Отмывка печатных плат

За прошедшие годы уже не раз поднималась тема про отмывку электронных печатных узлов, и существует ряд причин, по которым производители отмывают платы это могут быть как косметические причины, так и необходимость очистки от флюса после пайки  или  перед нанесением конформного покрытия. Вопреки всем исследованиям и разработкам, которые уже были проведены, процесс отмывки до сих пор требует совершенствования, так как до сих пор остаются проблемные области в  этой технологии.

Более того, высокий темп развития технологии производства печатных плат заставляет производителей отмывочного оборудования постоянно совершенствовать свою  продукцию. К проблемам, c которыми сталкивается производитель при принятии решения о внедрении отмывки в технологический процесс можно отнести:

• Поддержание имеющейся скорости производства
• Подбор химикатов и решение проблем их утилизации
• Универсальность и экономичность производственного оборудования

В прошлом, варианты систем отмывки сводились либо к высокопроизводительной встраиваемой в линию машине, либо к малообъемной отмывочной установке. Давайте пока забудем о различиях в используемой при этом химии, так как это свой собственный отдельный мир. Встраиваемые в линию системы обычно являлись огромными водными машинами, которые были очень дорогостоящими  в приобретении и эксплуатации, но зато в большинстве случаев они были способны поддерживать высокий производственный темп.

Отмывка печатных плат в серийном производстве требовала много производственных площадей и финансовых вложений. Со временем объемы производства не упали, однако производители стали более внимательно относиться к расходам как в отношении стоимости самого оборудования, так и в отношении занимаемого им места. В результате такого подхода все большую популярность стали приобретать установки,в которых отмывка продукции производится партиями. Такое оборудование позволяет работать с высоким объемом продукции, оставаясь при этом компактными и недорогим.

В настоящий момент, если производитель занимается контрактным производством (CEM-производитель), то отмывочные системы становятся для него неотъемлемой частью парка оборудования, гарантирующего его готовность к выполнению любого заказа заказчика. Тот же принцип можно применить и к установкам рентгеновского контроля. Все это означает, что CEM-производитель должен быть способен удовлетворить все пожелания заказчика, не забывая при этом о расходах на эксплуатацию своих машин. Для того что бы производство было рентабельным, необходимо учитывать абсолютно все расходы при производстве заказа и постоянно искать способы их уменьшения. 

Те же правила действуют и для производителей РЭА (собственной продукции) или OEM-производителя, ОЕМ-производители также вынуждены искать экономически оправданное решение для своего производства. Все вышеизложенное конечно не означает, что большие встраиваемые в линию отмывочные системы уходят в прошлое, просто они становятся все менее предпочтительными при выборе типа установки. Тем не менее, необходимость высокоскоростной отмывки печатных плат никуда не исчезает. Если у предприятия все-таки есть возможность отмывать изделия, не снижая производственный темп, то почему бы этого не делать?

Kolb Cleaning Systems уже на протяжении многих лет  разрабатывает машины для всевозможных вариантов отмывки печатных плат, также как и химические растворы для них. В процессе разработки инженеры Kolb постоянно анализируют отзывы Заказчиков для повышения качества систем отмывки.

Инженеры Kolb долго работали на решением проблемы создания экономичной версии  высокоскоростной системы отмывки печатных плат , в результате чего появились отмывочные машины с групповой загрузкой плат модели PSB600/500, способные отмывать платы со скоростью около 10 секунд на 1 одну плату евро стандарта, при общей вместимости установки в 8.6 м².  При этом установки остаются достаточно компактными и занимают всего  порядка двух квадратных метров производственной площади, включая пространство, необходимое для проведения технического обслуживания.

Рис. 1 Примеры различного расположения изделий в установке отмывки при групповой загрузке

Очевидно, что эксплуатационные расходы при отмывке зависят от множества факторов, таких как выбор отмывочной химии,расход деионизированной воды, уровень загрязнения продукции и др., но одной из важнейших задач инженеров Kolb было создание машины с минимальным потреблением электроэнергии. В любой отмывочной машине энергия в основном расходуется на работу электродвигателей, насосов, сушки и очистителей воды, в случае если последняя необходима.

Прочие факторы - такие как работа элементов управления и датчиков, тоже потребляют энергию, но эта величина крайне мала и для всех машин является примерно одинаковой. Ключевые факторы энергопотребления – это работа двигателей, насосов и устройств сушки. Kolb разработал системы отмывки, потребляющие примерно 2.3 кВт энергии за один цикл.

Для достижения низкой стоимости эксплуатации, система отмывки должна сочетать в себе все вышеупомянутые качества. Производство таких устройств как мобильный телефон обычно имеет темп 15 секунд на одну единицу продукции, и установка отмывки должна соответствовать данному параметру. Одна плата евро стандарта за десять секунд – это скорость соответствующая производству сложной бытовой и промышленной аппаратуры и идеально подходит для него. И хотя данные машины с групповой загрузкой, как следует из названия, не предназначены для встраивания в линию, в силу особенностей конструкции, но они могут и должны работать вместе с ней.

При этом такое оборудование, естественно, должно быть способно не отставать от уже имеющегося производственного темпа. Установки Kolb с групповой загрузкой являются очень гибкими, позволяя отмыть продукт любого размера и формы тогда, когда это будет необходимо. Нет  нужды в корректировке ширины конвейера, благодаря чему сразу за партией Евро-плат можно загружать партию плат любого другого типа. 

