Fehér maradvány a nyomtatott áramköri lapokon a forrasztást/tisztítást követően

KIVONAT
A nyomtatott áramköri lapok gyártása fémötvözetek összeolvasztását igényli. A folyasztószerek azért szükségesek, hogy eltávolítsák az oxidokat, a felületi patinát, támogatva a forraszanyagok összeforradását és a forrasztandó felületek nedvesítését, mint az alkatrészek felületeit és kivezetéseit. A fehér maradvány gyakran megfigyelhető olyan nyomtatott áramköröknél, ahol vízbázisú folyasztószereket használtak, illetve panelek elégtelen tisztítását követően. Jó néhány ipari szemlélet egyre nagyobb fontosságot tulajdonít ezeknek a problémáknak, mint ólommentes forrasztás, halogénmentes folyasztószer, alacsony illékony szerves anyag tartalmú vízbázisú folyasztószerek.

BEVEZETÉS

A fehér maradvány széleskörben előfordul az elektronikai gyártás során. A gyártók a folyasztószerek széles skáláját használják és bármelyik hozzájárulhat a fehér maradvány létrejöttéhez. Nem megfelelően kikeményített panelbevonat vagy a nem megfelelően kiválasztott tisztítási eljárás hagyhat hátra áttetsző felületi szennyező réteget.

A fehér maradvány egy nagyon komplex kémiai összetételű sókiválás, amely származhat:

  • a folyasztószerek nem-illékony összetevőiből
  • a folyasztószerben található aktivátor által kiváltott fém oxidáció-redukció nyomán
  • a lúgos szappanosító anyagoktól és a hőhatástól
  • a forrasztómaszk kikeményedéséből adódóan
  • a folyasztószer és a tisztítószer egymásrahatásából adódóan.

A fehér kiválás a forrasztást követően az egyik legösszetettebb probléma az elektronikai összeszerelő iparban. A folyasztószer maradvány vizuális megjelenése leginkább a folyasztószer összetételétől és a forrasztási hőprofiltól függ. A fehér maradvány okozója nagyon sokféle lehet, mint például az összes folyasztószer, a tisztítószerek, a forrasztó maszkolóanyagok, és maguk az alkatrészek is. Az ideális állapot, -kimondottan a tisztítást nem igénylő folyasztószerek esetében-, tiszta, átlátszó, szilárd, az oxidáló összetevőit tekintve pedig inaktivált, nem káros folyasztószer maradvány. A tisztítást követően megjelenő fehér maradvány általában annak a következményeként léphet fel, hogy a tisztítás során a folyasztószer csak bizonyos oldható részét távolítják el, és hátra marad egy nem oldható fehér porszennyeződés.

A FEHÉR MARADVÁNY TERMÉSZETE

A fehér maradvány egy áttetsző felületi szennyező réteg, amely jellemzően a forrasztásoknál keletkezik. A fehér maradvány legelterjedtebb megjelenési formája a forrasztás utáni elégtelen tisztítás nyomán jelenik meg. Megfigyelhető, hogy a fehér maradványt maga a folyasztószer, annak égett összetevői, valamint a folyasztószer és a tisztítószerek vagy egyéb összetevők kémiai reakciójának termékei alkotják. A folyasztószer reakcióinak melléktermékei a polimerizált gyanta, az égett (oxidált) maradvány, a panel rétegeinek kémhatásával, valamint fémes és/vagy aktivátor sók képződésével keletkeznek. A fehér maradvány képződését általában a folyasztószer tisztításával hozzák kapcsolatba. A maradvány fehér por alakjában, általában a forrasztott kötések közelében jelenik meg. A fehér maradvány jellege folyamatspecifikus, a folyasztószer, a forrasztás hőmérséklet-viszonyai és a tisztítószerek kölcsönhatása nyomán alakul ki.
A maradványt alkotják:

  • egy kristályos szerkezetű sóképződmény formájában jelentkezhet, amely a folyasztószer maga
  • a folyasztószer és más anyagok, például a forrasztóötvözet és/vagy tisztítószer reakciójának termékei
  • valamint más, az alkalmazott anyagok, például maszkolóanyag inkompatibilitásából eredő termékek.

