Der kontaminationsbedingte Ausfall in der Elektronikindustrie nimmt zu. Da kleinere, dichter bestückte Leiterplatten immer mehr zur Norm werden, ist die Frage des Fehlermanagements und der Gewährleistung der Qualität der Geräte wichtig. Daher ist ein effektiver Reinigungsprozess für die Langlebigkeit elektrischer Komponenten von entscheidender Bedeutung. Das kann aber sehr herausfordernd sein. Viele Hersteller entscheiden sich für die Reinigung mit Lösungsmitteln, denn diese sind für sie effektiver, flexibler und kostengünstiger als andere Methoden, wie z. B. die wässrige Reinigung. Es ist wichtig vor der Entscheidung, welches Lösungsmittel verwendet werden soll, um die Kb-Werte zu prüfen. Sie sind ein guter Maßstab und Ausgangspunkt für die Analyse.
Der Kb-Test
Die Reinigungsstärke von Lösungsmittelreinigern wird nach dem Kauri-Butanol(Kb)-Test berechnet. Es ist ein standardisierter Test, der von der International Association for Testing Materials (ASTM) empfohlen wird. Der Kb-Test ist ein einfaches Verfahren, bei dem ein standardisiertes Testmaterial namens Butanol verwendet wird – ein dickes, elastisches Gummi.
Dieses wird für eine bestimmte Zeit unter kontrollierten Bedingungen (Temperatur, Druck usw.) in das Lösungsmittel eingetaucht. Anschließend wird das verbleibende Butanol gemessen, um die Menge des durch das Lösungsmittel gelösten Materials zu bestimmen. Ein Wert von 10 weist auf ein sehr mildes Lösungsmittel hin, während alles über 70 eine aggressivere Variante darstellt. Dieser Index dient zur Beurteilung der relativen Reinigungskraft von Reinigungsflüssigkeiten. Er ist nützlich bei der Auswahl einer Lösung zur Verwendung auf Leiterplatten.
Kb-Werte finden sich im technischen Datenblatt der Reinigungsflüssigkeit. Anhand dieser Zahlen können die Stärke und Eignung des Reinigers für die Entfernung der Verunreinigungen abgeschätzt werden. Zum Beispiel lösen Reinigungsflüssigkeiten mit niedrigeren Kb-Werten Fette, aber nicht Ionen und Flussmittel. Reinigungsflüssigkeiten mit höheren Kb-Werten sind möglicherweise schnell und wirksam, können jedoch empfindliche Kunststoffteile angreifen. Aus diesem Grund ist es wichtig, die zu reinigenden Komponenten und die darin enthaltenen Materialien zu berücksichtigen.
Abhängig von der Verunreinigung ist sicherzustellen, dass die Reinigungsflüssigkeit „genug Kraft“ hat, um die Verunreinigung zu lösen und effektiv zu reinigen, ohne dabei die Komponente selbst zu beeinträchtigen.
Kb-Werte helfen bei der Beurteilung der Reinigungsstärke einer Flüssigkeit. Flüssigkeiten mit niedrigeren Kb-Werten sind schonender für Substrate, sind möglicherweise aber nicht stark genug, um effektiv zu reinigen. Flüssigkeiten mit höheren Kb-Werten können schnell und effektiv sein, jedoch empfindliche Komponenten angreifen. Der Schlüssel ist, die richtige Balance zwischen Stärke und Materialverträglichkeit zu finden.
Weitere wichtige Faktoren
Obwohl Kb-Werte ein guter Indikator für die Stärke der Reinigungsflüssigkeit sind, müssen noch andere Faktoren berücksichtigt werden. Der Kb-Test selbst hat einige Einschränkungen. Er muss zum Beispiel bei 25 °C (77 °F) und innerhalb eines Atmosphärendrucks durchgeführt werden. Tests unter anderen Bedingungen führen zu anderen Ergebnissen. Darüber hinaus gibt es einige Reinigungsflüssigkeiten, die mit der Kb-Methode nicht bewertet werden können, da sie das Butanolgummi fast sofort auflösen.
