eng
DOI: 10.22184/1992-4178.2025.247.6.138.142
В статье описываются функциональные возможности установки струйной отмывки в вакууме УСОТП-1, разработанной НПП «ПРОТОН». Инновационная российская технология «струи в вакууме» обеспечивает высокоэффективную очистку и сушку изделий, комбинируя струйную обработку с циклическим вакуумированием.
В статье описываются функциональные возможности установки струйной отмывки в вакууме УСОТП-1, разработанной НПП «ПРОТОН». Инновационная российская технология «струи в вакууме» обеспечивает высокоэффективную очистку и сушку изделий, комбинируя струйную обработку с циклическим вакуумированием.
Теги: automatic jet cleaning fluxes “jets in a vacuum” soldering ultrasonic cleaning usotp-1 vacuum drying vacuum system автоматическая струйная отмывка пайка система вакуумирования «струи в вакууме» сушка в вакууме ультразвуковая отмывка усотп-1 флюсы
Отмывка печатных плат от флюса
Ю. Коваль
В статье описываются функциональные возможности установки струйной отмывки в вакууме УСОТП-1, разработанной НПП «ПРОТОН». Инновационная технология «струи в вакууме» обеспечивает высокоэффективную очистку и сушку изделий за счет сочетания струйной обработки с циклическим вакуумированием. Система УСОТП-1 предназначена для автоматической отмывки электронных блоков, печатных узлов, металлических трафаретов, прецизионных механических изделий от остатков флюса, припоев паяльных паст и других загрязнений.
Флюсы используются для удаления с поверхности металла загрязнений и оксидных пленок, которые образуются при хранении печатных плат и ухудшают качество соединения при пайке. Благодаря низкому поверхностному натяжению флюсы обладают хорошей растекаемостью, которая позволяет им проникать в труднодоступные зоны платы. Вместе с тем это положительное качество становится проблемой, когда речь заходит об удалении остатков флюсов после завершения пайки. Особенно когда речь идет о смонтированных печатных платах со сложным рельефом. Канифольные (rosin), водосмываемые (water soluble) и не требующие отмывки (no-clean, NC) флюсы имеют характерные остатки и требуют индивидуального подхода для их удаления.
Канифольные флюсы производятся на основе очищенной натуральной смолы сосны и делятся на 3 типа в зависимости от состава:
Водосмываемые флюсы (water soluble) изготавливаются на основе органических кислот (organic acid, OA), гелеобразующих добавок и растворителей. Эти флюсы имеют широкий диапазон активности – от нейтральной до очень высокой, что позволяет их использовать для пайки даже сложных поверхностей, таких как нержавеющая сталь. Из-за разнообразия уровней активности важно учитывать спецификации флюса в отношении его коррозионной активности и токопроводности. Такие флюсы требуют обязательной промывки горячей деионизированной водой (55–65 °С).
Безотмывочные флюсы (no-clean, NC) изготавливаются на основе натуральных и синтетических смол. В их составе содержится меньше смол (35–45%) по сравнению с RMA-флюсами. Обычно безотмывочные флюсы имеют низкую или среднюю активность и предназначены для легко паяемых поверхностей. Доля твердых остатков NC-флюсов минимальна и составляет менее 2%. Производители утверждают, что при использовании таких материалов отмывка не обязательна. В случае необходимости ее проводят с применением тех же средств, что и для RMA-флюсов – растворителей и мыльных растворов.
На упаковках и в инструкциях к флюсам иногда встречаются заверения о том, что продукт является высококачественным и не требует отмывки после пайки, поскольку не вызывает коррозии и не проводит электрический ток. Однако многочисленные случаи выхода из строя электронных устройств, отмывкой микросхем которых пренебрегали, свидетельствуют, что лучше не рисковать и флюсы смывать сразу по окончании пайки.
