Отмывка печатных плат

Технология отмывки печатных плат

Отмывка печатных плат — это один из последних этапов технологии производства электронных модулей. Основная цель операции отмывки – снять с поверхности и компонентов, и выводов, из под корпусов все остатки и загрязнения, которые появились в процессе производства модуля. Чаще всего отмывать плату нужно от остатков флюса после процесса пайки, остатков химических соединений после спецпроцессов (наприме, остатки пасты или клея, др. адгезивов), от пыли и стружки, образующейся после разделения групповой заготовки платы. Отмывку необходимо использовать в следующих случаях:

Для особенно ответственных узлов печатных плат, где исключаются любые факторы воздействия инородных материалов и элементов на печатной плате. Например, в аэрокосмической промышленности.
Для ответственных узлов, от работы которых может напрямую зависеть безопасность жизнедеятельности или выход из строя которых может повлечь серьезные финансовые потери. Преимущественно данное требование озвучивается со стороны заказчика. Применяется в таких отраслях как военная техника, изделия для летательных аппаратов, автоэлектроника, ЖД электроника и т.д.
При необходимости нанесения конформных покрытий на печатную плату. Остатки флюса и другие загрязнения могут служить причиной плохой адгезии основаник поверхности печатной платы и, как следствие, к некачественному покрытию: со временем покрытие частично или полностью сойдет с платы, не выполнив свою защитную функцию.

Для отмывки используются несколько разновидностей технологии:

Ручная

Самый простой и дешевый способ отмывки. Не требует дополнительных вложений, все выполняется ручными инструментами и материалами. Применяется в случаях единичной продукции и в случаях локального ремонта компонентов (например, после замены компонента). Из недостатков метода — значительное время цикла, относительно низкое качество и повторяемость отмывки.

Барботаж

Это метод отмывки на основе пропускания через слой жидкости газа или пара под давлением. Отмываемая печатная плата находится при этом в объеме жидкости. Создается эффект похожий на кипение жидкости. Лучше по сравнению с ручной отмывкой, но не применяется как полностью самостоятельный метод, только как предварительный этап или ополаскивание. Технология запрещает использование пенящихся отмывочных жидкостей.

Центрифугирование

Метод отмывки при помощи струй в камере, направление которых определяется центробежными силами. Отмываемые платы при этом крепятся на спецоснастке по направлению от центра к периферийной стороне. Из недостатков метода — высота отмываемых плат должна увеличиваться к периферии камеры, что требует особого расположения плат в камере.

Струи в воздухе

Метод отмывки струями в воздухе — метод, при котором плата располагается в воздушном пространстве и омывается с обеих сторон струями отмывочной жидкости под давлением. Метод достаточно эффективный, простой, легко реализуемый в машинах. Есть недостаток по наличию теневого эффекта при отмывке нескольких рядов плат. Метод отмывки струями в объеме — метод, при котором плата располагается внутри объема отмывочной жидкости. Струи создаются прямо в объеме, и поэтому отмывка происходит как самими струями, так и создаваемыми потоками жидкости между платами, что снижает несколько теневой эффект, но метод требует большего количества жидкости для заправки и использования.
Струйные методы отмывки самые распространенные методы. В достоинства метода можно записать следующее:

В цикле отмывки использованная жидкость проходит очистку через фильтры и используется повторно, что существенно уменьшает расход отмывочной жидкости;
Фильтрация в установках проходит через фильтры 5-10 мкм, что существенно меньше зерна пасты (даже для 4-5 типа), что гарантирует чистоту отмывочной жидкости;
Низкое механическое влияние на компоненты;
В одном цикле в одной машине можно реализовать все стадии: предварительная отмывка, главный цикл, сушка;
Современные конструкции автоматических отмывочных машин имеют очень низкое потребление, что делает их приоритетной технологией для отмывки.

Ультразвук

Метод, при котором плата помещается в раствор отмывочной жидкости. При этом используется ультразвуковой излучатель внутри как главный источник энергии. Ультразвук воздействует на загрязнения на плате, заставляя их «отсоединяться от поверхности платы и переходить в раствор». Метод один из самых чистых по отмывке, но требует несколько этапов промывки и, как следствие, несколько камер (одна для УЗ отмывки, другая для ополаскивания, третья для сушки).

Для процесса отмывки используются деионизованная вода, растворители и концентраты или готовые растворы отмывочных жидкостей. Соответственно, отмывка плат может происходить в водной среде (в основном на этапе ополаскивания), либо в растворах.
Жидкости также могут классифицироваться по химическому составу: органические, кислотные, щелочные.
Качество отмывки контролируют в основном следующими способами

Визуально по внешнему виду поверхности;
Остаточное поверхностное сопротивление печатной платы (при большом количестве ионизированных остатков сопротивление будет меньше, чем обычно);
Ионографами — приборами, измеряющими сопротивление смываемого раствора с платы при ополаскивании. Если плата недостаточно чистая, то с ее поверхности будут смываться ионы загрязнений, которые будут влиять на сниженеи сопротивления раствора.

Оборудование для отмывки печатных плат отличается по своему конструктивному исполнению и типу отмывки, которые рассмотрены ранее. По расположению отмываемых печатных плат конструкции могут быть рамочной или корзинной загрузкой.

Рамочная машина

Корзинная машина

Для корзинной загрузки характерна большая вместимость плат в один цикл,а также простота загрузки, но при этом имеет место теневой эффект (когда часть поверхности одной платы закрывает другую). В случае рамочной машины загрузка чуть более сложная, но снижается теневой эффект, а вместимость загрузки можно частично скомпенсировать наличием Ш-образного распылителя между рядами плат.
При выборе оборудования для отмывки проводите предварительные расчеты производительности и соответствия времени цикла, а также подбирайте отмывочные жидкости, наиболее подходящие Вашему процессу.