Čištění elektronických sestav před lakováním

V dnešní době se často setkáváme s otázkou, jak zajistit adekvátní ochranu elektronické sestavy před vnějšími negativními klimatickými vlivy. Většina výrobců spoléhá na to, že hotové desky stačí opatřit ochrannou vrstvou doporučeného laku, která je bezpečně ochrání alespoň po dobu garantované záruky. Tím je sice splněna nezbytná podmínka, nicméně se můžeme ptát, zda je taková ochrana adekvátní i z dlouhodobého hlediska.

Obr. 1 Růst dendritů pod povrchem ochranné lakované vrstvy u neumyté desky

S jistotou odpovědět na tuto otázku nedokáže zřejmě asi nikdo a existují pro to dva hlavní důvody:

• Zbytky tavidel na deskách mají kyselý charakter, přestože se jedná o bezoplachová „No clean“ tavidla. V praxi to znamená, že za určitých podmínek mohou tyto zbytky představovat riziko vzniku elektromigrace iontů a vzniku svodů na povrchu sestavy.
• Paropropustnost lakované vrstvy, resp. omezená odolnost vůči prostupu vodních par (volným molekulám H2O ze vzduchu, nikoli vodě v kapalném skupenství).

Obr. 2 Špatné zalakování (nesmočení povrchu desky) pod pouzdrem součástky

Pokud tedy zůstanou zbytky tavidla na povrchu plošného spoje, byť uzavřené pod vrstvou ochranného laku, bude zde stále existovat potenciální riziko selhání funkce sestavy.

Obr. 3 Delaminace – separace vrstvy laku od povrchu desky plošného spoje

Proč je otázka lakování v dnešní době tak aktuální? Prvním faktorem je především neustále se zvyšující integrace součástek ve snaze dosáhnout co největší poměr výkonu výrobku vzhledem k jeho objemu. To s sebou přináší neustále se zkracující izolační vzdálenosti mezi jednotlivými vývody součástek, a tím vyšší nároky na ochranu sestavy před vnějšími negativními vlivy, jako je vzdušná vlhkost a střídání teplot. Druhým faktorem je potom rostoucí podíl elektroniky v prostředcích, na které jsou kladeny vysoké nároky na spolehlivost. Jedná se především o automobilový, letecký, telekomunikační, lékařský a v neposlední řadě také zbrojní průmysl, kde se všude můžeme často setkat s lakováním.

Pokud máme výrobek, o kterém již předem víme, že bude provozován ve venkovním prostředí, a potřebujeme u něj zajistit maximální dlouhodobou ochranu, je zapotřebí jej nejen opatřit ochrannou vrstvou laku, ale také z něj nejdříve odstranit zbytky tavidla po pájení. Kromě této úlohy má vyčištění povrchu plošného spoje zároveň pozitivní vliv na kvalitu samotného lakování. Jde především o:

• lepší roztékavost laku po povrchu desky a zatékání mezi vývody součástek (důležité především u používání tzv. bezrozpouštědlových laků),
• vyšší přilnavost (adhezi) laku k povrchu desky,
• prevenci před popraskáním ochranné lakované vrstvy v důsledku střídání teplot.

V současné době již existuje několik jednoduchých a rychlých analytických metod, jak zjistit, zda povrch desky je skutečně čistý. Stejně tak již existují doporučená kritéria na čistotu povrchu, která by měla být před lakováním splněna.

Kvalitního vyčištění povrchu od zbytků tavidel lze velmi dobře dosáhnout jen s pomocí strojního čištění, zejména pokud jsou na deskách součástky s malou roztečí vývodů 0,5 mm a méně. Zároveň je tak možné odstranit i zbytky tavidel, které jsou přítomné pod pouzdry čipových součástek a složitých integrovaných pouzder typu BGA, CSP nebo QFN, což u ručního čištění není prakticky možné.

Naše společnost PBT Rožnov p. R., s. r. o., se už od svého počátku, od roku 1992, zabývá výrobou a vývojem mycích strojů pro elektrotechnický průmysl a je schopna na tomto poli nabídnout adekvátní standardní, případně i zákaznické řešení dle požadavků zákazníka.

Z našeho sortimentu můžeme nabídnout:

• jednokomorové plně automatické ostřikové myčky,
• vícevanové ultrazvukové myčky s možností automatizace přenosu košů,
• velkokapacitní mycí linky.

U citlivých elektronických sestav je potřeba zajistit maximální kvalitu čištění nejen s ohledem na optickou, ale také na iontovou čistotu povrchu. Proto by měl tento proces vždy zahrnovat alespoň tři, nejlépe čtyři kroky čištění: mytí mycím roztokem, hrubý oplach v pitné vodě, čistý oplach v deionizované vodě a sušení. Z ostřikových jednokomorových zařízení, která jsou v poslední době nejvíce žádána, bychom rádi představili mycí zařízení Super SWASH, které je předně určeno pro mytí elektronických sestav a šablon od zbytků tavidel. Mezi specifické vlastnosti této myčky patří vertikální uspořádání postřikových a vzduchových trysek, které poskytuje velmi efektivní a zcela rovnoměrné čištění a sušení celé pracovní plochy.

Obr. 4 Mycí zařízení Super SWASH

Charakteristické znaky myčky:

• Nízká spotřeba čisticího prostředku (vzduchový nůž stahuje kapky z mytých sestav zpět do zásobníku myčky)
• Plně uzavřený integrovaný provoz deionizované vody s měřením vodivosti a adaptivním řízením doby cyklu
• Snadná optimalizace a sledovatelnost čisticího procesu prostřednictvím předního okna a osvětlené zadní stěny
• Programovatelný rozsah oblasti čištění, oplachování a sušení
• Ergonomický design pro snazší obsluhu (jednoduché zakládání DPS bez nutnosti vytahování rámu z myčky)
• Dvoustupňový oplach (hrubý oplach v pitné vodě a čistý oplach v deionizované vodě)
• Řízení všech parametrů přes PC pomocí dotykového displeje
• Plně programovatelný proces s ochranným heslem a knihovnou programů
• Logování dat všech parametrů procesu včetně možnosti měření koncentrace
• Možná plná sledovatelnost procesu s propojením se čtečkou čárového kódu

www.pbt.cz