энергии в качестве дополнения могут быть использованы воздушные ножи. Типичный цикл с использованием промышленной установки отмывки Miele 6002 включает:

1. Отмывку: средство Safewash Total, разбавленное до 20% об., 10 минут при 50°С

2. Ополаскивание водопроводной водой: 1 минута при 40°С

3. Ополаскивание деионизированной водой: 3 минуты при 70°С

4. Сушка горячим воздухом: 15 минут при 115°С

После охлаждения до температуры ниже 30°С остатки и загрязнения выпадают в осадок, который можно отфильтровать из моющего раствора, в результате чего продлевается время жизни средства для отмывки. Обычно для фильтрации подходит навитый хлопчатобумажный фильтр 50-75 мкм.

Уровни чистоты

По мере непрерывного развития рынка моющих средств, направленного на соответствие требованиям расширяющейся отрасли, важно, чтобы был чётко определён требуемый уровень. Значительная часть потенциально вредных остатков флюса и загрязнителей неразличимы невооружённым глазом и даже при увеличении. Поэтому жизненно важно использовать правильный метод определения того, что достигнутый уровень чистоты соответствует стандарту, указанному инженером-электронщиком. Существует два типа загрязнений: ионные и неионные, и имеется ряд методов, с помощью которых можно оценить уровень загрязнения после процесса отмывки и точно описывать понятие«чистый».

Неионные загрязнения, включающие канифоль, масла и жир, являются непроводящими и обычно это органические вещества, остающиеся после изготовления или сборки платы. Они обладают изоляционными свойствами, которые создают сложности там, где применяются краевые контакты или разъёмы на печатных узлах. Они могут вызывать низкую адгезию паяльной маски, защитного покрытия и заливочных компаундов, а также могут задерживать ионные примеси и инородные включения. Типовые методики испытаний включают визуальный осмотр с оптическим увеличением наряду с аналитическими методами, таким как, например, инфракрасная спектроскопия на основе преобразования Фурье(ИКФурье спектроскопия, FTIR).

Ионные загрязнения обычно представляют собой остатки флюса или вредные материалы, остающиеся после пайки. Водорастворимые органические или неорганические загрязнения, которые растворяются в растворе с образованием заряженных ионов, увеличивают общую проводимость этого раствора. Они могут снижать надёжность электронных компонентов и печатных узлов, способствуя утечке тока между проводящими элементами, что вызывает коррозию и усиливает рост дендритов.

В то время как и ионные, и неионные загрязнения влияют на работу и надёжность устройства, на котором они присутствуют, ионные загрязнения являются причиной большей части отказов. Общепринятый метод определения степени ионного загрязнения – это метод измерения сопротивления экстракта растворителя(ROSE), также называемый методом проводимости экстракта растворителя(SEC). В соответствии с промышленным стандартом IPCTM-650 для извлечения загрязнений применяется раствор изопропилового спирта в деионизированной воде, при этом изменение проводимости определяется измерительным прибором. Данный вид испытаний имеет широкое применение и обеспечивает быстрое получение результатов, однако он может иметь и ряд ограничений.

Для получения ценной информации также могут применяться два других метода. Это измерение сопротивления поверхностного сопротивления(SIR) и ионная хроматография(IC). Первый метод основан на определении изменений с течением времени электрического тока через перемежающийся гребенчатый проводящий рисунок печатной платы и обычно проводится при повышенных температурах и уровнях влажности. Присутствие загрязнений снижает сопротивление изоляции материала между проводниками. Второй метод – метод ионной хроматографии – является более новым методом оценки чистоты, который может применяться для идентификации и количественного определения наличия конкретных ионных веществ, присутствующих на электронном изделии. Этот метод испытаний предоставляет подробный список ионных загрязнений, которые могут быть удалены специальными составами. Посредством последующего анализа жидкости можно отделить, идентифицировать и определить количество конкретного загрязнения. Обращение с платой и ее подготовка играют крайне важную роль для данного метода, что делает его особо затратным и длительным. Поэтому он используется не для целей обычного контроля качества, а как более специализированный аналитический подход.

Контроль состояния раствора: средства на водной основе

Помимо уровня загрязнений после отмывки необходимо контролировать сам моющий раствор. Метод контроля состояния раствора зависит от химических веществ, применяемых при отмывке, и типа удаляемых загрязнений. Тем не менее, необходимо указать некоторые возможные методы контроля.

• Остатки кислых флюсов обычно снижают уровень pH и увеличивают проводимость, при этом влияние на эти параметры изменений концентрации раствора сравнительно слабое.

• Коэффициент преломления, или градус по шкале Брикса, позволяет получить содержание твёрдой фракции в моющем средстве. Несмотря на то, что эти параметры могут дать некоторое представление об уровне загрязнения, изменения коэффициента преломления во времени скорее всего будут результатом изменений концентрации раствора, на которую часто влияет перенос моющего раствора на стадию ополаскивания.

• Измерение температуры помутнения является ещё одним вариантом контроля состояния раствора. Простое нагревание небольшого количества моющего раствора и измерение температуры, при которой происходит его помутнение, позволяет определить, сильно ли загрязнен раствор или его концентрация снизилась из-за переноса. Все эти методы просты, а измерительные приборы, которые могут потребоваться для их выполнения, относительно недороги.

SWA/ SWAJ / SWAS – Safewash 2000 Range

• Моющее средство Safewash ориджинал(SWA) идеально подходит для удаления остатков флюсов и многих других задач отмывки, если отсутствуют химически активные металлы. Может использоваться перед процессом металлизации для микротравления.

•Моющее средство Safewash Jigwash(SWAJ) специально предназначено для безопасной отмывки всех металлов, включая алюминий, медь и латунь. Средство SWAJ также широко используется для отмывки оснастки для пайки волной и удаления остатков флюса, осаждающихся в процессе пайки волной припоя на палетах.

• Моющее средство Safewash Super(SWAS) схоже со средством SWAJ, но обеспечивает повышенную эффективность отмывки. Удаляет остатки флюсов и безотмывочный флюс в соответствии с военными стандартами чистоты

• Все средства для отмывки в данной линейке имеют слабый запах, являются безопасными и могут использоваться в системах ультразвуковой или струйной отмывки с погружением.

SWAF/SWAP – Low Foam Safewash

• Моющие средства SWAF и SWAP были разработаны, чтобы расширить линейку средств Safewash для задач, где требуется низкое пенообразование

• Подходят для отмывки в установках с высоким давлением, таких как моечные машины и конвейерные системы(струйная отмывка в воздухе)

• Моющее средство SWAF поставляется в виде концентрата, предназначенного для разбавления деионизированной водой

• Моющее средство SWAP – это готовый к использованию состав, содержащий ингибитор коррозии для работы с химически активными металлами.

SWAC – Low Foam Concentrate

• Предназначен для разбавления деионизированной водой

• Предназначен для использования в системах ультразвуковой и струйной отмывки под давлением

• Для удаления паяльных паст и флюсов после оплавления

• Великолепная совместимость с пластмассами и металлами

SWAT – Safewash Total

• Не содержит поверхностно-активных добавок, легко смывается ополаскиванием

• С низким пенообразованием

• Подходит для использования в любом оборудовании, в том числе для ультразвуковой отмывки, для струйной отмывки в воздухе и т. д.

• Содержит ингибитор коррозии для работы с химически активными металлами

SWAX – Safewash Extra

• Для удаления паяльных пасти клеев / адгезивов с металлических и сетчатых трафаретов, печатных плат с неправильным нанесением и оснастки

• Может использоваться в автоматизированном оборудовании для отмывки трафаретов, а также в струйных и конвейерных установках

• С низким пенообразованием и слабым запахом

• Отличная совместимость с пластмассами, металлами и эластомерами

SWMN/SWMP – Safewash Mechanical

• Предназначено для отмывки и обезжиривания деталей механизмом

• Удаляет грязь и жировые отложения

• Безопасное, с очень слабым запахом

• Средство SWMP обладает улучшенными свойствами для удаления более сложных отложений

SWNP/SWNS – Safewash Neutral

• Нейтральный уровень pH для отмывки самых чувствительных поверхностей

• Предназначена для применения в производстве ЖК-дисплеев(LCD) и дисплеев с органическими светодиодами(OLED)

• Моющее средство SWNS предназначено для удаления остатков всех смол

• Моющее средство SWNP предназначено для удаления пыли и жира с поверхности ЖК-дисплеев