В задаче отмывки технически сложных изделий множество переменных и всего пара данных, на которые можно опереться, - это использованные в изделии электронные компоненты и паяльные материалы (будем считать, что изделие уже смонтировано).
Целью процесса отмывки является растворение загрязнений в растворе моющего средства максимально щадящим и при этом эффективным способом. Результат отмывки конкретного изделия, помимо правильного подбора технического моющего средства, зависит от его концентрации, способа агитации, времени воздействия и температуры отмывочной жидкости, а также совокупности этих факторов.
Необходимо помнить, что помимо химических, моющие средства имеют физические параметры, такие как плотность жидкости, поверхностное натяжение и т.д. Поэтому обычно производители отмывочных жидкостей указывают, какой способ агитации является наиболее предпочтительным и эффективным. В данной статье мы разберем, какие технологии физического воздействия на загрязнения в водных и полуводных процессах предлагают современные производители оборудования для отмывки печатных плат, микросборок, трафаретов и других высокотехнологичных изделий.
Ручная отмывка
Самый простой и очевидный способ отмывки – это отмывка вручную. Такая отмывка имеет место на мелкосерийном производстве, в сервисных центрах, в бытовых целях, т.е. там, где не требуется высокая производительность и не подразумеваются большие объемы. Для данного метода не нужно специальное оборудование, и он вполне применим для единичных случаев, несложных загрязнений и изделий простых форм.
При этом, конечно, данный вид отмывки не является профессиональным. Результат ее в основном зависит от квалифицированности и усердности персонала. Плюс ее сложно применить в случаях, когда необходимо поддерживать температуру отмывочной жидкости. И она практически бесполезна в изделиях с низкопосаженными компонентами.
Ультразвук
Ультразвуковая отмывка на данный момент является наиболее современным, высокотехнологичным и эффективным способом удаления загрязнений с поверхности изделий радиоэлектронной промышленности. Метод реализован в ультразвуковых ваннах и многофункциональных комплексах.
Принцип действия ультразвукового оборудования основан на процессе «кавитации». Генератор издает высокочастотные колебания 20-45 Гц, которые создают в емкости с отмывочной жидкостью кавитационные пузырьки. Эти пузырьки взрываются в объеме моющего раствора, создают мощные ударные волны и на границе с очищаемой поверхностью «выбивают» из нее загрязнения.
Преимуществом ультразвуковой отмывки является проникновение моющего средства в труднодоступные места отмываемого объекта. Кроме того, регулировка частоты, температуры очищающего раствора и времени воздействия в ультразвуковом оборудовании создают широкое поле для экспериментов. Однако обратной стороной эффективности ультразвука является агрессивность метода. К сожалению, не все поверхности устойчивы к его воздействию.
На сегодняшний день в связи с экономическими санкциями большинство западных производителей УЗ оборудования ушли с российского рынка. Поэтому выбор отмывочного ультразвукового оборудования стоит между российскими и китайскими производителями. Плюсом «китайцев» является цена. Плюсом ванн, изготовленных в РФ, - более высокое качество, возможность гарантийного и постгарантийного обслуживания, разработка эксклюзивного оборудования под цели заказчика.
Одна из отечественных марок профессионального оборудования для отмывки – ХимСоник, с локализацией производства в Москве. Производитель выпускает ультразвуковые ванны, комплексы, излучатели погружного типа для «озвучивания» емкостей заказчика, а также технические моющие средства для разных видов загрязнений, совместимые с ультразвуковым оборудованием.
ХимСоник - это ванны нового поколения с цифровым управлением. В них реализованы функции Sweep (качение частоты), Degas (быстрая дегазация), Pulse (повышенная мощность ультразвука), имеется возможность программирования и автоматической подстройки частоты в процессе отмывки. Еще одной особенностью ванн ХимСоник является сварная емкость и усиленный корпус, что обеспечивает долгую бесперебойную работу прибора.
Возможны разработка и изготовление ультразвукового оборудования под конкретные задачи, а также включение в отмывочный комплекс дополнительных видов агитации. Значительным преимуществом является возможность проведения испытаний по отмывке конкретного изделия с подбором моющих средств и оптимальной технологии.
Струйная отмывка: струи в воздухе и струи в объеме жидкости
Струйная отмывка осуществляется путем распыления растворов моющих средств на объект отмывки посредством форсунок. Благодаря своей эффективности струйная отмывка получила распространение в автоматизированных комплексах, которые применяются на среднесерийном и массовом производстве. Такая отмывка имеет две разновидности в зависимости от наличия отмывочной жидкости в камере, в которой происходит распыление.
В первом случае распыление происходит в объеме воздуха. Соответственно, список применяемых средств для данного вида отмывки ограничен взрыво- и пожаробезопасными жидкостями. Данный вид отмывки может также с успехом использоваться для ополаскивания.
В случае распыления струй в уже готовый раствор моющего средства с погруженным в него объектом отмывки мы говорим о струйной отмывке в объеме жидкости. Преимуществом перед первым вариантом является возможность использовать для отмывки в том числе пожароопасные жидкости (спирт, бензин, ацетон).
Рынок струйного оборудования для отмывки в воздухе и в жидкости достаточно широк. Но существует российская разработка, которая на данный момент не имеет аналогов в мире - это технология «струи в вакууме».
