Отмывка — один из ключевых этапов технологического процесса сборки электронной аппаратуры. Многих трудностей и непредвиденных расходов можно избежать, если отмывка прорабатывается в комплексе со всеми остальными этапами. Тогда заранее можно оценить экономические и технологические аспекты внедрения процесса отмывки.
Когда отмывка дешевле, чем ее отсутствие
Зачем тратить деньги на отмывку? Затем, что это бывает гораздо дешевле, чем ее отсутствие. Например, при производстве изделий для ответственных областей применения (рис.1). Здесь долговременная надежность и качество стоят на первом месте. И от того, насколько качественно осуществлена отмывка, будет зависеть работоспособность изделия
в течение его жизненного цикла.
Производитель электроники должен выполнять все требования заказчика и одновременно обеспечивать наименьшую стоимость отмывки в пересчете на печатный узел. При этом параметры, позволяющие определить стоимость отмывки, зачастую не поддаются непосредственному вычислению или количественному измерению и могут проявляться только после внедрения процесса в эксплуатацию.
Главным критерием здесь может быть только стоимость отмывки и ее влияние на себестоимость изделия, выраженную на единицу площади или на печатный узел. И тут возникает вопрос: "Как реалистично определить стоимость отмывки?". А затем: "Как снизить издержки?" Технологии отмывки как ключевой параметр
Процесс отмывки и его стоимость в первую очередь зависят от выбора типа промывочной жидкости. Сравнение одного из классов профессиональных промывочных жидкостей — жидкостей на спиртовой основе и спирто-бензиновой смеси – рассматривалось в статье "Как сэкономить деньги при отмывке изделий электроники?" в бюллетене "Поверхностный монтаж" №10 за 2004 год.
Другой класс промывочных жидкостей — это жидкости на водной основе. В нем можно выделить две группы:
* промывочные жидкости на основе технологии поверхностно-активных веществ (ПАВ);
* промывочные жидкости на основе технологии Micro Phase Cleaning® (MPC), разработанной и запатентованной компанией Zestron.
Основное и принципиальное различие процессов отмывки – в механизме удаления загрязнений, что в конечном итоге влияет на эффективность, срок жизни промывочной жидкости в системе отмывки и общую стоимость процесса. Исторически ПАВ появились раньше, чем МРС-технология, однако новые требования предусматривают новые подходы к отмывке. Цель последних разработок — избежать недостатков, присущих ПАВ, и добиться снижения стоимости процесса.
Особенность работы ПАВ заключается в том, что после удаления загрязнений активные компоненты промывочной жидкости остаются связанными с частицами загрязнений. Жесткая связь активных компонентов ПАВ с удаленными частицами загрязнений приводит к постоянному истощению промывочной жидкости, требуя частой смены моющего раствора (раз, а то и два-три раза в неделю). Поэтому результат отмывки нестабилен и постоянно изменяется. Следует отметить, что ПАВ обладают существенно меньшей очищающей способностью и неэффективны при удалении сложных загрязнений, например таких, как высокополимеризованные остатки флюса и остатки бессвинцовых флюсов. В подтверждение этого можно процитировать статью, посвященную применению ПАВ: "...Отмывка остатков флюса после пайки с применением бессвинцовых материалов в целом требует большей интенсивности: увеличения концентрации отмывочных средств, времени воздействия, температуры и пр. Повышенная интенсивность отмывки необходима вследствие увеличения количества остатков флюсов после пайки и их устойчивости к воздействию отмывочных средств..."
ПАВ гигроскопичны и, оставаясь на очищенной поверхности, создают эффект белого налета и притягивают воду, что приводит к таким нежелательным последствиям, как электрохимическая коррозия и миграция. Более того, это снижает адгезию при нанесении влагозащитного покрытия (рис.2).