Если Вам необходимо отмывать миллионы единиц одинаковой продукции и Вы готовы к существенным затратам, тогда возможно конвейерная машина все еще отличный выбор для Вас. Однако такое встречается крайне редко, и именно поэтому машины с групповой загрузкой являются наиболее удобными и идеально подходят для предприятий занимающихся контрактным производством.

Рис. 2 В загрузочных поддонах установок kolb можно одновременно размещать продукцию как одного так и нескольких видов.

В наше время все больше и больше продукции покрывается слоем влагозащитного лака. Дискуссии на тему отмывать илинет, плату перед нанесением такого покрытия ведутся уже давно.Разработки Kolb упростили принятие решения. Вместо того чтобы смирится с риском того, что плата может иметь загрязнение перед нанесением конформного покрытия, мы можем просто отмыть её в ходе технологического этапа, стоимость которого ничтожна.

При пайке таких компонентов как BGA, Flip-Chip или низкопрофильных компонентов особенно остро стоит проблема удаления остатков флюса. Остатки припоя могут оставаться на платах, причем зачастую его трудно заметить. Именно поэтому системы отмывки, способные справится с вышеупомянутыми проблемами давно стали обязательным оборудованием для большинства производителей.  

Хотя сейчас  тестеры с матрицами щупов используются гораздо реже, чем 20 лет назад, они до сих пор используются многими компаниями. Большинство производителей убедились, что одной из немаловажных статей расходов на тестирование являетсязамена вышедших из строя щупов. Наличие остатков флюса и другие загрязнения существенно влияют на их срок службы. Поэтому, отмывка изделий является реальной возможностью уменьшить расходы на этапе электроконтроля.

Немаловажной проблемой в технологии процесса отмывки является вопрос о подборе отмывочного раствора. Для решения этой проблемы необходимо учитывать не только способность выбранного средства отмыть изделие в соответствии с заданными требованиями, но и такие факторы как:

• Совместимость отмывочной жидкости и используемого оборудования
• Безопасность использования отмывочного раствора
• Затраты на использование и утилизацию отмывочных химикатов.

Причем к затратам следует относить не только стоимость литра отмывочного средства, но и средний расход его на одну партию.Последний показатель на прямую зависит от свойств самой жидкости,вида отмывочной машины (тут опять же выигрывают машины групповой загрузки) и типа загрязнения. Именно поэтому то, насколько правильно подобран отмывочный раствор играет крайне важную роль как на конечном результате так и на стоимости всего процесса отмывки.

Таким образом получается, что для того, что бы затраты на химию были минимальны, нам необходимо выбрать жидкость, которая не просто бы очищала изделие, но делала бы это быстрее и качественнее остальных, на имеющемся оборудовании. Это означает, что при внедрении этапа отмывки в технологический процесс изготовления электронного узла, недостаточно просто подобрать машину, а потом выбрать отмывочную жидкость.

Необходимо выработать комплексное решение, которое обеспечивает выполнение требований технического задания и при этом требует минимальных затрат как финансовых, так и трудовых. Найти  такое решение не всегда бывает просто, особенно если поставщиком отмывочной химии является одно предприятие, а производителем отмывочных машин – другое.

Намного лучше, эффективнее и надежнее когда такое решение может предложить один   поставщик, который в ответ на запрос может сказать: «При использовании данных паяльных материалов с отмывкой Вашего изделия лучше всего справится такой-то отмывочный раствор. И при работе на выбранной установке расход этой жидкости будет составлять такую-то величину». При таком подходе заказчик точно знает, за что он платит деньги и может спрогнозировать свои затраты на отмывочную химию.

Kolb одна из немногих фирм в мире, котораяпомимо разработки и производства отмывочного оборудования также производит растворы для отмывки. Естественно это вовсе не означает, что отмывочные средства Kolb нельзя использовать в установках других фирм, а оборудование Kolb не будет работать с химией другого производителя. Более того, благодаря тому, что все отмывочные растворы Kolb выполнены на водной основе, они достаточно универсальны, взрывобезопасны и не требуют каких-то специальных средств утилизации.

Их использование в целом обходится дешевле, чем использование спиртовых растворителей, при этом по очищающим способностям жидкости Kolb не уступают последним. Для достижения максимального результата специалистами фирмы Kolb, было разработано великое множество различных видов растворов для отмывки, позволяющих Производителю подобрать наиболее подходящий для его нужд вариант. Что опять же вовсе не означает, что ту или иную жидкость можно использовать только под определенное изделие и никакое больше.

Низкая эксплуатационная стоимость и высокая скорость отмывки машин Kolb позволяет выгодно отмывать даже ту продукцию, отмывка которой на других машинах просто нерентабельна.  Таким образом, добавочная стоимость на отмывку изделия измеряется настолько малым значением, что практически не влияет на конечную цену для заказчика.

Зачастую говорят, что чем меньше этапов в технологическом процессе, тем меньше вероятность возникновения брака. Это всегда будет правдой. Однако сейчас это можно попытаться оспорить.

Отмывка печатных плат – это еще один этап технологического процесса, в котором возможны свои проблемы, однако в целом отмывка делает процесс более надежным. Так что же является источником риска в данном случае? Проследить причины брака и сравнить их относительно легко. Но самый простой способ решить вопрос о необходимости отмывки – сравнить качество производства «с отмывкой» и «без нее» и понять, где больше плюсов.

Сейчас существуют сотни вариантов технологических процессов изготовления электронных узлов, однако необходимость внедрения в них отмывку очевидна. Отмывка изделия – неотъемлемая часть качественного производства