Струи в вакууме
Струи в вакууме - усовершенствованная технология струйной отмывки. Однако, вместо воздуха (как в технологии «струи в воздухе») или моющего раствора («струи в объеме жидкости») в камере искусственно создается вакуум, т.е. разрежение, параметры которого можно регулировать. Моющее средство с помощью форсунок распыляется на изделие, а далее воздух «вытягивается» из камеры вместе с растворенными загрязнениями. Технология разработана и протестирована НПП ПРОТОН (г. Москва) и реализована в установке струйной отмывки УСОТП-1, которая, помимо струй в вакууме, позволяет распылять струи в воздухе, а также имеет паровую фазу отмывки. Вакуум исключительно полезен еще и при сушке изделий: как и в случае с растворенными загрязнениями, он позволяет вытягивать оставшуюся жидкость из самых труднодоступных мест изделия.
Центрифугирование
Процесс центрифугирования, как и в случае струйной отмывки, заключается в механическом и химическом воздействии струй отмывочной жидкости на отмываемое изделие. Особенностью является то, что направление струй в камере определяется действием центробежной силы. Отмываемые изделия при этом крепятся на специальной оснастке по направлению от центра барабана к периферии. Существенным минусом данного вида агитации является большая зависимость эффективности отмывки от формы и конструкции отмываемого изделия. Поскольку в большинстве центрифуг поток струй направлен из центра, то высота компонентов изделия должна увеличиваться к периферии. Не так много изделий соответствуют данным условиям, что и делает данный метод применимым для ограниченного количества изделий.
Барботаж
Барботаж – это процесс подачи газа (как правило, сжатого воздуха) в жидкость через специальные отверстия в трубках, подведенных к емкости. Барботаж редко используется как самостоятельный вид агитации в виду его низкой эффективности, при этом достаточно распространен на этапе ополаскивания от моющих средств. За счет активного перемешивания жидкости происходит быстрое и качественное вымывание растворенных загрязнений.
Многие производители оснащают системой барботажа ультразвуковые отмывочные комплексы либо встраивают ее прямо в корпус ультразвуковых ванн. Данный функционал, помимо полоскания, может быть применен как щадящий метод отмывки хрупких структур при условии выбора низкопенного моющего средства.
При этом надо понимать, что и как средство ополаскивания барботаж не идеален, так как отмываемые им частицы загрязненного раствора остаются в объеме жидкости. Например, в ваннах ХимСоник заказчикам предлагается комбинированный метод полоскания. После цикла барботажа вода отводится в бак, а финишное полоскание изделия происходит струями в воздухе, через форсунки, расположенные вдоль крышки ванны.
Азеотропы в парофазном процессе отмывки
Все вышеперечисленные технологии отмывки основаны на водных и полуводных процессах. Однако бывают электронные компоненты, для которых воздействие воды недопустимо. В этом случае оптимальным решением является отмывка азеотропными веществами в парофазном процессе автоматизированного комплекса, с поддержанием температуры и давления насыщенного пара.
Данная технология реализована и «обкатана» в России производителем оборудования для отмывки НПП «ПРОТОН» в установке струйной отмывки в вакууме УСОТП-1, в кооперации с производителем технологических материалов для сборочных процессов и монтажа электронных устройств ООО «Изагри Флакс», которое разработало азеотропное средство ОФ-3.
Особенностью азеотропных смесей является сохранение пропорции жидкостей, из которых они состоят, при испарении. Вследствие низкого поверхностного натяжения пары азеотропных средств проникают во все пазухи и капилляры, под низкопрофильные компоненты, вытесняя загрязнения. Данный эффект многократно усиливается благодаря наличию в установке струйной отмывки УСОТП-1 возможности создавать вакуум внутри камеры. Кроме того, эта же функция позволяет создать разрежение до 0,2 атм., при котором парообразование азеотропных веществ происходит уже при температуре 40 градусов. Таким образом, технология применима даже для теплочувствительных элементов.
Технология позволяет удалить остатки различных видов флюсов, преимущественно неионные загрязнения, канифольсодержащие паяльные и безотмывочные материалы.
Вместо заключения
В своем оборудовании для профессиональной отмывки мы совмещаем несколько типов агитации, тем самым расширяя их функционал и делая универсальными. Однако само по себе оборудование совершенно бесполезно без наличия работающей технологии. К сожалению, часто в своей практике мы сталкиваемся с ситуациями, когда при наличии дорогостоящего оборудования персонал занимается отмывкой кустарным способом из-за того, что на этапе проектной документации были учтены не все факторы. Выбор моющего средства, типа его агитации, подбор оборудования с последующим налаживанием технологического процесса под конкретное изделие, да и техническое обслуживание самого оборудования – трудоемкий и ответственный производственный процесс, который на самом деле лучше доверить профессионалам.
ООО "ПРОТЕХ" специализируется на решении широкого спектра задач в сфере радиоэлектроники, стоящих перед российскими предприятиями. Мы готовы как подобрать для Вас оптимальную позицию оборудования, так и разработать эксклюзивную систему отмывки, которая позволит отмывать изделия быстро и качественно!