Daher ist es wichtig, Reinigungsflüssigkeiten aus einer vertrauenswürdigen Quelle zu verwenden, um sicherzustellen, dass die Tests unter standardisierten und regulierten Bedingungen durchgeführt wurden.
Die Auswahl eines Reinigers mit optimalem Kb-Wert ist ein Balanceakt. Es gibt eine Reihe von Faktoren, die die Reinigungsleistung beeinflussen. Techniker müssen auch die Oberflächenspannung und Dichte, Toxizität, Entflammbarkeit und die Kosten pro gereinigtem Teil berücksichtigen. Es gibt auch Auswirkungen auf die Umwelt und die Sicherheit sowie Vorschriften für Reinigungsflüssigkeiten. Die Wahl muss für die Zukunft nachhaltig sein, ohne die heute benötigte Reinigungsleistung zu beeinträchtigen.
Testen vor dem Einsatz
Viele Ingenieure befassen sich heute nicht nur mit den Kb-Werten. Sie testen Reinigungsflüssigkeiten auch streng mit ihren Komponenten, Verunreinigungen und Reinigungsprozessen, um die tatsächlichen Bedingungen zu simulieren. Es ist schwierig, die Reinigungswirkung einer Flüssigkeit ohne Tests vorherzusagen. Beispielsweise können die Ergebnisse eines Reinigungsprozesses je nach Verunreinigung, gewählter Reinigungsflüssigkeit, Anwendung, Reinigungssystem und physikalischer Form der zu reinigenden Teile variieren. Daher ist es wichtig, die tatsächlichen Reinigungsbedingungen so genau wie möglich zu simulieren.
Zuverlässige Anbieter von Reinigungsflüssigkeiten bieten Reinigungsuntersuchungen an. Es werden Tests durchgeführt, um die richtige Reinigungsflüssigkeit für das Bauteil und die Verunreinigung zu finden. Die Ergebnisse werden analysiert, um die richtige professionelle Reinigungsflüssigkeit und den erforderlichen Prozess auszuwählen. Dabei werden alle Elemente abgewogen, um die perfekte Reinigungslösung für die Aufgabe zu finden.
Oft sind die Ergebnisse unerwartet. Einige milde Reinigungsflüssigkeiten können genauso gut wie oder sogar besser als solche mit viel höheren Kb-Werten reinigen und dabei eine ausgezeichnete Materialverträglichkeit bieten. Wichtig ist, dass die Reinigungsflüssigkeiten so angepasst werden können, dass sie eine große Bandbreite an Kb-Werten aufweisen, was zu einer sehr vielseitigen Reinigungsleistung führt.
Es sollte also bei der Berücksichtigung des Kb-Werts daran gedacht werden, das gesamte Bild zu betrachten und professionellen Rat für die spezifischen Reinigungsanforderungen einzuholen. Experten für die Reinigung von Leiterplatten finden die besten Reinigungsflüssigkeiten und -prozesse für jede Anwendung.
TIPP
Das Benchmark-Harz ist der Saft des Kauri-Baums (Agathis Australis), der nur in Neuseeland wächst. Chemiker suchten nach einem Lösungsmittel,
um dieses Harz zu verflüssigen und es industriell nutzbar zu machen. Sie stellten fest, dass sich das Gummi leicht in Butylalkohol löste und machten es zum Referenzlösungsmittel.
Das Gummi ist auch der Namensgeber des Kauri-Butanol-Tests.
Foto: MicrocareDie Autorin Emily Peck ist Chemikerin bei MicroCare Corporation. Das Unternehmen bietet Reinigungslösungen für die Tisch- und Dampfentfettung von elektronischen Geräten an. Sie ist seit mehr als 6 Jahren in der Branche tätig und hat einen Master of Science in Chemie von der Tufts University. Emily Peck erforscht, entwickelt und testet reinigungsrelevante Produkte, die täglich in der Elektronik, Medizin und Präzisionsreinigung eingesetzt werden.
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