Tisztán, működőképesen

Megbízhatóbb elektronikai alkatrészek

2013. augusztus 01., csütörtök, 18:40

Címkék: elektronikai ipar felülettechnika felülettisztítás gyártás parts2clean plazma szén-dioxidos tisztítás

A megbízhatóság és miniatürizálás iránti folyamatosan növekvő igény, és nem utolsó sorban a tisztítás nélküli eljárásokkal készített elektronikai alkatrészek egyre növekvő számban előforduló meghibásodásai együttesen vezettek odáig, hogy az elektronikai gyártóiparban ismét központi kérdéssé váljon a tisztítás. Az iparág számos megoldási lehetőséget kínál az optimális tisztítási eljárás megválasztására.

 
A No Clean folyasztószerek és lágyforrasztó paszták fejlesztése elvonta a figyelmet az alkatrészek tisztításáról az elektronikai gyártóiparban. A legtöbb, nem kritikus légköri környezetben használt alkatrész esetében ez többnyire nem is jelent problémát. Kedvezőtlen (például párás vagy ingadozó hőmérsékletű) környezetben történő felhasználás esetén azonban a tisztítás nélküli eljárás során felvitt védőréteg fokozatosan erodálódhat – ennek során a felszabaduló ionizáló anyagok elősegítik az elektromigrációt és a dendrites növekedést. Ez leginkább az alkatrészek alatti szűk résekben és a kötések, illetve egyéb érintkező felületek között fordul elő.
 
Az elektronikai alkatrészek megbízhatósága és hosszabb élettartama iránt mutatkozó,
folyamatosan növekvő igény ismét a középpontba állította a tisztítási eljárásokat
az elektronikai gyártóiparban
 

Növekvő igény a felületi tisztaság iránt

A fent említettek mellett a védőbevonatok (konform bevonatok), a progresszív miniatürizálás, a mikrohuzalkötések, és az egyre inkább használt nagyfeszültségű alkatrészek mind magas fokú felületi tisztaságért kiáltanak. Másik szempont a problémákat okozó, ólommentes, nagyobb arányban folyasztószert és még agresszívabb aktivátorokat tartalmazó forrasztóanyagok. Az elektronikai alkatrészek tisztítása a veszélyes szennyező anyagok eltávolítását is magában foglalja, mint amilyenek a folyasztószerek, a forrasztóanyagok és a ragasztók maradványai, továbbá a korábbi gyártási fázisok során visszamaradt por és egyéb szennyeződések.
 
A nem gyúlékony hidrofluor-éterek (HFE) használatával megbízható módon és jó
eredménnyel távolíthatók el a folyasztószer-maradványok
 

A megfelelő tisztítószer kiválasztása

A tisztítási eljárás során a gazdaságosság és hatékonyság eléréséhez kulcsfontosságú tényező a megfelelő tisztítószer kiválasztása. Ennek szempontjai között szerepel az eltávolítandó szennyeződések természete és mennyisége, valamint az alkatrész anyaga. Az elektronikai gyártóiparban jelenleg használt tisztítószerek között találhatók oldószerek, alkáli felületaktív anyagokat tartalmazó, vízalapú tisztítószerek és szintén vízalapú, de tenzidmentes tisztítószerek. Az elektronikai iparban leginkább a halogénmentes szénhidrogén tartalmú oldószerek, módosított alkoholok és hidrofluor-éterek (HFE) használata jellemző. A hidrofluor-éterek a korábban inkább használt klórfluorkarbonok alternatívájaként jelentek meg, miután ezeknek a gyártását az ózonpajzsot károsító hatásuk miatt nagyjából 20 évvel ezelőtt megszüntették. A nem gyúlékony hidrofluor-éterek a klór-fluorkarbonokhoz hasonló jellemzőkkel rendelkeznek, ám az ózonrétegre nincsenek kedvezőtlen hatással, nem maradnak meg a légkörben, és jelentéktelen mértékben okoznak csak üvegházhatást. Fizikai tulajdonságaik ugyanakkor megfelelnek az elektronikai iparban szükséges tisztítási igényeknek, ilyenek például a viszonylag nagy sűrűség, az alacsony viszkozitás és az alacsony felületi feszültség. Az ilyen oldószerek használata a monoszolvens, koszolvens és biszolvens rendszerekben történik.
 