A fehér maradvány megjelenése a gőz alapú zsírtalanító eljárással tisztított gyanta alapú folyasztószerekhez kapcsolódik. Az oldószer alapú tisztítószerek a maradványhoz megfelelő oldhatósági paraméterekkel rendelkeztek. A gyanta alapú folyasztószerek jól oldódtak a klórozott oldószerekben, mint például a CFC-113, a HCFC-141B, a HCFC-225, a triklóretán/etilén, a transz-diklóretán és az n-propil-bromid. Az oldószer halogéntartalma kiváló oldhatóságot biztosított a gyanta alapú folyasztószerek részére, valamint alacsony forrásponttal és nem gyúlékony tulajdonságokkal rendelkezett. Azonban ezen oldószerek többsége ma már nem használható, az ózonréteg-károsító és a mérgező hatásaik miatt. A fehér maradvány megjelenése általában a folyamat egy előző szakaszának, általában a forrasztási maradványok kiégésének eredménye.

A FOLYASZTÓSZER HATÁSA A FEHÉR MARADVÁNYRA

A forrasztópasztákban alkalmazott folyasztószerek szintetikus gyantákat, aktivátorokat, oldószereket és reológiai adalékokat tartalmaznak. A gyanta egyes összetevői vegyileg módosításra kerültek, a jobb tapadási tulajdonságok, jobb hőstabilitás és fokozott folyasztási aktivitás érdekében. A természetes- és műgyanta szerkezetek közepes vagy magas molekulatömegű szerves anyagok. A folyasztási folyamat során, a hő hatására a természetes- vagy műgyanta izomerikus átalakuláson és termikus dimerizáción esik át. A forrasztás során, a folyasztószerben tartalmazott aktivátorok és oldószerek kifejtik kémhatásukat, majd elpárolognak. A gyanta és a nagyobb molekulatömegű összetevők egy tiszta, áttetsző szilárd forrasztás utáni maradványt képeznek.  A tisztítást nem igénylő forrasztási folyamatok széleskörű elterjedésével, az áramköri kártyák számos megömlesztési folyamaton esnek át (felső- és alsó oldali forrasztás, furatszerelt és szelektív forrasztás), melyek maradványai nem kerülnek eltávolításra. Ez a tisztítást nem igénylő folyasztószerek fejlődése révén vált lehetségessé. A megömlesztési hőmérsékleteknek való sorozatos kitétel, az oldószer molekulák eltávolításával egyre tovább keményíti a gyantamaradványok áttetsző rétegét. Ennek eredményeként, a folyasztószer maradványok egy egyre nehezebben feloldható és tisztítható kemény héjat képeznek. Az ólommentes forrasztóanyagok és a miniatürizálás tovább bonyolítja ezt a jelenséget, a magasabb olvadási hőmérséklet és az alkatrészek nagyobb sűrűsége révén. Az SAC (ón-ezüst-réz) ötvözetek felületi feszültsége magasabb, mint a hagyományos eutektikus ón-ólom ötvözetek esetében, ami gyengébb tapadást eredményez. Az elégtelen tapadás ellensúlyozásaként, olyan javított összetételű folyasztószereket kell használni, amelyek csökkentik a felületi feszültséget és javítják a hőstabilitást. Ezen felül, a miniatürizálás a folyasztószerek kiégési tényezőjét, az alacsonyabb illékonyság és az oxidációnak való nagyobb ellenálló-képesség miatt. Az illóanyagok mennyiségének csökkenése növeli a folyasztószer magasabb molekulatömegű maradványainak mennyiségét. Az új összetételű folyasztószerek több, az oxidációnak ellenálló vegyi kötést tartalmaznak, amelyek módosítják a tisztítási tulajdonságaikat. A sírkő-hatás (tombstone) elkerülése érdekében, ólommentes forrasztóanyagok esetében alkalmazott hosszabb hőn-tartási  időszak további tisztítási nehézségeket okozhat. Ezen folyasztószerek esetében a fehér maradvány képződése sokkal erőteljesebb a magas hőmérsékletű forrasztás mellett. Az ólommentes folyamatok és a miniatürizálás eredményeként alkalmazott magasabb forrasztási hőmérséklet nehezebben tisztítható és fokozott mennyiségben keletkező folyasztószer-maradványokhoz vezet.