МРС-технологии в отличие от ПАВ используют промывочные жидкости на водной основе с уникальными активными компонентами — микрофазами. Эти активные компоненты работают как средство перемещения загрязнения с поверхности в водную среду (рис.3), не образуя жестких связей с загрязнениями. Далее загрязнения удаляются из водного раствора обычными механическими фильтрами. Таким образом, промывочная жидкость постоянно регенерируется, а микрофазы снова и снова готовы удалять загрязнения (рис.4). Этот механизм похож на впитывание грязи поролоновой губкой. После того как губка выжата, ее можно использовать снова и снова.
Сравнивая стоимость отмывки ПАВ и МРС, следует учесть срок жизни промывочной жидкости и стоимость обслуживания ванны во время замены промывочных жидкостей как основных составляющих общей стоимости. В случае с ПАВ требуется частая замена ванн, увеличивающая затраты на свежую промывочную жидкость, утилизацию, время обслуживания и заработную плату персонала. Увеличивается время контакта обслуживающего персонала с веществами, используемые в ПАВ и влияющими на здоровье людей. Поэтому общая стоимость отмывки повышается.
Процесс отмывки с применением МРС-технологии более экономичен из-за длительного срока жизни в ванне и снижения расходов на свежую промывочную жидкость и утилизацию. Благодаря регулярной фильтрации, максимальный уровень загрязнения промывочной жидкости в ванне не достигается (рис.5).
Для наглядности проведем расчет на примере одного из отечественных предприятий, производственная программа которого составляет 160 европлат в смену. Предложен выбор из промывочных жидкостей на водной основе:
* VIGON® US, выполненная по МРС-технологии производства компании ZESTR0N;
* ПАВ канадской фирмы, совсем недавно появившаяся на отечественном рынке.
При анализе использовалась информация, находящаяся в широком доступе.
Разобьем расчеты на последовательные шаги (табл.1).
Таким образом, очевидный на первый взгляд выбор приводит к потерям около 5,5 рублей на каждом печатном узле.
Если разлить требуемое для такой программы выпуска количество ПАВ в канистры по 25 л и поставить друг на друга, то получится колонна высотой более 6 000 м! Для сравнения, самая высокая гора Эверест (Джомолунгма) имеет высоту 8848,45 м над уровнем моря. Если такую же процедуру проделать с VIGON® US, то получится колонна высотой всего около трех метров. Стоимость простоя, обслуживания ванны (90 раз) и контроля концентрации каждый раз при замене жидкости в ванне только увеличат разницу в стоимости отмывки.
Еще один немаловажный фактор — это безопасность промывочной жидкости для здоровья персонала и окружающей среды, и он имеет большое значение при выборе. Международная классификация по безопасности проводится в соответствии с классификатором HIMS (влияние на здоровье — огнеопасность — химактивность). По этой классификации значение "О" присваивается при наименьшей угрозе, а "3" – при наибольшей.
Рассматриваемая ПАВ имеет классификацию 2-0-0, т.е. она классифицируется как раздражающий компонент с достаточно высокой степенью опасности из-за содержания гликоль-эфира (15–40%) и 2-аминоэтанола (порядка 15–40%). В случае длительного контакта с кожей или при попадании в глаза есть опасность получения химических ожогов и хронических заболеваний. Для сравнения, VIGON® US имеет классификацию 0-0-0.
Из-за такой классификации и коррозионной активности ПАВ требует специальных условий транспортировки и маркировки, что увеличивает ее стоимость и стоимость утилизации. Важно также предотвратить попадание ПАВ в канализацию.
Основные различия в промывочных жидкостях проиллюстрированы в табл.2. и 3.
Пять доводов в пользу МРС-технологии
* Минимальные расходы на отмывку за счет длительного срока жизни в ванне, низкая стоимость технического обслуживания;
* исключительно высокие очищающая эффективность и поглощающая способность. Удаляет остатки большинства типов флюсов, в том числе и бессвинцовых;
* отработанные режимы отмывки на оборудовании большинства производителей;
* безопасны для здоровья персонала и экологичны;
* на основе МРС-технологии разработаны промывочные жидкости для всех основных способов отмывки с применением ультразвука, барботажа и струйной отмывки.
Зачем тратить деньги на отмывку? Затем, что это бывает гораздо дешевле, чем ее отсутствие. Например, при производстве изделий для ответственных областей применения (рис.1). Здесь долговременная надежность и качество стоят на первом месте. И от того, насколько качественно осуществлена отмывка, будет зависеть работоспособность изделия
в течение его жизненного цикла.
Производитель электроники должен выполнять все требования заказчика и одновременно обеспечивать наименьшую стоимость отмывки в пересчете на печатный узел. При этом параметры, позволяющие определить стоимость отмывки, зачастую не поддаются непосредственному вычислению или количественному измерению и могут проявляться только после внедрения процесса в эксплуатацию.
Главным критерием здесь может быть только стоимость отмывки и ее влияние на себестоимость изделия, выраженную на единицу площади или на печатный узел. И тут возникает вопрос: "Как реалистично определить стоимость отмывки?". А затем: "Как снизить издержки?" Технологии отмывки как ключевой параметр
Процесс отмывки и его стоимость в первую очередь зависят от выбора типа промывочной жидкости. Сравнение одного из классов профессиональных промывочных жидкостей — жидкостей на спиртовой основе и спирто-бензиновой смеси – рассматривалось в статье "Как сэкономить деньги при отмывке изделий электроники?" в бюллетене "Поверхностный монтаж" №10 за 2004 год.
Другой класс промывочных жидкостей — это жидкости на водной основе. В нем можно выделить две группы:
* промывочные жидкости на основе технологии поверхностно-активных веществ (ПАВ);
* промывочные жидкости на основе технологии Micro Phase Cleaning® (MPC), разработанной и запатентованной компанией Zestron.
Основное и принципиальное различие процессов отмывки – в механизме удаления загрязнений, что в конечном итоге влияет на эффективность, срок жизни промывочной жидкости в системе отмывки и общую стоимость процесса. Исторически ПАВ появились раньше, чем МРС-технология, однако новые требования предусматривают новые подходы к отмывке. Цель последних разработок — избежать недостатков, присущих ПАВ, и добиться снижения стоимости процесса.
Особенность работы ПАВ заключается в том, что после удаления загрязнений активные компоненты промывочной жидкости остаются связанными с частицами загрязнений. Жесткая связь активных компонентов ПАВ с удаленными частицами загрязнений приводит к постоянному истощению промывочной жидкости, требуя частой смены моющего раствора (раз, а то и два-три раза в неделю). Поэтому результат отмывки нестабилен и постоянно изменяется. Следует отметить, что ПАВ обладают существенно меньшей очищающей способностью и неэффективны при удалении сложных загрязнений, например таких, как высокополимеризованные остатки флюса и остатки бессвинцовых флюсов. В подтверждение этого можно процитировать статью, посвященную применению ПАВ: "...Отмывка остатков флюса после пайки с применением бессвинцовых материалов в целом требует большей интенсивности: увеличения концентрации отмывочных средств, времени воздействия, температуры и пр. Повышенная интенсивность отмывки необходима вследствие увеличения количества остатков флюсов после пайки и их устойчивости к воздействию отмывочных средств..."
ПАВ гигроскопичны и, оставаясь на очищенной поверхности, создают эффект белого налета и притягивают воду, что приводит к таким нежелательным последствиям, как электрохимическая коррозия и миграция. Более того, это снижает адгезию при нанесении влагозащитного покрытия (рис.2).
МРС-технологии в отличие от ПАВ используют промывочные жидкости на водной основе с уникальными активными компонентами — микрофазами. Эти активные компоненты работают как средство перемещения загрязнения с поверхности в водную среду (рис.3), не образуя жестких связей с загрязнениями. Далее загрязнения удаляются из водного раствора обычными механическими фильтрами. Таким образом, промывочная жидкость постоянно регенерируется, а микрофазы снова и снова готовы удалять загрязнения (рис.4). Этот механизм похож на впитывание грязи поролоновой губкой. После того как губка выжата, ее можно использовать снова и снова.
Сравнивая стоимость отмывки ПАВ и МРС, следует учесть срок жизни промывочной жидкости и стоимость обслуживания ванны во время замены промывочных жидкостей как основных составляющих общей стоимости. В случае с ПАВ требуется частая замена ванн, увеличивающая затраты на свежую промывочную жидкость, утилизацию, время обслуживания и заработную плату персонала. Увеличивается время контакта обслуживающего персонала с веществами, используемые в ПАВ и влияющими на здоровье людей. Поэтому общая стоимость отмывки повышается.
Процесс отмывки с применением МРС-технологии более экономичен из-за длительного срока жизни в ванне и снижения расходов на свежую промывочную жидкость и утилизацию. Благодаря регулярной фильтрации, максимальный уровень загрязнения промывочной жидкости в ванне не достигается (рис.5).
Для наглядности проведем расчет на примере одного из отечественных предприятий, производственная программа которого составляет 160 европлат в смену. Предложен выбор из промывочных жидкостей на водной основе:
* VIGON® US, выполненная по МРС-технологии производства компании ZESTR0N;
* ПАВ канадской фирмы, совсем недавно появившаяся на отечественном рынке.
При анализе использовалась информация, находящаяся в широком доступе.
Разобьем расчеты на последовательные шаги (табл.1).
Таким образом, очевидный на первый взгляд выбор приводит к потерям около 5,5 рублей на каждом печатном узле.
Если разлить требуемое для такой программы выпуска количество ПАВ в канистры по 25 л и поставить друг на друга, то получится колонна высотой более 6 000 м! Для сравнения, самая высокая гора Эверест (Джомолунгма) имеет высоту 8848,45 м над уровнем моря. Если такую же процедуру проделать с VIGON® US, то получится колонна высотой всего около трех метров. Стоимость простоя, обслуживания ванны (90 раз) и контроля концентрации каждый раз при замене жидкости в ванне только увеличат разницу в стоимости отмывки.
Еще один немаловажный фактор — это безопасность промывочной жидкости для здоровья персонала и окружающей среды, и он имеет большое значение при выборе. Международная классификация по безопасности проводится в соответствии с классификатором HIMS (влияние на здоровье — огнеопасность — химактивность). По этой классификации значение "О" присваивается при наименьшей угрозе, а "3" – при наибольшей.
Рассматриваемая ПАВ имеет классификацию 2-0-0, т.е. она классифицируется как раздражающий компонент с достаточно высокой степенью опасности из-за содержания гликоль-эфира (15–40%) и 2-аминоэтанола (порядка 15–40%). В случае длительного контакта с кожей или при попадании в глаза есть опасность получения химических ожогов и хронических заболеваний. Для сравнения, VIGON® US имеет классификацию 0-0-0.
Из-за такой классификации и коррозионной активности ПАВ требует специальных условий транспортировки и маркировки, что увеличивает ее стоимость и стоимость утилизации. Важно также предотвратить попадание ПАВ в канализацию.
Основные различия в промывочных жидкостях проиллюстрированы в табл.2. и 3.
Пять доводов в пользу МРС-технологии
* Минимальные расходы на отмывку за счет длительного срока жизни в ванне, низкая стоимость технического обслуживания;
* исключительно высокие очищающая эффективность и поглощающая способность. Удаляет остатки большинства типов флюсов, в том числе и бессвинцовых;
* отработанные режимы отмывки на оборудовании большинства производителей;
* безопасны для здоровья персонала и экологичны;
* на основе МРС-технологии разработаны промывочные жидкости для всех основных способов отмывки с применением ультразвука, барботажа и струйной отмывки.
Отзывы читателей
