In den letzten Jahren ist in Europa der Anteil von Spritzreinigungsverfahren zunehmend angestiegen. Neben den genannten Inline- Reinigungsprozessen werden auf dem europäischen Markt Spritzreinigungsprozesse in Anlagen des Spülmaschinentyps gerade für kleinere Stückzahlen häufig eingesetzt. Hierbei stehen nicht nur die bekannten Vorteile wie eine kompakte, preisgünstige Anlagentechnik im Vordergrund, sondern auch die Flexibilität des Verfahrens.
Stefan Strixner, Zestron Europe, Ingolstadt
Das Reinigungsprinzip des Spülmaschinentyps (Bild 1) ist dem Konzept einer Haushaltsspülmaschine ähnlich und daher für den Anwender ein sehr eingängiges Verfahren. Natürlich sind die eingesetzten Materialien den Anforderungen einer industriellen Reinigungsanwendung angepasst. Darüber hinaus unterscheidet sich der Prozess in einer Industrieanlage dadurch, dass das eingesetzte Reinigungsmedium im Kreislauf geführt und so mehrfach verwendet wird. Die Spritzreinigung wie auch die nachfolgenden Spülschritte erfolgen schonend bei einem relativ niedrigen Druck.
Wie im Prozessschema (Bild 2) beschrieben, wird der Reiniger aus dem Medientank in die Reinigungsanlage gepumpt und dort auf die voreingestellte Betriebstemperatur erwärmt. Sobald die gewählte Arbeitstemperatur erreicht ist, beginnt der eigentliche Reinigungsvorgang über die per Programmierung festgelegte Zeit. Nach Ablauf der Reinigungszeit wird der Reiniger zurück in den Medientank gepumpt, wo er für die folgenden Reinigungsprozesse bereitsteht. Nach diversen Spülschritten, die mit enthärtetem oder VE-Wasser gefahren werden, erfolgt eine abschließende Warmlufttrocknung. Zusätzlich vorhandene Dosierkanäle erlauben bei Bedarf die Zugabe von Additiven, wie z. B. Inhibitoren oder Entschäumern. Eine Auswahl unterschiedlicher Warenkörbe ermöglicht außerdem die Reinigung verschiedenartigster Bauteilegeometrien und -größen.
Das optimale Reinigungssystem
Ein optimal auf diesen Anlagentyp abgestimmtes Reiniger-System ist das wasserbasierende Micro Phase Cleaning (MPC). Eine Besonderheit dieser patentierten Technologie ist, dass die Reiniger im Gegensatz zu den klassischen Tensidsystemen den aufgenommenen Schmutz nicht an ihre reinigungsaktiven Bestandteile binden. Die Microphasen nehmen die Verunreinigung nur temporär auf und geben sie dann wieder an die Filter ab, wodurch sie aus dem Reinigungsbad entfernt werden. Diese Technologie bietet folgende Vorteile:
- Es kommt bei der Aufbereitung nicht zur selektiven Verarmung aktiver Reinigerkomponenten.
- Der eingetragene Schmutz kann durch simple Badpflegemaßnahmen, wie z. B. eine Filtration, sehr einfach aus dem System entfernt werden
- In Folge werden deutlich längere Badstandzeiten im Vergleich zu Lösemittel- bzw. Tensidreinigern sowie geringere Prozesskosten erzielt.
MPC-Reiniger, wie sie in der Baugruppenreinigung verwendet werden, wurden speziell für diesen Einsatzzweck entwickelt. Sie zeichnen sich durch ihre breitbandige Einsetzbarkeit bei der Entfernung aller Arten von Flussmitteln aus. Aufgrund von polaren sowie unpolaren Bestandteilen werden neben organischen auch anorganische Verunreinigungen wie z. B. salzartige Rückstände in einem Prozess entfernt. Durch die tensidfreie Formulierung werden sie rückstandsfrei gespült und getrocknet und ermöglichen so eine kompakte und sichere Prozessführung. Auch bleifreie Lotpasten wurden umfangreichen Tests unterzogen und lassen sich mit MPC-Reiniger problemlos entfernen.