На сегодняшний день существует несколько способов отмывки печатных узлов от остатков флюсов. Наиболее доступным методом является ручная отмывка. Она не требует наличия специального оборудования, достаточно емкости и жидкости для отмывки. Как правило, на практике печатные узлы отмачивают в спирто-бензиновой смеси. Изопропиловый спирт удаляет флюсы на основе канифоли, а бензин «Калоша» (Нефрас С2 80/120) растворяет остатки паяльной пасты, содержащей вазелиновое масло. Однако при своей кажущейся простоте данный метод имеет свои недостатки. И спирт, и бензин – горючие жидкости, обращение с которыми требует особой осторожности. Также существенный недостаток ручной отмывки заключается в ее ограниченных возможностях, когда речь идет о печатных узлах со сложным рельефом. Так, отмывочные жидкости не проникают в глухие отверстия и не удаляют загрязнения под низкопосаженными компонентами. Справиться с данной задачей под силу ультразвуковой и струйной отмывке (только при применении метода «струи в вакууме»).
Ультразвуковая отмывка – эффективный и передовой способ отмывки печатных узлов (рис. 1), основанный на процессе кавитации – образовании и последующем «взрыве» пузырьков в отмывочной жидкости.
«Микровзрывы» на границе с поверхностью изделия отлично удаляют загрязнения: остатки канифольного флюса, паяльной пасты, трубчатого припоя, графитовых смазок, эксплуатационных загрязнений органического характера (маслогрязевых, нефтепродуктов, пыли, сажи), шлифовальных, доводочных и полировальных паст, СОЖ.
Использование в ультразвуковых ваннах спирто-нефрасовых смесей запрещено ввиду их пожароопасности. Как правило, жиро-масляные загрязнения удаляют с помощью щелочных растворов, а нагар и ржавчину – с помощью слабокислотных.
По сравнению с ручной отмывкой, ультразвуковое воздействие обеспечивает доступ моющего раствора даже в самые труднодоступные участки печатного узла, в том числе под SMD-компоненты. Можно было бы без ограничений использовать широкие возможности ультразвука для печатных узлов, если бы некоторым электронным компонентам не было противопоказано ультразвуковое воздействие. Как правило, производитель компонентов указывает ограничения по отмывке в технической документации. В таком случае альтернативным вариантом, обеспечивающим качественный результат, является применение струйных технологий отмывки с вакуумированием.
При струйной отмывке происходит распыление раствора моющих средств на отмываемое изделие с помощью форсунок. Если изделие при этом погружено в камеру, наполненную раствором, а струи распыляются на него непосредственно под водой, такая технология отмывки носит название «струи в жидкости». Когда же распыление на изделие происходит в пустой камере, мы говорим о технологии «струи в воздухе». Оба метода настолько же безопасны (в отличие от ультразвукового воздействия) для печатных узлов, насколько малоэффективны для отмывки остатков флюса из глухих отверстий и из-под низкопосаженных компонентов. Почему?
Флюсы обладают низким поверхностным натяжением, которое позволяет проникать им в труднодоступные места. Однако поверхностное натяжение воды выше, чем флюсов. Соответственно, вода не проникает во все доступные флюсам полости. Что же делать?
Научно-производственное предприятие «ПРОТОН» разработало технологию «струи в вакууме», которая совмещает в себе уровень безопасности струйной отмывки и эффективность, характерную для ультразвуковой отмывки. Система вакуумирования позволяет создавать в камере разрежение до 0,4 атм. Благодаря циклическому воздействию вакуума воздух вытягивается из труднодоступных мест смонтированных печатных плат, а затем замещается раствором моющего средства. Далее моющее средство с растворенными в нем загрязнениями вытягивается и замещается новым раствором. И так много раз в процессе отмывки.
Следует подчеркнуть, что установка УСОТП-1 (рис. 2), реализующая данную технологию, в процессе работы постоянно пропускает моющий раствор через фильтр с тонкостью фильтрации 10 мкм. Таким образом поддерживается высокая чистота раствора на протяжении всего цикла отмывки.
Так как вакуум понижает точку кипения, сушка изделий осуществляется при более низких температурах, что особенно актуально для теплочувствительных элементов. Благодаря вакууму можно сушить платы до состояния «под лак», что позволяет отказаться от использования сушильных шкафов.
Помимо непосредственной отмывки струями моющего раствора, установка позволяет выполнять замачивание в парах модифицированных спиртов (например, азео-
тропной смеси ОФ-3). Это обеспечивает отмывку прецизионных механических изделий (гироскопов, датчиков, оптических стекол, хирургического инструмента, ювелирных изделий и т. д.). Полные функциональные возможности установки отображены в табл. 1.
Для струйной отмывки используются жидкости на водной основе. Отмывочная жидкость должна быть совместима с деталями оборудования и отмываемых изделий, не приводить к их деформации, разрушению, окислению, а также эффективно удалять требуемые загрязнения с поверхности изделий.
Примером такой жидкости является ТМ-РемРад для струйной отмывки (рис. 3). Это щелочное средство на водной основе, предназначенное специально для очистки и обезжиривания печатных плат после пайки. Оно справляется с удалением остатков канифольного флюса, паяльной пасты, трубчатого припоя, а также различными эксплуатационными загрязнениями органического характера. ТМ-РемРад для струйной отмывки имеет низкое пенообразование по сравнению с классическим моющим средством ТМ-РемРад для ультразвуковых ванн и ручной отмывки. Жидкость является концентратом, перед применением ее необходимо смешать с водой в соотношении примерно 1 к 10. ТМ-РемРад эффективно работает в воде любой жесткости, в диапазоне температур от 25 до 80 °С. Средство требует смывания. Оно не оказывает отрицательного воздействия на обрабатываемые поверхности и не разлагается с выделением вредных веществ. Таким образом, ТМ-РемРад является универсальным высокоэффективным отмывочным средством для печатных плат. Отдельно хочется отметить доступную цену по сравнению с представленными на рынке аналогами.
Заключение
Применение флюсов в процессе пайки печатных узлов в большинстве своем требует последующей отмывки, поскольку в противном случае могут возникнуть неустранимые токи утечки. Из всех доступных на сегодняшний день вариантов отмывки струйная отмывка с применением вакуума гарантирует эффективность результата при сохранности электронных компонентов, расположенных на плате. Это инновационная российская технология.
Ю. Коваль
В статье описываются функциональные возможности установки струйной отмывки в вакууме УСОТП-1, разработанной НПП «ПРОТОН». Инновационная технология «струи в вакууме» обеспечивает высокоэффективную очистку и сушку изделий за счет сочетания струйной обработки с циклическим вакуумированием. Система УСОТП-1 предназначена для автоматической отмывки электронных блоков, печатных узлов, металлических трафаретов, прецизионных механических изделий от остатков флюса, припоев паяльных паст и других загрязнений.
Флюсы используются для удаления с поверхности металла загрязнений и оксидных пленок, которые образуются при хранении печатных плат и ухудшают качество соединения при пайке. Благодаря низкому поверхностному натяжению флюсы обладают хорошей растекаемостью, которая позволяет им проникать в труднодоступные зоны платы. Вместе с тем это положительное качество становится проблемой, когда речь заходит об удалении остатков флюсов после завершения пайки. Особенно когда речь идет о смонтированных печатных платах со сложным рельефом. Канифольные (rosin), водосмываемые (water soluble) и не требующие отмывки (no-clean, NC) флюсы имеют характерные остатки и требуют индивидуального подхода для их удаления.
Канифольные флюсы производятся на основе очищенной натуральной смолы сосны и делятся на 3 типа в зависимости от состава:
- неактивированные флюсы (RO – Rosin-канифоль), помимо канифоли, содержат растворитель. Эти флюсы имеют твердые, некоррозионные и нетокопроводные остатки, которые могут быть удалены с помощью растворителя. Недостатком данного вида флюсов является то, что они применимы только для чистых и легко паяемых поверхностей;
- среднеактивированные флюсы (RMA – Rosin mildly activated – «немного активированная канифоль») состоят из канифоли, растворителя и активатора. Так же, как и неактивированные флюсы, они подходят для поверхностей, хорошо поддающихся пайке, но при этом имеют хорошие очищающие свойства. Остатки RMA-флюсов прозрачные и мягкие, однако могут вызывать коррозию, поэтому предпочтительно после пайки производить отмывку растворителями либо водными мыльными растворами;
- активированные флюсы (RA – Rosin Activated – «активированная канифоль») содержат канифоль, растворитель и агрессивный активатор. Это активные флюсы для сильно окисленных и загрязненных поверхностей, имеют коррозионные остатки, которые необходимо удалить сразу по окончании пайки. Для отмывки используются спиртовые органические растворители.
Водосмываемые флюсы (water soluble) изготавливаются на основе органических кислот (organic acid, OA), гелеобразующих добавок и растворителей. Эти флюсы имеют широкий диапазон активности – от нейтральной до очень высокой, что позволяет их использовать для пайки даже сложных поверхностей, таких как нержавеющая сталь. Из-за разнообразия уровней активности важно учитывать спецификации флюса в отношении его коррозионной активности и токопроводности. Такие флюсы требуют обязательной промывки горячей деионизированной водой (55–65 °С).
Безотмывочные флюсы (no-clean, NC) изготавливаются на основе натуральных и синтетических смол. В их составе содержится меньше смол (35–45%) по сравнению с RMA-флюсами. Обычно безотмывочные флюсы имеют низкую или среднюю активность и предназначены для легко паяемых поверхностей. Доля твердых остатков NC-флюсов минимальна и составляет менее 2%. Производители утверждают, что при использовании таких материалов отмывка не обязательна. В случае необходимости ее проводят с применением тех же средств, что и для RMA-флюсов – растворителей и мыльных растворов.
На упаковках и в инструкциях к флюсам иногда встречаются заверения о том, что продукт является высококачественным и не требует отмывки после пайки, поскольку не вызывает коррозии и не проводит электрический ток. Однако многочисленные случаи выхода из строя электронных устройств, отмывкой микросхем которых пренебрегали, свидетельствуют, что лучше не рисковать и флюсы смывать сразу по окончании пайки.
На сегодняшний день существует несколько способов отмывки печатных узлов от остатков флюсов. Наиболее доступным методом является ручная отмывка. Она не требует наличия специального оборудования, достаточно емкости и жидкости для отмывки. Как правило, на практике печатные узлы отмачивают в спирто-бензиновой смеси. Изопропиловый спирт удаляет флюсы на основе канифоли, а бензин «Калоша» (Нефрас С2 80/120) растворяет остатки паяльной пасты, содержащей вазелиновое масло. Однако при своей кажущейся простоте данный метод имеет свои недостатки. И спирт, и бензин – горючие жидкости, обращение с которыми требует особой осторожности. Также существенный недостаток ручной отмывки заключается в ее ограниченных возможностях, когда речь идет о печатных узлах со сложным рельефом. Так, отмывочные жидкости не проникают в глухие отверстия и не удаляют загрязнения под низкопосаженными компонентами. Справиться с данной задачей под силу ультразвуковой и струйной отмывке (только при применении метода «струи в вакууме»).
Ультразвуковая отмывка – эффективный и передовой способ отмывки печатных узлов (рис. 1), основанный на процессе кавитации – образовании и последующем «взрыве» пузырьков в отмывочной жидкости.
«Микровзрывы» на границе с поверхностью изделия отлично удаляют загрязнения: остатки канифольного флюса, паяльной пасты, трубчатого припоя, графитовых смазок, эксплуатационных загрязнений органического характера (маслогрязевых, нефтепродуктов, пыли, сажи), шлифовальных, доводочных и полировальных паст, СОЖ.
Использование в ультразвуковых ваннах спирто-нефрасовых смесей запрещено ввиду их пожароопасности. Как правило, жиро-масляные загрязнения удаляют с помощью щелочных растворов, а нагар и ржавчину – с помощью слабокислотных.
По сравнению с ручной отмывкой, ультразвуковое воздействие обеспечивает доступ моющего раствора даже в самые труднодоступные участки печатного узла, в том числе под SMD-компоненты. Можно было бы без ограничений использовать широкие возможности ультразвука для печатных узлов, если бы некоторым электронным компонентам не было противопоказано ультразвуковое воздействие. Как правило, производитель компонентов указывает ограничения по отмывке в технической документации. В таком случае альтернативным вариантом, обеспечивающим качественный результат, является применение струйных технологий отмывки с вакуумированием.
При струйной отмывке происходит распыление раствора моющих средств на отмываемое изделие с помощью форсунок. Если изделие при этом погружено в камеру, наполненную раствором, а струи распыляются на него непосредственно под водой, такая технология отмывки носит название «струи в жидкости». Когда же распыление на изделие происходит в пустой камере, мы говорим о технологии «струи в воздухе». Оба метода настолько же безопасны (в отличие от ультразвукового воздействия) для печатных узлов, насколько малоэффективны для отмывки остатков флюса из глухих отверстий и из-под низкопосаженных компонентов. Почему?
Флюсы обладают низким поверхностным натяжением, которое позволяет проникать им в труднодоступные места. Однако поверхностное натяжение воды выше, чем флюсов. Соответственно, вода не проникает во все доступные флюсам полости. Что же делать?
Научно-производственное предприятие «ПРОТОН» разработало технологию «струи в вакууме», которая совмещает в себе уровень безопасности струйной отмывки и эффективность, характерную для ультразвуковой отмывки. Система вакуумирования позволяет создавать в камере разрежение до 0,4 атм. Благодаря циклическому воздействию вакуума воздух вытягивается из труднодоступных мест смонтированных печатных плат, а затем замещается раствором моющего средства. Далее моющее средство с растворенными в нем загрязнениями вытягивается и замещается новым раствором. И так много раз в процессе отмывки.
Следует подчеркнуть, что установка УСОТП-1 (рис. 2), реализующая данную технологию, в процессе работы постоянно пропускает моющий раствор через фильтр с тонкостью фильтрации 10 мкм. Таким образом поддерживается высокая чистота раствора на протяжении всего цикла отмывки.
Так как вакуум понижает точку кипения, сушка изделий осуществляется при более низких температурах, что особенно актуально для теплочувствительных элементов. Благодаря вакууму можно сушить платы до состояния «под лак», что позволяет отказаться от использования сушильных шкафов.
Помимо непосредственной отмывки струями моющего раствора, установка позволяет выполнять замачивание в парах модифицированных спиртов (например, азео-
тропной смеси ОФ-3). Это обеспечивает отмывку прецизионных механических изделий (гироскопов, датчиков, оптических стекол, хирургического инструмента, ювелирных изделий и т. д.). Полные функциональные возможности установки отображены в табл. 1.
Для струйной отмывки используются жидкости на водной основе. Отмывочная жидкость должна быть совместима с деталями оборудования и отмываемых изделий, не приводить к их деформации, разрушению, окислению, а также эффективно удалять требуемые загрязнения с поверхности изделий.
Примером такой жидкости является ТМ-РемРад для струйной отмывки (рис. 3). Это щелочное средство на водной основе, предназначенное специально для очистки и обезжиривания печатных плат после пайки. Оно справляется с удалением остатков канифольного флюса, паяльной пасты, трубчатого припоя, а также различными эксплуатационными загрязнениями органического характера. ТМ-РемРад для струйной отмывки имеет низкое пенообразование по сравнению с классическим моющим средством ТМ-РемРад для ультразвуковых ванн и ручной отмывки. Жидкость является концентратом, перед применением ее необходимо смешать с водой в соотношении примерно 1 к 10. ТМ-РемРад эффективно работает в воде любой жесткости, в диапазоне температур от 25 до 80 °С. Средство требует смывания. Оно не оказывает отрицательного воздействия на обрабатываемые поверхности и не разлагается с выделением вредных веществ. Таким образом, ТМ-РемРад является универсальным высокоэффективным отмывочным средством для печатных плат. Отдельно хочется отметить доступную цену по сравнению с представленными на рынке аналогами.
Заключение
Применение флюсов в процессе пайки печатных узлов в большинстве своем требует последующей отмывки, поскольку в противном случае могут возникнуть неустранимые токи утечки. Из всех доступных на сегодняшний день вариантов отмывки струйная отмывка с применением вакуума гарантирует эффективность результата при сохранности электронных компонентов, расположенных на плате. Это инновационная российская технология.
Отзывы читателей