 
Az elektronikai és félvezető gyártóiparban széles körben alkalmazott tisztítási eljárás az ultrahangos
technológia. A tisztító hanghullámokat oldószerekkel és vízalapú tisztítószerekkel együtt használják
 
A monoszolvens rendszerre általában tiszta HFE vagy azeotróp – két vagy több összetevő keveréke, melyeknek párolgás közben nem változik kémiai összetételük – használata a jellemző. Ilyen rendszert enyhén szennyezett felületek tisztítására használnak, mint például a könnyű olajok, halogén vegyületek, oldószermaradványok, por és egyéb szemcsék. A koszolvens rendszerben HFE és oldásgyorsítóként kevésbé illékony szerves oldószerek kombinációját alkalmazzák. Az oldásgyorsító eltávolítja a szennyeződéseket a munkadarab felületéről, a HFE pedig az oldószert a szennyeződésekkel együtt leöblíti az alkatrészektől. A koszolvens eljárással történő tisztítás rendkívül sokoldalú, és a legmakacsabb szennyeződésekkel is felveszi a harcot, mint amilyenek a nehézolajok, zsírok, gyanta, NC folyasztószer, ragasztó és  melegragasztó maradványai. A kevésbé illékony oldószerek választéka lehetővé teszi az anyag-kompatibilitás tesztelését. A koszolvens és biszolvens rendszer leginkább abban tér el egymástól, hogy a koszolvens rendszerben az oldószer és az öblítőszer összekeveredik, míg a biszolvens rendszer ezeket külön kezeli.
 
A vizes alapú tisztítás általában több mosó- és öblítőkádból álló rendszerekben történik
 

Folyamatoptimalizálás a gyártástechnológiához alkalmazkodva

A hatékony és ismételhető tisztítás alapvetően megkívánja a tisztítószer és a gyártástechnológia összehangolását. Ezért áll rendelkezésre sokféle különböző tisztító rendszer, mint például az ultrahangos vagy emelt nyomású folyadékelárasztással működő kádak, illetve a szemcseszóró berendezések. Az oldószerek felhasználása mindig zárt rendszerű tisztító berendezésekben történik. Az oldószer vagy vizes alapú tisztítószer felhasználással történő ultrahangos tisztítás széles körben alkalmazható az elektronikai gyártóiparban. A tisztítószer mellett a tisztítóhatást befolyásoló másik tényező az ultrahang-generátorból érkező elektromos jelek gyakorisága, ami a rendszer oszcillálóját hanghullámokká alakítja a folyadékfürdőben. Általánosságban elmondható, hogy minél alacsonyabb az elektromos jel frekvenciája, annál több energiát szabadítanak fel a hanghullámok. Léteznek többfrekvenciás rendszerek is, amelyek lehetővé teszik a különböző frekvenciák segítségével tisztítandó darabok akusztikus besugárzását, a tisztítószer és az ultrahang-frekvencia optimális aránya a berendezés vagy a tisztítószer beszállítója által végzett próbatisztításokkal állapítható meg. A tisztító berendezés megválasztásánál kulcsfontosságú kérdések: Milyen átfolyási mennyiséget kell kezelni? Mekkora hely áll rendelkezésre a  berendezés számára? A tisztítási folyamat hogyan integrálható bele a termelési láncba?
 
