Da Leiterplatten immer kleiner und dichter werden, wird es zunehmend schwieriger, Verunreinigungen von ihnen zu entfernen. Verschmutzte Leiterplatten können für viele Arten von Problemen anfällig sein, einschließlich parasitärer Leckage, elektrochemischer Migration, Delaminierung, Kurzschluss und Dendritenwachstum. Daher ist es wichtig zu verstehen, welche Art von Kontamination auf Leiterplatten zu finden ist und wie diese am besten entfernt werden können.
Vier Kontaminationsarten
Abhängig von den Herstellungs-, Lagerungs-, Versand- und Handhabungsmethoden, die zur Herstellung einer fertigen Leiterplatte verwendet werden, kann die Leiterplatte einer Vielzahl unterschiedlicher Verunreinigungen ausgesetzt sein. Nicht ausgehärtete Lötpasten, Fingerabdrucköle, Markierungsfarben, Klebstoffe und Schutzlacke sowie andere ionische Substanzen (Rückstände mit leitenden Eigenschaften), organische Stoffe und Partikel müssen bis in den Mikrometer- oder Submikrometerbereich gereinigt werden, damit die Platten einwandfrei funktionieren.
Es gibt vier Haupttypen von Leiterplatten-Kontaminationen, die in vier Kategorien eingeteilt sind: organische Stoffe, anorganische Stoffe, Wasser und unlösliche Partikel. Jede dieser Verunreinigungen erfordert eine andere Reinigungslösung.
Organische Stoffe: Organische Verunreinigungen umfassen Kolophonium-Lötpasten und -Flussmittel, die in Aktivierungsgraden wie R (Kolophonium), RA (Kolophonium aktiviert), RMA (Kolophonium mild aktiviert) und SA (synthetisch) erhältlich sind und helle, starke Lötstellen erzeugen. Die Pasten und Flussmittel sind typischerweise eine Mischung aus Lösungsmitteln, Harzen und rheologischen Additiven. Die Harze sind stark hygroskopische polare Verbindungen oder unpolare Harze. Organische Verunreinigungen können auch unpolare Öle und Fette sein. Organische Verunreinigungen können mit speziellen Reinigungsflüssigkeiten oder Flussmittelentfernern gelöst und entfernt werden. Eine milde bis mittelstarke Reinigungsflüssigkeit oder ein Flussmittelentferner eignen sich am besten für organische Verunreinigungen.
Anorganische Stoffe: Anorganische Stoffe sind in der Regel Flussmittel- und Lotpastenaktivatoren, zu denen Säuren, Basen und Halogene gehören. Anorganische Verunreinigungen entstehen in der Regel durch bleifreie und nicht saubere Flussmittel und Lötpasten. Die Aktivatoren in diesen Hochtemperatur-Reflow-Flussmitteln und Lötpasten sind üblicherweise Chloride oder korrosive Salze, einschließlich Plattierungssalze. Anorganische Verunreinigungen erscheinen auf Leiterplatten manchmal als weiße Rückstände, die sich nur schwer entfernen lassen. Anorganische Verunreinigungen erfordern normalerweise aggressivere Reinigungsflüssigkeiten, um Verunreinigungen zu entfernen, insbesondere hartnäckige weiße Rückstände. Daher ist es wichtig, den ausgewählten Flussmittelentferner oder Reiniger vor der Verwendung zu testen, um sicherzustellen, dass die Kunststoffkomponenten der Leiterplatten nicht beschädigt werden.
Wasser: Wasser ist eine Untergruppe anorganischer Verunreinigungen und führt zu speziellen Leiterplatten-Reinigungssituationen. Einige Hersteller reinigen Leiterplatten mit Wasser und trocknen sie mit Luftmessern oder Hitze. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass sich in kleinen Bereichen der Platine noch Wasser ansammelt, z. B. unter eng anliegenden Leiterplatten-Bauteilen.
Diese Wasserverschmutzung kann durch Batch-Trocknung in einem mit einem Wasserabscheider ausgestatteten Dampfentfetter aus Leiterplatten entfernt werden. Es stehen zwei Arten von Trocknungsflüssigkeiten zur Verfügung, und welche verwendet werden soll, hängt von der Menge des zu entfernenden Wassers ab.
Die Absorptionstrocknung eignet sich am besten zum Entfernen kleiner Wassermengen. Die Trocknungsflüssigkeit ist eine Mischung aus fluoriertem Lösungsmittel und Alkohol. Es ist hydrophil, absorbiert also Wasser von den Leiterplatten und verhindert die Bildung von Wasserflecken.
Bei sehr feuchten Anwendungen ist die Verdrängungstrocknung die beste Option. Verdrängungstrocknungsflüssigkeiten enthalten ein Tensid, das Wassertröpfchen von der Oberfläche der Leiterplatten transportiert. Das verwendete Lösungsmittel ist hydrophob oder nicht mischbar und so dicht, dass es das Wasser auf den Leiterplatten verdrängt. Das Wasser schwimmt an die Oberfläche der Trocknungsflüssigkeit und wird entfernt, um die Leiterplatten richtig zu trocknen.
Partikel: Partikel sind polare Verunreinigungen, die bei Leiterplatten häufig vorkommen. Partikelkontaminationen sind unlöslich und können weder in Wasser noch in einer Reinigungsflüssigkeit gelöst werden. Die Partikelgröße reicht von submikroskopisch bis groß genug, um mit bloßem Auge gesehen zu werden. In der Regel ist die Entfernung umso schwieriger, je größer die Partikel sind. Zu den am häufigsten auf Leiterplatten vorkommenden Partikeln gehören Staub, Schmutz, Stofffasern und Metallspäne.