FEHÉR MARADVÁNY KIALAKULÁSA

Hő-oxidáció
A gyanta a 200°C-nál magasabb hőmérsékleten keresztülmehet az ún. hőoxidáción. A gyanta oxidációja során a telítetlen abietinsav kettős kötés mennyisége csökken. Ez glikolok, ketonok és különböző molekulatömegű észterek kialakulását eredményezi. Ez a kicsapódás „kivirágzik” és egy laza szerkezetű fehér szivacs szerkezetéhez hasonló szennyeződést hoz létre.

1. ábra - Hőoxidáció

1. ábra – Hőoxidáció

A kiégett folyasztószer maradvány megtalálható a folyasztószer által érintett területek határán csakúgy, mint a forraszanyag által kialakított dombokon, golyókon, felfutásokon. A folyasztószer vastagsága ezeken a helyeken vékony és sokkal hajlamosabb az oxidációra és a kiégésre. Az oxidáció ott fordul elő gyakrabban, ahol a legnagyobb hőelnyelő alkatrészek találhatók. A többrétegű nyomtatott áramkörök esetében például a nagy kiterjedésű földelő réteg elszívja a hőt a felületről, mely magasabb reflow hőmérsékleti beállításokat tesz szükségessé. Hasonló hatás figyelhető meg nagy kiterjedésű hűtőfelülettel rendelkező chipeknél és nagyméretű chipkapacitásoknál. Ezeknél a kisméretű, szorosan a panelhez illeszkedő alkatrészeknél fellelhető folyasztószer esetében szokatlan formájú oxidáció és fokozott kiégés alakul ki a koncentrált hőhatás miatt.

2. ábra - Folyasztószer maradvány a sűrű, alacsonyan álló alkatrészek alatt.

2. ábra – Folyasztószer maradvány a sűrű, alacsonyan álló alkatrészek alatt.

Polimerizáció
A 200°C-nál magasabb hőmérséklet a természetes gyanta esetében és a szintetikus gyanta esetében is polimerizációhoz vezet. A polimerizáció a hőhatás következtében alakul ki, a fémsók, mint katalizátorok vesznek részt a kémiai folyamatban, úgy segítve a háromdimenziós polimer láncok hálózatának kialakulását. A láncpolimerizáció során a kettős kötések felbomlanak és a gyanta összetevőkkel összekapcsolódva ismétlődő láncokat hoznak létre. A 3. ábra ólommentes folyasztószer polimerizációját mutatja, amely a reflow folyamat magas hőmérsékletének köszönhetően alakul ki.

3. ábra - Folyasztószer polimerizáció

3. ábra – Folyasztószer polimerizáció

A maszkolóanyag nedvességfelvétele vízben oldódó folyasztószer használata esetén
A forrasztási maszkolóanyag nedvszívása révén, a vízben oldódó folyasztó- és tisztítószerekkel végzett műveletek során, a folyasztószer és a nedvesség behatolhat a szárazrétegű maszkolóanyag porózus szerkezetébe. A porózus panelszerkezetben mikroszkopikus légbuborékok képződnek, amelyek térfogata a forrasztás során kiterjed. A hullámforrasztó folyasztószer nedvesíti a maszkolóanyagot és behatol annak rétegeibe. Ezek a folyasztószerek kémhatásba kerülnek az ón és ólom oxidokkal. Nagy mennyiségű fémes só, körülvéve egy kevés vízben oldódó folyasztószer hordozóval, a forrasztóanyaghoz és kártya felületére tapadhat. Ha vízbázisú folyamat során kerül tisztításra, a folyasztószer elégtelenül eltávolított melléktermékei fehér maradványt képeznek (4. ábra).