A CO2 hószóró technika lehetővé teszi a hártyák és szemcsés szennyeződések száraz, valamint
kíméletes eltávolítását például a huzalkötések körül. Ez a tisztítási eljárás egyszerűen
automatizálható, ami lehetővé teszi a folyamat integrálását a bekötést végző rendszerbe
 

Szén-dioxidos száraz alternatívák

A sűrített szén-dioxiddal történő tisztítás kiegészítője lehet a nedves, vegyszeres eljárásnak. A „sűrített széndioxid” kifejezés a nyomás alatt folyékony halmazállapotúvá (azaz szuperkritikus állapotúvá) alakított széndioxidra utal, ebben a formában kiváló jellemzőkkel bír, amelyek számos nem poláris szennyeződés oldószerévé teszik, mint például a zsír és az olajok. A szuperkritikus CO2 alacsony viszkozitású és alacsony a felületi feszültsége, aminek eredményeképpen fokozott hatékonysággal képes beszivárogni a résekbe. Ennek köszönhetően lehetővé teszi az igen bonyolult mértani kialakítású alkatrészek, apró furatok vagy akár a legkisebb hézagok tisztítását is. Az elektronikai gyártóiparban ez a technológia teszi lehetővé az olyan darabok tisztítását is, mint a komplett nyomtatott áramkörök és részegységek, eltávolítja a folyasztószer-maradványokat, és megtisztítja az olajoktól és zsíroktól a fémalkatrészeket, például az érintkezőket. Teszi mindezt a környezetbarát, száraz és maradványmentes eljárással szemben támasztott követelményeknek megfelelve. A folyékony szén-dioxidot szárazjeges tisztításhoz is használják – ebben az esetben apró hókristályok formájában. A kémiai, termikus és mechanikus jellemzők ilyen kombinációjával a nem mérgező és nem gyúlékony hókristályokká alakult CO2 maradéktalanul eltávolítja a felületi oxidrétegeket és az apró szemcséjű szennyeződéseket, de szelektív módon is alkalmazható olyan funkcionális területeken, mint a ponthegesztések. Mivel ez egy száraz tisztítási folyamat, és nem igényel utólagos szárítást, kevesebb energiafelhasználással is jár. Ezt az eljárást a legkülönbözőbb területeken alkalmazzák az elektronikai gyártóiparban, többek között a kötések előkészítése során, nyomtatott áramkörök, illetve transzferfóliás nyomtatott áramkörök készítése során, fém-szigetelő-félvezetők (MIS) gyártásában, amely lehetőséget kínál a testre szabott és megbízható manuális vagy teljesen automatizált tisztításra.
 
A plazmatisztítás segítségével hatékonyan végezhető el
a különböző anyagú elektronikai alkatrészek felületkezelése
 

Plazma: tisztítás a felhalmozódás 4. fázisában

A plazma, amelyet atomok, molekulák, ionok és szabad elektronok gázállapotú keveréke alkot, lehetővé teszi a különböző anyagú elektronikai alkatrészek hatékony felületkezelését, és ezzel egyidejűleg meg is tisztítja a szerves szennyeződésektől, mint az olaj és a zsír, ugyanakkor aktiválja a felületet. Ez a kettős funkció a folyamat során fellépő fizikai és kémiai reakciókon alapul. A kérdéses alkalmazástól függően kisnyomású plazmák vagy a gyártósorba integrálható kezelési technológiával előállítható, atmoszferikus nyomású plazmák állnak rendelkezésre. A kisnyomású plazmák használatával oxidáló és dezoxidáló folyamat is kivitelezhető. Az oxidáló plazma alkalmas a szerves szennyeződések, mint például az olaj-, zsír- és ragasztómaradványok forrasztást vagy kötést megelőző eltávolítására. A dezoxidáló plazma például a már meglévő kötések tökéletesítésére használható a galvanizált fémrétegek dezoxidálásával. Az atmoszferikus nyomású plazmával végzett felülettisztítás és aktiválás az elektronikai gyártóipar olyan fázisaiban jellemző, mint az áramköri lapok és félvezetők előnyomása, kötése vagy öntése, a fotoelektromos alkatrészek gyártása, illetve a huzalkötést megelőzően.
 
Doris Schulz
www.parts2clean.com

A cikk megjelent a FELÜLET című magazin 2013. májusi számában

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek