Czystość płytek PCB oraz komponentów elektronicznych odgrywa kluczową rolę w procesie produkcji urządzeń elektronicznych. Zanieczyszczenia mogą powodować problemy z przewodnością, wpływać na wytrzymałość połączeń lutowanych i prowadzić do przedwczesnych awarii urządzeń. Ponadto, mycie PCB jest kluczowe przed nakładaniem powłok ochronnych, aby zapewnić ich odpowiednie przyleganie i skuteczność ochrony.

Wybór odpowiednich środków myjących oraz technologii ich stosowania ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia niezawodności i trwałości produktu. Na podstawie know-how firmy ZESTRON – producenta środków myjących – w niniejszym artykule omówiono rodzaje środków myjących stosowanych w branży elektronicznej, ich właściwości, zastosowania oraz kryteria wyboru.

Rodzaje zanieczyszczeń na płytkach PCB

Proces produkcji urządzeń elektronicznych pozostawia na płytkach PCB różne rodzaje zanieczyszczeń, w tym:

• Pozostałości topników i produkty lutowania: kalafonia, pozostałości aktywatorów, halogenki, związki organiczne.
• Pyły, kurz i cząstki stałe: zanieczyszczenia mechaniczne, często powstające w trakcie transportu i montażu.
• Oleje, smary i zanieczyszczenia organiczne: pozostałości po innych procesach produkcyjnych, np. wiercenia czy frezowaniu.
• Osady mineralne i produkty korozji: powstające w wyniku kontaktu z wilgocią lub agresywnymi środowiskami chemicznymi.

Technologie czyszczenia opierają się na zastosowaniu odpowiednich środków chemicznych. Ze względu na środki bazowe, użyte do ich produkcji można je podzielić na rozpuszczalniki na bazie wody i hybrydowe.

Rozpuszczalniki organiczne

Rozpuszczalniki organiczne są skuteczne w usuwaniu trudnych do wyczyszczenia zanieczyszczeń organicznych, takich jak pozostałości topników. Do najczęściej stosowanych należą:

• Izopropanol (IPA): uniwersalny i bezpieczny dla komponentów.
• Aceton: bardzo skuteczny, ale może uszkadzać tworzywa sztuczne.
• Trójchloroetylen: używany w aplikacjach przemysłowych, wymaga ostrożności ze względu na toksyczność.

Użycie rozpuszczalników organicznych jest tak rozpowszechnione, że bardzo często ich użytkownicy zapominają lub nie są świadomi wad i ryzyka, jakie ze sobą niosą:

• Łatwopalność – większość rozpuszczalników organicznych jest łatwopalna, co zwiększa ryzyko pożaru podczas pracy.
• Szkodliwość dla zdrowia – wdychanie oparów może być szkodliwe dla układu oddechowego i nerwowego; mogą też powodować podrażnienia skóry, oczu i błon śluzowych.
• Degradacja materiałów – mogą uszkadzać materiały używane w elektronice, takie jak tworzywa sztuczne, gumy czy lakiery ochronne, co może prowadzić do awarii urządzeń.
• Wpływ na środowisko – rozpuszczalniki organiczne mogą być toksyczne dla środowiska, szczególnie jeśli nie są odpowiednio utylizowane. Emisja lotnych związków organicznych przyczynia się do zanieczyszczenia powietrza.
• Brak selektywności – rozpuszczalniki mogą rozpuszczać kleje i inne powłoki ochronne komponentów elektronicznych, co może prowadzić do rozszczelnienia lub uszkodzenia elektroniki.
• Koszty bezpieczeństwa – konieczność stosowania specjalistycznych systemów wentylacji, środków ochrony indywidualnej i procedur bezpieczeństwa zwiększa koszty pracy z takimi substancjami.

Uwzględniając powyższe, środki na bazie wody lub mniej toksyczne rozpuszczalniki są coraz częściej preferowane w zastosowaniach związanych z czyszczeniem elektroniki. Przykładami produktów opartych na rozpuszczalnikach organicznych jest seria ZESTRON SD:

• Zestron SD 100: przeznaczony do usuwania pasty lutowniczej z szablonów SMT w urządzeniach natryskowych.
• Zestron SD 301: usuwanie past, klejów, a także niektórych topników. Możliwy do użycia w drukarkach.
• Zestron FA+: wszechstronny środek usuwający wszelkiego rodzaju pozostałości topników.

Środki czyszczące serii Zestron zostały opracowane na bazie zmodyfikowanych alkoholi, które oferują szereg zalet w porównaniu do prostych alkoholi, takich jak IPA (izopropanol) czy aceton. Cechują się znacznie wyższą wydajnością czyszczenia, co czyni je wyjątkowo ekonomicznymi. Co więcej, dzięki wyższej temperaturze zapłonu, są znacznie bezpieczniejsze do stosowania w procesach maszynowych. Wszystkie środki czyszczące ZESTRON są wolne od związków halogenowanych, co sprawia, że są bardziej przyjazne dla środowiska w porównaniu do alkoholi takich jak trójchloroetylen.

Rys.1 Środki dostępne w kanistrach o różnej pojemności, w formie koncentratów lub gotowych do użycia.

Środki na bazie wody

Roztwory wodne z dodatkiem detergentów, środków alkalicznych lub inhibitorów korozji są coraz częściej stosowane jako ekologiczna alternatywa dla rozpuszczalników. Wymagają jednak systemów suszenia po czyszczeniu.

Przykładem jest technologia „Fast Acting Surfactant Technology” (FAST®), opracowana przez firmę ZESTRON. Charakteryzuje się krótszymi strukturami środków powierzchniowo czynnych, które pozwalają cząsteczkom FAST® poruszać się szybciej na powierzchni niż tradycyjne środki. Skutkuje to wyjątkową zdolnością zwilżania, dzięki czemu wszystkie pozostałości są usuwane efektywnie.

Rys.2 Cząsteczki FAST (niebieskie) tworzące rozgałęzione sieci połączeń.

Tradycyjne środki powierzchniowo czynne potrzebują kilku cząsteczek, aby związać się z jedną cząsteczką zanieczyszczeń. W technologii FAST® cząsteczki tworzą rozgałęzioną sieć połączeń (Rys. 2) skutkującą w wykorzystaniu mniejszej ilości aktywnych cząsteczek potrzebnych do związania większej ilości niepożądanych molekuł. Dzięki temu:

• wydłuża to żywotność kąpieli i redukuje koszty medium czyszczącego;
• rzadziej trzeba uzupełniać środek, a więc mniejsza pracochłonność;
• rzadziej wymieniana jest cała kąpiel, a więc niższe koszty utylizacji.

Produkty wykorzystujące tę technologię to seria ATRON®. Przykładem mogą być:

• Atron DC – Wodny środek czyszczący do usuwania materiałów powłokowych z masek, uchwytów, narzędzi pomocniczych stosowanych w procesie lakierowania.
• Atron SP 200 – Środek czyszczący do czyszczenia konserwacyjnego (palety lutownicze, pułapki kondensatu w piecach rozpływowych) w nieogrzewanych wannach zanurzeniowych i maszynach czyszczących typu spray-in-air.

Innym przykładem technologii opartej na środkach wodnych jest HYDRON®. Technologia czyszczenia, która wykorzystuje wodne, jednofazowe środki czyszczące. Produkty z serii HYDRON® doskonale sprawdzają się np. w usuwaniu topników z układów elektronicznych, elektroniki mocy, obudów, wafli krzemowych czy czyszczenie szablonów.

Rys.3 Cząsteczki HYDRON (niebieskie) wiążące zanieczyszczenia.

Zalety płynące z tego technologii HYDRON to:

• Stabilna, jednofazowa emulsja, brak rozdzielania faz;
• Nie wymaga mieszania ani wstrząsania do aktywacji środka czyszczącego;
• Zanieczyszczenia są wiązane jedynie tymczasowo, co ułatwia ich filtrowanie;
• Bardzo dobre właściwości czyszczenia i płukania w systemach o ograniczonym mieszaniu;
• Pozbawione pozostałości, jednolicie wypłukane powierzchnie przy użyciu środków HYDRON® w procesach zanurzeniowych do usuwania topników z układów elektronicznych i elektroniki mocy.

Przykładami zastosowania tej technologii są produkty:

• Hydron SE 220 – Środek o neutralnym pH do usuwania pozostałości topników z elektroniki półprzewodnikowej. Zaprojektowany do procesów mycia zanurzeniowego.
• Hydron WS 400 – opracowany do usuwania topników rozpuszczalnych w wodzie. Kompatybilny z wrażliwymi metalami.

Rys.4 Środki hybrydowe MPC® serii Vigon.

Środki hybrydowe

Kolejnym krokiem w rozwoju środków myjących do elektroniki jest kombinacja technologii wodnej i rozpuszczalnikowej. Zapewnia to elastyczność w procesach czyszczenia i świetnie sprawdza się w produkcji masowej. Reprezentantem tego podejścia jest opracowana przez firmę ZESTRON technologia MPC® (Micro Phase Cleaning), która łączy zalety tradycyjnych rozpuszczalników i środków powierzchniowo czynnych, eliminując jednocześnie ich wady. Środki czyszczące MPC® skutecznie usuwają różnorodne zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne, takie jak topniki, pasty lutownicze i kleje SMT.

Charakterystyczne cechy technologii MPC® to:

• Szerokie okno procesowe – środki działają efektywnie w różnych warunkach temperatury i czasu.
• Długi czas życia kąpieli – zanieczyszczenia są usuwane w procesie mikro-fazowym, co umożliwia ich łatwe filtrowanie.
• Brak pozostałości – nie pozostawiają osadów na powierzchni płytki, co jest kluczowe przed procesami takimi jak nakładanie powłok ochronnych.
• Niska zawartość lotnych związków organicznych (VOC) – środki są przyjazne dla środowiska.
• Bezpieczeństwo – środki MPC® są wodne i niepalne.

Technologia MPC® zapewnia stabilne procesy i znaczną redukcję kosztów operacyjnych dzięki długiemu czasowi eksploatacji kąpieli i łatwości utrzymania systemu czyszczącego.
Przykładami środków opracowanych w tej technologii to seria produktów VIGON®:

• Vigon SC 200 – Uniwersalny środek na bazie wody do mycia pasty lutowniczej z szablonów, rakli i misprintów. Do stosowania w procesach ręcznych, natryskowych, ultradźwiękowych i w sitodrukarkach.
• Vigon A 201 – Środek na bazie wody o szerokim zakresie zastosowań do procesów natryskowych. Bardzo dobre wyniki czyszczenia dla bezołowiowych past lutowniczych i komponentów o niskim stand-off.
• Vigon RC 303 – Środek na bazie wody, bardzo skuteczny w usuwaniu zadymionych, zapieczonych pozostałości topników w urządzeniach do lutowania rozpływowego.

Kryteria doboru środków myjących

Dobór odpowiednich środków myjących zależy od wielu czynników:

• Rodzaj i stopień zanieczyszczeń: topniki wymagają mocniejszych środków, a kurz i pył mogą być usuwane prostszymi metodami.
• Typ i wrażliwość czyszczonych komponentów: niektóre rozpuszczalniki mogą uszkadzać delikatne elementy, wpływać na ich wygląd, uszczelnienie, a nawet funkcjonalność.
• Zgodność z normami branżowymi: wymogi takie jak ROHS czy IPC obligują do stosowania bezpiecznych metod.
• Koszty operacyjne i wpływ na środowisko: ekologiczne środki wodne zyskują na popularności.

Odpowiedni dobór środków myjących jest kluczowy dla zapewnienia jakości i niezawodności produktu elektronicznego. Wybór technologii zależy od rodzaju zanieczyszczeń, wrażliwości komponentów, kosztów oraz wymagań środowiskowych. Rozwój technologii mycia, w tym środków ekologicznych, wskazuje kierunek na przyszłość, w której zrównoważony rozwój i wydajność idą w parze.

Dostępność produktów

Wszystkie opisane w artykule środki myjące, w tym serie ZESTRON SD, ATRON®, HYDRON® oraz VIGON®, są dostępne w ofercie firmy PB Technik Sp. z o.o. Jako autoryzowany dystrybutor ZESTRON w Polsce, PB Technik zapewnia kompleksowe wsparcie techniczne w zakresie doboru środków czyszczących, technologii mycia oraz wdrożenia procesów zgodnych z najwyższymi standardami branży elektronicznej.

Jesteś zainteresowany rozwiązaniami do mycia elektroniki? Skontaktuj się ze specjalistami PB Technik:

p.nowakowski@pbtechnik.com.pl

t.pelc@pbtechnik.com.pl