4. ábra - Forrasztási maszkolóanyag nedvességfelvétele

4. ábra – Forrasztási maszkolóanyag nedvességfelvétele

Forrasztási maszkolóanyag nedvességfelvétele alacsony maradványú folyasztószer használata esetén
A forrasztási maszkolóanyag szárazrétegű porózus szerkezete fokozottan hajlamos a nedvesség elnyelésére. A hullámforrasztóban alkalmazott folyasztószer feltörheti és felduzzasztatja a szárazrétegű maszkolóanyagot. Ez a kártyák gyártásának megerősítő és végső kezelése során fordulhat elő. Amikor a kártya áthalad az előmelegítőn és forrasztóhullámon a szárazréteg pórusai megduzzadnak és kinyílnak. Az alacsony maradványú folyasztószerekben tartalmazott illékony oldószerek felszívódnak a maszkolóanyagban. A maszkolóanyag egy felületi fehér maradványt képez a hullámforrasztás után. A fehér fátyol egy 400°C-os hőlégfúvóval távolítható el. A hőhatás aktiválja az alacsony maradványú folyasztószert és eltávolítja a fehér réteget.

5. ábra - Szárazrétegű nedvszívás alacsony maradványú folyasztószer használata mellett

5. ábra – Száraz rétegű nedvszívás kevés maradványú folyasztószer használata mellett

Alacsony illékony szervesanyag tartalmú folyasztószerek 
Az alacsony illékony szerves anyag tartalmú folyasztószerek általában kevésbé stabilak a hővel szemben. Ezeket az anyagokat nagyobb folyasztószer tartalommal és agresszívebb folyasztószerrel készítik. A halogén aktivátorok nagyon elterjedtek az ilyen folyasztószerekben növelve a szer hatékonyságát a fém-oxid réteg eltávolításakor. A nagy aktivitású folyasztószerek fémhalogén sókat hoznak létre, melyek folyamatosan aktívak maradnak, ha nem távolítják el őket. Ennek a tulajdonságának köszönhetően a folyasztószer maradványt közvetlenül a forrasztást követően el kell távolítani. Az alacsony hőstabilitás miatt az ólommal és az ónnal alkotott sók nehezen tisztíthatók (6. Ábra). Ezeknek a maradványoknak az eltávolítása magas szappanosító hatású tisztítószereket igényel.

6. ábra - Alacsony illékony szerves anyagú halogén-só

6. ábra – Alacsony illékony szerves anyagú halogén-só

Fehér kiválás a tisztítás után
Általánosan találkozhatunk fehér maradványokkal, ha a tisztítás során nem távolítjuk el a folyasztószer maradványokat teljesen. A tisztítási folyamatot úgy kell megválasztani, hogy figyelembe vesszük az alkalmazott folyasztószer típusát (hasonló a hasonlót oldja). Például vízbázisú folyasztószerek nem tisztíthatók eredményesen oldószer alapú tisztítószerrel (7. Ábra).

7. ábra - Vízbázisú folyasztószer oldószeres tisztítást követően

7. ábra – Vízbázisú folyasztószer oldószeres tisztítást követően

Gőzfázisú zsírtalanítás
A tisztítást nem igénylő folyasztószerekhez különböző szerkezetű természetes és szintetikus gyantákat használnak. Ezen túlmenően a paszta reológiai viselkedését pozitívan befolyásoló összetevőket, mint pl. az alkatrész megtartó képességet, a megfelelő kiválást a stencilből, a paszta nyomtatás közbeni viselkedését, és hőstabilitását befolyásoló összetevőket alkalmaznak. Általánosan használt a reológiai tulajdonságokat befolyásoló anyagok ásványolajviaszt, szintetikus polimereket, természetes viaszt, és szervetlen thixotróp adalékokat. A folyasztószer maradvány tulajdonságait kell figyelembe venni, amikor a tisztításhoz használt tisztítószert kiválasztjuk. Sok esetben a tisztítószer kiválóan teljesít egyik folyasztószer esetében, de csak a tűréshatáron teljesít egy másik folyasztószer esetében. Amennyiben a tisztítási folyamatnál az eredmény kétséges, a folyasztószer maradvány tipikusan a sűrű lábkiosztású (ún. fine pitch) alkatrészeknél és az alkatrészek alatt marad eltávolítatlanul. (8. ábra)