Der Prozess in der Praxis
Diese Kombination ermöglicht es, Standardlösungen für unterschiedlichste Reinigungsanforderungen einzusetzen. Dies zeigen auch die Anwendungsbeispiele bei der HL Planartechnik GmbH, business division of Measurement Specialties, in Dortmund und der HE – System-Electronic GmbH & Co. KG in Veitsbronn bei Nürnberg. Beide Anwender setzen für völlig unterschiedliche Anwendungen in ihrer Fertigung einen Spritzreinigungsprozess in einem Miele Reinigungsautomaten IR 6001 (zukünftig durch die Miele IR 6002 abgelöst) mit dem wasserbasierenden MPC-Reiniger VIGON A 200 ein.
Bei HL Planartechnik werden Neigungssensoren (Bild 3) nach dem Löten gereinigt. Da die Neigungssensoren der Automobilindustrie zugeliefert werden, sind die für die Branche typischen, hohen Reinheitsstandards einzuhalten. Kolophoniumrückstände aus dem Lötprozess mit einem hoch-bleihaltigen Lötdraht müssen rückstandsfrei entfernt werden (Bild 4). Darüber hinaus werden die Sensoren nach dem Reinigungsprozess per Tintenstrahldrucker gekennzeichnet, so dass neben der Flussmittelfreiheit auch eine bedruckbare Oberfläche mit guter Farbhaftung gefordert ist. Der Durchsatz beträgt bis zu 3 000 Stück pro Tag mit steigender Tendenz. Mit der Einführung und Optimierung des Reinigungsprozesses (Tabelle) werden die gewünschten Resultate reproduzierbar erzielt. Die Firma HE – System-Electronic reinigt 4“ x 4“ Keramikhybride (Bild 5) und FR4-Baugruppen nach Reflow- und Kammlötprozessen. Auch diese Produkte werden vorrangig für die Automobilindustrie gefertigt. Die Reinheitsanforderungen orientieren sich hier am J-Std 001D und am nachfolgenden Drahtbondprozess. Gereinigt werden ca. 4 bis 5 Anlagenfüllungen pro Tag. Der wasserbasierende Spritzreinigungsprozess zeigte hier nach der Umstellung auf den bleifreien Lötprozess deutlich bessere Resultate als die bis dahin eingesetzte Lösemittelreinigung. Mit den evaluierten Parametern (Tabelle) konnten die geforderten Grenzwerte der ionischen Kontamination eingehalten und bondbare Oberflächen garantiert werden.
Fazit
Die Umsetzung unterschiedlicher Reinigungsanwendungen in der Prozesskombination Miele IR 6001/VIGON A 200 ist mit geringem Aufwand durch einfache Änderungen der Parameter möglich. Neben den beschriebenen Anwendungen lässt sich z. B. auch die Reinigung von fehlbedruckten Leiterplatten realisieren. Unter Verwendung eines dafür ausgelegten Reinigungsmediums ist auch bei Bedarf die Reinigung von Schablonen oder Lötrahmen und Kondensatfallen möglich. Bei dem Verfahren handelt es sich um ein modernes Reinigungssystem, das auf minimaler Standfläche verschiedensten Anforderungen gerecht wird. Der kompakte Prozess läuft vollautomatisch und kann für die maschinelle Reinigung in allen Bereichen der SMT-Fertigung eingesetzt werden. Er birgt gerade durch diese hohe Flexibilität ein attraktives Einsparpotenzial für Unternehmen mit differenzierten Reinigungsanforderungen. Bei der Projektumsetzung war für die Anwender besonders die enge Zusammenarbeit von Anlagenhersteller und Reinigerhersteller von besonderem Nutzen. Dadurch konnten die Anwender auf einen optimalen Support zurückgreifen.
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