Partikel binden sich elektrostatisch an Leiterplattenoberflächen und erfordern eine elektrostatische polare Reinigungsflüssigkeit, um diese Bindung aufzubrechen. Eine dichte Reinigungsflüssigkeit, die leicht leitende Moleküle enthält, unterbricht die statische Bindung der Verunreinigung und verdrängt oder treibt die Partikel vom Leiterplattensubstrat.
Bei der Entfernung unlöslicher Verunreinigungen ist es hilfreich, wenn zusätzlich zur Reinigungsflüssigkeit auch Bewegung stattfindet. Bei der Tischreinigung hilft die mechanische Wirkung einer Bürste dabei, die Partikel von den Leiterplatten zu entfernen und zu scheuern. Für die Massenreinigung gibt es eine Reihe von Methoden, um Bewegung hinzuzufügen. Das Ausnutzen der Siedewirkung der Reinigungsflüssigkeit, das Hinzufügen vibrierender Ultraschallenergie oder die Verwendung eines Sprühstabs, um die Partikel von der Leiterplatten zu lösen, sind alles gute Möglichkeiten, um die Wirksamkeit der Reinigungsflüssigkeit zu verbessern.
Auswahl eines Reinigungsmittels
Es gibt eine Vielzahl von Leiterplattenreinigern und Flussmittelentfernern auf dem Markt, daher ist es wichtig, eines auszuwählen, das effektiv reinigt und keine Rückstände hinterlässt. Es sollte außerdem schnell trocknen, um die Reinigungszeit der Platine zu verbessern, und es sollte materialverträglich und im Allgemeinen kunststoffsicher sein, um Leiterplattenschäden zu vermeiden. Es sollte geruchsarm und aus Gründen der Arbeitssicherheit nach Möglichkeit nicht entflammbar sein. Vergessen Sie auch nicht den Preis, der Reiniger oder Flussmittelentferner muss innerhalb des Budgets sein. Wenn Sie auf dem Labortisch Sprühdosen mit Reinigungsflüssigkeit verwenden, sollten Sie möglicherweise ein kontrolliertes Abgabesystem in Betracht ziehen, das am Flussmittelentferner oder der Reinigungsdose angebracht ist. Diese Methode ermöglicht eine schnellere und bessere Reinigung mit weniger Verschwendung, was die Gesamtkosten pro gereinigtem Teil senkt.
Reinigungsversuche
Obwohl die Fähigkeit des Reinigers wichtig ist, ist auch seine Verträglichkeit mit dem zu reinigenden Substrat wichtig. Wenn Sie sich über die Materialien der Leiterplattenkonstruktion nicht sicher sind, ist es wichtig, diese vor dem weit verbreiteten Einsatz eines Reinigers oder Flussmittelentferners zu testen.
Eine gute Methode, um sicherzustellen, dass der gewählte Leiterplattenreiniger oder Flussmittelentferner effektiv funktioniert, ohne eine Leiterplatten zu beschädigen, ist die Durchführung eines Reinigungsversuchs auf Opfer- oder Testplatten. Die beste Vorgehensweise ist, zuerst mit einem milderen Reiniger zu beginnen und nach und nach stärkere zu verwenden, bis das optimale Reinigungsergebnis erzielt wird. Es wird empfohlen, Tests an mehr als einem Bereich der Leiterplattenbestück durchzuführen, um sicherzustellen, dass alle Materialien, mit denen der Reiniger direkt oder indirekt in Kontakt kommen kann, sicher sind. Führende Anbieter kritischer Reinigungslösungen verfügen über Außendiensttechniker, die Anleitungen zum Testen der Reinigungsflüssigkeiten und zur Auswahl der für das Leiterplatten-Bestücksmaterial und die spezifische Kontamination am besten geeigneten Reinigungsflüssigkeit liefern.
Viele Unternehmen führen ihre eigenen Reinigungsversuche durch. In einigen Fällen können sie jedoch ihre Opfer-Testbretter an den Hersteller der Reinigungsflüssigkeit senden, um eine Bewertung der Reinigung im Labor vorzunehmen. Reinigungsexperimente werden an ihren Platten und spezifischen Verunreinigungen durchgeführt, um eine effektive Reinigung mit den geringsten Risiken für ihre Leiterplatten zu gewährleisten. Das Labor legt dem Unternehmen in der Regel einen schriftlichen Bericht mit detaillierten Empfehlungen zur besten Reinigungsflüssigkeit oder zum besten Flussmittelentferner vor. Sie können auch eine Änderung oder Aktualisierung der Reinigungsprozesse empfehlen, um sowohl die Leiterplatten -Sauberkeit als auch die Arbeitssicherheit zu gewährleisten.
Wenden Sie sich an einen kritischen Reinigungsexperten, der Ihnen bei der Auswahl des richtigen Flussmittelentferners oder der richtigen Reinigungsflüssigkeit behilflich ist, um sicherzustellen, dass diese effektiv reinigt und mit allen Leiterplatten-Materialien kompatibel ist. Diese können die beste Reinigungsflüssigkeit und Prozessverbesserungen empfehlen, um optimale Reinigungsergebnisse zu erzielen.
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Die Autorin Emily Peck ist eine leitende Chemikerin bei der MicroCare Corporation, die Reinigungslösungen für Tisch- und Dampfentfettungselektronik anbietet. Sie ist seit mehr als 5 Jahren in der Branche und
hat einen Master in Chemie von der Tufts University. Peck erforscht, entwickelt und testet reinigungsrelevante Produkte, die täglich in der Elektronik, Medizin und Präzisionsreinigung eingesetzt werden.
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