8. ábra - Nem tökéletes tisztítási eredmény

8. ábra – Nem tökéletes tisztítási eredmény

Néhány vízbázisú folyasztószer esetében a magasabb hőmérsékleten (140-160F) végzett tisztítás rosszabb eredményt ad, mint alacsonyabb (120-130F) hőmérsékleten. A fémes sók magasabb oldódási arányt mutatnak alacsonyabb hőmérsékleten és így a pasztagyártók ajánlása szerint használjuk a lehetséges legalacsonyabb mosási hőmérsékletet. A vízbázisú folyasztószerek esetében ajánlatos a tisztítást a forrasztást követően a lehető legrövidebb időn belül (maximum 8 órán belül) elvégezni. A rizikó az, hogy a folyasztószer maradvány aktív marad és korrodáló hatású sóvá alakul, amit annál nehezebb eltávolítani, minnél később próbáljuk.(9. ábra)

9. ábra - Vízbázisú, aktív maradvány

9. ábra – Vízbázisú, aktív maradvány

Gőzkicsapódás
A tisztításra használt oldószerek, melyek nagyon illékonyak, mint például az IPA, az asztalok tisztítására, és a gőzfázisú tisztításra használt szerek gyorsan párolognak és fejtik ki oldó hatásukat. Ezek a tisztítószerek csak részlegesen tudják kifejteni hatásukat a magas párolgási sebességük miatt. Az ilyen illékony oldószerek oldják ugyan az oldható gyantavegyületeket, de nem oldható sókat hagynak hátra fehér maradvány formájában. Ez általánosan tapasztalható gőzfázisú zsírtalanító és manuális alkalmazások esetén. A gőzfázisú tisztítóban, a gőzfelhőben az oldható gyanta kioldásra kerül, de visszamarad az oldhatatlan só. Ez akkor fordul elő, amikor az alkatrészt a készüléken belül a gőzbe helyezik azelőtt, mielőtt az oldószerbe áztatnák. A kézi tisztításkor az oldószer ráfecskendezésekor az oldószer végigfolyik a felületen, ahogy már említettük kioldja az oldható gyantát és visszamaradnak az olhatatlan sók. A fehér maradvány mindkét esetben potenciálisan hordozza azt a lehetőséget, hogy vezetőként viselkedik és magába zárja a levegő páratartalmát. Ha egyszer oldhatatlan sóval találkozunk, akkor a fehér kiválást oldószerrel tisztítani már nagyon nehezen vagy egyáltalán nem lehet. (10. ábra)

10. ábra - Példa a gőzkicsapódásra

10. ábra – Példa a gőzkicsapódásra

A FEHÉR MARADVÁNY KOCKÁZATI TÉNYEZŐI

Annak eldöntéséhez, hogy a fehér maradvány megbízhatósági kockázatot jelent-e vagy sem, abból indulhatunk ki, hogy a maradvány nedvszívó, ionos és potenciálisan korrozív a nedvesség és az elektromos feszültség jelenlétében. A fehér maradvány általában nedvszívó és vezetőképes, amely magában foglalja az elektromos szivárgás és a kóbor feszültségek okozta meghibásodások lehetőségét az érzékeny áramkörök esetén. A megmaradt folyasztószer-aktivátorok, ha nem kerültek aktiválásra, elektromechanikus migrációt eredményezhetnek. Szelektív forrasztás: A szelektív forrasztás az egyes alkatrészek célzott forrasztása a nyomtatott áramköri kártyára. A szelektív forrasztás folyamán alkalmazott folyasztószer-permet behatolhat a forrasztási sávon túl, ahol nem éri forrasztó-tisztító hatás, amely eltávolítaná vagy aktiválással ártalmatlanítaná a folyasztószert.  Az jelent gondot, ha a folyasztószer az elektromos csatlakozófelületekre kerül, túl a forrasztási területen. Tisztítást nem igénylő folyasztószerek használata esetén, a folyasztószert aktiválni kell és be kell tokozni. A szelektív forrasztási alkalmazások esetén a forrasztási pontoktól távolra permetezett folyasztószer nem kerül aktiválásra, melynek eredményeként megbízhatósági kockázatot jelent. Nedvesség és elektromos feszültség jelenlétében az ionos szennyeződések elektrokémiai migrációja dendritek formájában képződő fehér maradványt eredményez. Ezen kockázati tényező miatt a szelektíven forrasztott kártyákat mindenképpen tisztítani kell, még abban az esetben is, ha a forrasztáshoz tisztítást nem igénylő folyasztószert haszáltunk. Ion-kromatográfiai alapvonal: Munson (dátum nélkül) a következő alapvonali ion-kromatográfiai eredményeket publikálta, a BGA alkatrészek alatti fehér maradvány elemzése nyomán. A maradvány közvetlenül a fehér maradvány területéről került kivonásra. Az adatok a minimális, mérsékelt és súlyos osztályokba kerültek besorolásra (1. táblázat). A fehér maradvány foka, az alkatrész alatt található klorid, bromid és gyenge szerves savak mennyiségének függvényében. A gondot az jelenti, hogy a fehér maradvány megjelenés helyspecifikus, mint a fenti példa esetén, az alkatrész alatt. Ilyen körülmények között a fehér maradvány magasabb szintje fokozott megbízhatósági kockázathoz vezet.

Fehér maradvány a BGA alatt

Cl

Br

Gyenge Szerves Savak

Minimális

6,21

11,44

15,39

Mérsékelt

5,99

10,69

15,69

Súlyos

11,28

20,47

39,24

Nincs

1,34

1,74

4,39

1. táblázat: Megbízhatósági kockázat a fehér maradvány következményeként

Aktív eszközök: Az aktív eszközök felületén, nedvesség és feszültség együttes hatása esetén, a fehér maradvány dendritek alakjában keletkezik, még akkor is, ha nincsenek folyasztószer-maradványok. Az alacsony fogyasztású (<1,5 W) eszközök esetén a szerzők nem figyeltek meg elektromechanikus migrációt. Magasabb (>3,0W) fogyasztású eszközök esetén az ionos maradványok jelenléte fehér dendritek kialakulásához vezetett. Az adatok alapján megállapítható, hogy az eszköz fogyasztásának növekedése magasabb kockázatot jelent. A tesztek összefüggésbe hozták az eszköz magasabb fogyasztását a magasabb üzemi hőmérséklettel. Ezen körülmények, a fehér maradvány, feszültség és nedvesség jelenlétében megfelelő feltételeket teremtenek az elektromechanikus migráció kialakulásához.

A FEHÉR MARADVÁNY ELHÁRÍTÁSÁNAK STRATÉGIÁI

Eddig a fehér maradvány megjelenésének okait elemeztük. A fehér maradvány megjelenésének első számú oka, hogy a tisztítási folyamat során nem sikerül eltávolítani valamennyi folyasztószer-maradványt. A fehér maradvány elhárítását a tisztítási folyamat megfelelő tervezésével kell kezdeni. Ehhez egy sor tényezőt kell figyelembe venni:

1. Tisztítószer

2. Hordozó (alkatrészfajták a kártyán)

3. Folyasztószer összetétele

4. A gyártási folyamat megelőző lépéseinek feltételei

5. A gép típusa

6. Feldolgozási feltételek

a. Idő

b. Hőmérséklet

c. Mosási koncentráció

d. Hatási energia

7. Folyamatszabályozás

A legfontosabb tényező a tisztítószer kiválasztása. A tisztítószer oldhatósága a tisztítandó folyasztószerrel kell, hogy egyezzen. A szennyeződés gyenge oldhatósága kompenzálható egyéb tényezőkkel, mint a hőmérséklet, idő vagy energia, de az eredmények eltérők lehetnek. A tisztítószernek meg kell felelnie a tisztító berendezés típusának is. A tisztítószer és a berendezés összeférhetetlensége magas szinten változékony kimenetet eredményez. A tisztítási folyamat tervezésének második fontos tényezője a hordozó. Kritikus fontosságú a tisztítószer és a terméket alkotó anyagok kompatibilitása. Az agresszív tisztítószerek megtámadhatják a fémeket, műanyagokat, a laminált paneleket, az eloxált bevonatokat, a fekete oxidokat, az alkatrészek jelöléseit, címkéket, védőlakkokat és ragasztókat. Az értékelési folyamat során tesztelni kell a tisztítószer kompatibilitását az egyéb anyagokkal. Szintén fontos szempont a kártyán lévő alkatrészek komplexitása. Különösen bonyolult az alkatrészek alatti maradványok tisztítása. Az alkatrészek alól részlegesen eltávolított maradványok jelentős megbízhatósági kockázatot jelentenek a fokozott teljesítményfelvétel miatt. Ezek a helyek fokozott jelentőséggel bírnak a tisztítás és a megfelelő berendezés kiválasztása során. A tisztítószer magas oldhatóságot kell a szennyeződéssel szemben, a tisztító berendezés pedig a megfelelő helyre kell, hogy szállítsa a tisztítószert, biztosítva a maradványok 100%-os eltávolítását. A folyasztószer összetétele meghatározza a folyamat megelőző műveleteinek feltételeit a nyomtatott áramköri kártyák gyártása során. A forrasztópaszta vagy a hullámforrasztóban alkalmazott folyasztószer kiválasztásakor egy fontos tervezési szempont kell, hogy legyen a folyasztószer maradványok tisztíthatósága. Mivel a kártya beültetési sűrűsége és az alacsony ültetésű alkatrészek száma növekszik, egyre nehezebbé válik a hozzáférés a maradványokhoz. A tisztítófolyadékban könnyen oldódó lágy folyasztószer-maradványok javítják az áramköri kártyák tisztíthatóságát. A tisztítást megelőző feldolgozási műveleteket figyelembe kell vennünk, hiszen ezek hatással lesznek a folyasztószer maradványunk tisztíthatóságára. A tisztítást megelőző többszöri megömlesztési folyamat (reflow) a folyasztószer maradványt keményebbé teszi és egyre nehezebben lesz eltávolítható. A túlmelegítés és a folyasztószer „kiégetése” esetleg a folyasztószert eltávolíthatatlanná teszi az éppen alkalmazott tisztítási eljárásunkkal. Amennyiben a nyomtatott áramkör magasabb hőmérsékletű forrasztást igényel, a kontrollált pl. nitrogénes forrasztási eljárás segíthet. A tisztításhoz használt gépnek képesnek kell lennie a megfelelő energiát közölnie a tisztítandó termékekkel és eljuttatni a tisztítószert a szennyeződéshez. A tételenkénti tisztításnál alkalmazott eszközök többnyire alacsonyabb ütközési energiát közölnek. A folyasztószer oldhatósága kritikus tényező a tételen alapuló tisztítási eljárásoknál. A sorozatgyártás közbeni (inline) tisztító gépek képesek magas ütközési energiát közölni. A tesztek azt mutatják, hogy az ütközési energia, az irányított erejű és nyomású sugár nagyban javítja a tisztíthatóságot az alacsonyan álló alkatrészek alatt.  A tisztítási folyamat paraméterei szintén nagyon kritikusak a 100%-os eredmény szempontjából. A vízbázisú tisztítási eljárásoknál a tisztítószer koncentrációját a szerint kell megválasztani, hogy milyen a folyasztószer típusa. A tisztítás ideje függ a nyomtatott áramkör sűrűségétől, az alkatrészek geometriájától és szintén függ a folyasztószer típusától.

A nagyon komplex vezető technológia szerint tervezett áramkörök esetén hosszabb mosási ciklusra van szükség a teljes maradvány eltávolításához. Az ütközési energia, mely elősegíti az oldószer folyasztószerbe történő behatolását, az irányított sugár pedig csökkenti a tisztítási időt. Minden folyasztószernél meghatározható a maximális megengedhető szennyezettségi szint.

A legtöbb tisztítási eljárásnál az elpárolgási és a termékek által kivett veszteséget pótolni kell. A kritikus szennyezettségi szint alacsonyabb, ha nem alkalmazunk friss tisztítószer utánpótlást. Ha a tisztítószer szintjét utántöltéssel karbantartjuk, akkor a kritikus szennyezettségi szint alacsonyabban tartható és a fürdő élettartama meghosszabbítható.

A folyamatszabályozási technikák szükségesek a szigorú folyamatablakok betartásához. Ha megengyedjük, hogy a mosószerkádban a koncentráció a meghatározott érték alá csússzon, akkor megnő a fehér maradvány előfordulásának esélye. A folyamatszabályozó rendszerek képesek a tisztítószer koncentrációját a megadott értékek között tartani, ami csökkenti a folyamatvariánsokat. Ha a fehér maradvány kiküszöbölésére gondolunk, akkor tanulmányoznunk kell a tisztítószerre vonatkozó hét tényezőt és figyelembe kell vennünk ezeket. Soha ne minősítsünk (le) egy tisztítószert egyetlen összehasonlító teszt alapján. Nagyon sok tényező ezek közül rövidtávú teszteknél nem tapasztalható.

Ha időt szánunk ezen 7 tényező kiismerésére és figyelembe vesszük őket, akkor nagy segítségünkre lehet abban, hogy olyan tisztítási folyamatot alakítsunk ki, mely csökkenti a fehér maradvány előfordulását.

VÉGKÖVETKEZTETÉS

A forrasztást követő fehér maradvány az egyik legösszetettebb probléma az elektronikai gyártásban. A természete a maradványnak függ a folyasztószer típusától, a megömlesztési paraméterektől, és folyasztószer és az alkalmazott tisztítószerek egymásrahatásától. A legtöbbször az ilyen típusú maradvány megjelenése az elégtelen tisztítási eljárásnak köszönhető.. A fehér maradvány a tisztítást követően azért marad hátra, mert a tisztítás során a folyasztószer csak egy bizonyos oldható részét távolítják el és hátra marad az oldhatatlan fehér por. A legfontosabb tényező, hogy megfelelően válasszuk ki az alkalmazott tisztítószert. A másik fontos tényező, hogy az alapanyaggal kompatibilis tisztítószert alkalmazzunk. A kártya sűrűsége és az alkatrészek típusa tovább növelheti a kockázatot, főként az alacsonyan álló alkatrészek nehezen tisztítható helyein és a nagyteljesítményű alkatrészeknél. A tisztítóhatóság szempontjából meghatározó a folyasztószer kiválasztása és a megelőző feldolgozási műveletek adta feltételek. A tisztításnál alkalmazható folyamatablak lehető legszélesebbre nyitásának feltétele, hogy a tisztítószer kompatibilis legyen a tisztítási eljárással (géppel) és az eltávolítandó szennyeződéssel is. Ha megismerjük és figyelembe vesszük a fent említett 7 tényezőt, akkor nagy segítségünkre lesz abban, hogy sikeres tisztítási folyamatot alakítsunk ki, ezzel is csökkentve a fehér maradvány előfordulását.

E-Tronics Kft. – Kyzen Corporation hivatalos magyarországi forgalmazója
Kyzen Corporation

Reklámok

Kérjük, ossza meg velünk véleményét vagy kérdését!

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés /  Módosítás )

Google kép

Hozzászólhat a Google felhasználói fiók használatával. Kilépés /  Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés /  Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés /  Módosítás )

Kapcsolódás: %s

%d blogger ezt kedveli: