cosa causa residui di flussante sulle assemblaggi PCB, quando è necessaria la pulizia, come selezionare un processo di pulizia e come verificare la pulizia.
I residui di flussante su un'assemblaggio PCB sono il materiale che rimane dopo che il flussante nella pasta di saldatura o il flussante liquido, in gel o a filo applicato separatamente ha eseguito la sua funzione durante la saldatura.
Il flusso rimuove gli ossidi superficiali, migliora l bagnabilità della saldatura e aiuta la saldatura fusa a formare un giunto affidabile. Dopo il riflusso, saldatura a onde, saldatura selettiva o saldatura manuale, parte del flusso può evaporare o reagire, mentre resine, attivatori, sali e altri prodotti di reazione possono rimanere sull'assemblaggio.
Nel linguaggio di ricerca quotidiano, questo è spesso chiamato “residuo di flusso su un PCB.” Tecnologicamente, una volta che i componenti sono stati assemblati e saldati, il pezzo lavorato è un PCBA.
Il residuo di flusso non è automaticamente un difetto, e non ogni PCBA richiede automaticamente una pulizia. La decisione dipende dalla chimica del flusso, dal processo di saldatura, dal design dell'assemblaggio, dall'ambiente operativo, dai requisiti elettrici, dal processo di rivestimento e dalle specifiche di pulizia del cliente.
La composizione varia tra paste di saldatura e flussi liquidi, gel o a filo. I costituenti comuni del residuo includono:
Il residuo può apparire chiaro, ambra, marrone, bianco, appiccicoso, polveroso, lucido o simile al vetro. L'aspetto da solo non può determinare se è elettricamente attivo, corrosivo o accettabile.
La pasta di saldatura contiene particelle di lega di saldatura e flusso. Durante il riflusso, il flusso si attiva, rimuove gli ossidi e supporta la bagnabilità della saldatura. Resina e prodotti di reazione possono rimanere intorno ai terminali dei componenti, ai giunti di saldatura e sotto pacchetti a bassa altezza.
Il flusso liquido è applicato sul lato di saldatura prima che il PCBA entri nelle sezioni di preriscaldamento e saldatura a onda. Un flusso eccessivo, un preriscaldamento insufficiente o un controllo del processo scarso possono lasciare residui visibili sul lato di saldatura.
La saldatura selettiva applica il flusso ai punti THT programmati prima del preriscaldamento e della saldatura mini-wave. Può rimanere residuo attorno a connettori, terminali, relè e altre giunzioni a foro passante.
La saldatura manuale e la riparazione dei componenti possono introdurre residui concentrati attorno alle giunzioni riparate. L'applicazione ripetuta del flusso e i molteplici cicli di riscaldamento possono rendere il residuo rimanente più difficile da rimuovere.
Il residuo di flusso visibile è materiale che può essere visto attorno alle giunzioni di saldatura o sulla superficie del PCBA. La contaminazione ionica consiste in specie ioniche mobili che possono rimanere sulla scheda anche quando sembra pulita.
Un PCBA visivamente pulito può contenere comunque contaminazione ionica misurabile. Un PCBA con residui di resina visibili può comunque soddisfare un particolare requisito di pulizia elettrica.
Il risultato richiesto deve quindi essere definito prima di selezionare un processo di pulizia.
L'umidità può interagire con la contaminazione ionica mobile e ridurre la resistenza di isolamento superficiale tra i conduttori. Questo può contribuire alla corrente di dispersione o a un comportamento instabile nei circuiti ad alta impedenza.
Quando l'umidità, la contaminazione ionica e un potenziale elettrico sono presenti insieme, gli ioni metallici possono migrare tra i conduttori. In condizioni favorevoli, può svilupparsi una crescita dendritica e creare un percorso conduttivo indesiderato.
Il residuo di flusso non causa automaticamente la migrazione elettrochimica. Il rischio dipende dalla chimica del residuo, dalla distanza, dalla tensione, dall'umidità, dalla temperatura e dal tempo di esposizione.
Residui aggressivi o attivati in modo incompleto possono contribuire alla corrosione di conduttori esposti, terminazioni di componenti o connessioni saldate. I residui intrappolati sotto componenti a basso sollevamento possono essere particolarmente difficili da ispezionare e pulire.
La contaminazione sotto il rivestimento conformale può interferire con l'adesione del rivestimento, creare copertura irregolare o intrappolare residui contro l'assemblaggio.
Un rivestimento conformale non deve essere considerato come un sostituto di un processo di pulizia qualificato. La condizione della superficie del PCBA deve soddisfare i requisiti del fornitore del rivestimento prima dell'applicazione del rivestimento.
DEZ fornisce una guida separata su flussi no-clean e rivestimento conformale.
Il residuo di flusso sui pad di test può interferire con le sonde di test in-circuit o di test funzionale. Il residuo può aumentare la resistenza di contatto, produrre letture inconsistenti o trasferirsi sull’apparecchiatura di test.
Residui scuri o appiccicosi possono ostacolare l'ispezione delle giunzioni saldate. Residui bianchi dopo la pulizia potrebbero indicare una rimozione incompleta, riposizionamento, chimica incompatibile, acqua di risciacquo contaminata o prodotti di reazione.
Il colore da solo non può confermare la causa. Il tipo di flusso, la chimica di pulizia, la qualità dell'acqua di risciacquo e le condizioni di asciugatura devono essere esaminati insieme.
Il residuo di flusso dovrebbe essere rimosso quando le specifiche del prodotto, il processo di produzione qualificato o le operazioni a valle richiedono una superficie pulita.
Le condizioni tipiche includono:
I residui di flusso solubili in acqua e acidi organici richiedono normalmente un processo di pulizia post-saldatura validato. L'intervallo e la chimica di pulizia dovrebbero seguire i requisiti tecnici del fornitore di flusso.
La pulizia può essere necessaria quando il residuo potrebbe influire sull'adesione del rivestimento, sulla copertura o sul comportamento a lungo termine. I test di compatibilità dovrebbero includere il flusso, il processo di pulizia, il rivestimento e i materiali di assemblaggio effettivi.
Circuiti ad alta impedenza, alta tensione e a passo fine possono richiedere un controllo più rigoroso della contaminazione ionica perché piccoli correnti di dispersione possono influenzare il funzionamento.
I PCBAs esposti a umidità, condensa, inquinamento, sale, cicli di temperatura o condizioni esterne potrebbero richiedere pulizia e validazione del processo misurabile.
Il solo nome dell'industria non determina se la pulizia sia necessaria. L'ambiente del prodotto e i requisiti di affidabilità lo fanno.
Un flusso eccessivo, un riscaldamento insufficiente, un profilo termico inadeguato o operazioni di rifacimento ripetute possono lasciare residui attivi o difficili da rimuovere.
Pulire la scheda non corregge un processo di saldatura instabile. Il volume di flussante, il preriscaldamento e i parametri di saldatura devono essere anch'essi corretti.
La pulizia potrebbe essere necessaria prima della sonda elettrica, giunzione adesiva, sottofill, incapsulamento, etichettatura, marcatura o un'altra operazione sensibile alla superficie.
I disegni dei clienti e le specifiche di processo possono definire il metodo di pulizia, il metodo di test, la frequenza di campionamento e il limite di accettazione. Questi requisiti hanno la precedenza sull'aspetto estetico.
Non esiste un fluido di pulizia o una macchina che rimuova ogni flussante da ogni PCBA.
Il processo più completo è quello qualificato per la chimica del flussante effettivo, i materiali dei componenti, la geometria della scheda, il volume di produzione e il risultato di pulizia richiesto.
Registrazione:
I residui freschi sono spesso più facili da rimuovere rispetto ai residui invecchiati o che hanno subito ulteriori cicli di riscaldamento.
Determinare se il processo deve raggiungere:
Una macchina selezionata solo per la pulizia a pennello visibile non dovrebbe essere aspettata a eseguire un lavaggio acquoso completo e un risciacquo controllato con acqua deionizzata.
La pulizia a pennello è adatta per i residui accessibili sul lato saldatura e per le palline di saldatura libere dopo saldatura a onda o selettiva.
Non è destinata a lavare l'assemblaggio completo, raggiungere ogni area sotto i componenti o fornire un risciacquo controllato con acqua deionizzata.
I processi di pulizia batch offline puliscono più PCBAs compatibili in un cestello. Un processo qualificato può combinare lavaggio con spruzzo chimico, risciacquo in acqua DI e asciugatura ad aria calda.
Questo formato è adatto per produzioni a elevata varietà, frequenti cambi di prodotto e fabbriche che non richiedono una linea di pulizia continuamente connessa.
La pulizia acquosa inline trasferisce continuamente le PCBAs attraverso lavaggio chimico, risciacquo in acqua DI e asciugatura ad aria calda.
È adatto per prodotti ripetuti e volumi di produzione che giustificano un processo continuo su nastro.
La pulizia manuale può essere utilizzata per lavori locali e compiti a basso volume. Tuttavia, semplicemente sciogliere il flussante con IPA e permettere al liquido di evaporare può diffondere la contaminazione disciolta e depositarla altrove.
Un processo manuale controllato deve utilizzare chimica compatibile, strumenti puliti, estrazione con materiale assorbente privo di pelucchi e asciugatura adeguata.
La pulizia ad ultrasuoni non deve essere applicata ad assemblaggi popolati senza confermare la compatibilità dei componenti e dei materiali. I dispositivi MEMS, i microfoni, i cristalli, i sensori, i trasformatori, le bobine, i componenti piezoelettrici e le aree di liquido intrappolato possono richiedere una valutazione speciale.
Il principale agente di pulizia dissolve o rimuove i residui di flussante compatibili.
L'acqua DI è utilizzata dopo il lavaggio per rimuovere la contaminazione disciolta e l'agente di pulizia rimanente. L'acqua DI non è automaticamente la chimica principale per la rimozione del flussante.
La fase di asciugatura deve rimuovere l'umidità dalle fessure dei componenti, dai connettori e da altre aree di ritenzione. Una superficie che sembra asciutta può ancora trattenere liquido sotto i componenti a bassa altezza.
Prima della selezione finale della macchina, processa le schede che portano i residui di flussante reali. Valuta:
DEZ Macchine per la pulizia delle PCBA e Macchina per pulizia con ghiaccio secco copertura accessibile della pulizia dei pennelli monofacciali, pulizia acquosa offline in batch e pulizia acquosa continua inline.
| Problema di produzione | Attrezzatura DEZ raccomandata | Dati chiave e confine del processo |
|---|---|---|
| Segni di flusso visibili e pallini di saldatura liberi su un lato di saldatura accessibile | Macchina di Pulizia PCBA Automatica a Lato Singolo – DEZ-C758 | Supporta larghezze di PCBA da 50 a 300 mm e altezze di componente fino a 135 mm. La velocità del nastro trasportatore è regolabile da 0,05 a 1,8 m/min. Un rullo applicatore Ø100 mm applica il detergente prima della spazzolatura bagnata multidirezionale, della spazzolatura a secco e dell'asciugatura con ventola. |
| Pulizia automatica dei pennelli per PCBAs fino a 300 × 300 mm | Macchina automatica per la pulizia delle schede PCBA – DEZ-C760 | Elimina una superficie del lato saldatura accessibile. Richiede un bordo della scheda di almeno 1,5 mm. Utilizza un liquido detergente per PCBA a base di alcool, una spazzola rotativa da 360 mm e due spazzole a rullo. La velocità del nastro trasportatore è regolabile da 0,05 a 1,8 m/min. |
| Pulizia offline ad alta varietà con lavaggio, risciacquo e asciugatura completi | Macchina di Pulizia PCBA Offline per Rimozione del Flusso in Lotto – DEZ-C743 | Utilizza un cestello a doppio strato 610 × 560 × 100 mm con un carico massimo di 10 kg per batch. Il processo prevede lavaggio a spruzzo riscaldato, risciacquo con acqua DI e asciugatura con aria calda. La temperatura di lavaggio è di 25–75°C, la temperatura massima di asciugatura è di 99°C e la resistività dell'acqua DI richiesta è superiore a 15 MΩ·cm. |
| Pulizia acquosa continua dopo riflusso, onde o saldatura selettiva | Macchina per la pulizia delle PCBA basata su acqua – DEZ-C1360 | Supporta larghezze di prodotto da 50 a 500 mm su un nastro trasportatore in rete SUS316 da 500 mm. La velocità del nastro trasportatore è regolabile fino a 1000 mm/min. Esegue lavaggio chimico, risciacquo con acqua DI e asciugatura con aria calda a due zone. La resistività dell'acqua DI richiesta è superiore a 15 MΩ·cm. |
| Postazione di lavoro fissa per la pulizia del flusso e dei residui di rifacimento locali della PCBA | Macchina per pulizia a ghiaccio secco PCBA – DEZ-C7310 | Pulisce le giunture di saldatura esposte, i terminali dei componenti, i connettori e le aree riparate. La pressione regolabile è di 0,1–0,8 MPa, l'alimentazione di ghiaccio secco è di 0,1–0,6 kg/min e la capacità dell'emissore è di 5–10 kg. Il sistema a pavimento include estrazione per contaminazioni allentate. |
| Pulizia ripetitiva senza acqua integrata nella produzione | Macchina per la pulizia a ghiaccio secco in linea – DEZ-C7320 | Supporta un'area di pulizia massima di 400 × 350 mm. L'alimentazione di ghiaccio secco è regolabile da 0,1 a 0,6 kg/min, con pressione regolabile di 0,1–0,8 MPa. Il sistema chiuso non richiede risciacquo con acqua né fase di asciugatura con aria calda. |
La categoria di macchine per la pulizia delle PCB copre la rimozione di particelle secche da PCB nudi prima della stampa. I residui di flusso dopo la saldatura richiedono attrezzature della categoria di pulizia PCBA. Le specifiche attuali dei prodotti DEZ confermano questi differenti confini di processo.
Un risultato di residuo di flusso è accettabile solo quando soddisfa un requisito definito.
Non esiste un aspetto visivo universale o un singolo numero ionico che provi che ogni PCBA sia adatta per ogni applicazione.
L'ispezione visiva può identificare:
L'ispezione visiva non può provare che la contaminazione ionica sia stata rimossa.
ROSE sta per Resistività dell'estrazione del solvente. Il metodo estrae contaminazioni ionizzabili dall'assemblaggio e riporta un risultato globale, comunemente espresso come equivalente del cloruro di sodio.
ROSE è utile per monitorare se un processo di produzione qualificato rimane entro i limiti di controllo stabiliti. Non identifica specie ioniche individuali né mostra la loro esatta posizione.
La IPC-TM-650 Metodo 2.3.25D descrive esplicitamente ROSE come uno strumento di controllo dei processi e afferma che non predice l'affidabilità.
La cromatografia ionica può identificare e quantificare specie ioniche specifiche estratte dall'assemblaggio. È utile per indagare la fonte di contaminazione e confrontare i risultati del processo di pulizia.
La posizione e il metodo di estrazione sono importanti. Un risultato su tutta la scheda potrebbe non rivelare un accumulo di residuo concentrato sotto un particolare componente a basso standoff.
I test SIR valutano la resistenza elettrica in condizioni definite di temperatura, umidità e bias. Possono sostenere la validazione di un flusso, di un processo di saldatura e di pulizia dove l'affidabilità elettrica è la principale preoccupazione.
SIR non è intercambiabile con un'ispezione visiva o un test ionico globale.
A seconda del prodotto, i controlli aggiuntivi possono includere:
Le possibili cause includono:
Cambiando a un detergente più forte senza test di compatibilità può danneggiare le marcature, le plastiche, i rivestimenti, gli adesivi o altri materiali di assemblaggio.
L'indagine corretta confronta il flusso originale, la concentrazione dell'agente di pulizia, la temperatura di lavaggio, l'azione meccanica, la qualità dell'acqua di risciacquo, il processo di asciugatura e la posizione del residuo.
Una qualifica ripetibile dovrebbe utilizzare PCBAs di produzione reali con residui rappresentativi.
Documentare il flusso, la lega di saldatura, il metodo di saldatura, il profilo termico, l'età del residuo, le dimensioni della scheda, il layout dei componenti e il risultato di pulizia richiesto.
Ispezionare e testare assemblaggi non puliti rappresentativi. Registrare il residuo visibile e le misurazioni di pulizia selezionate.
Testare il processo di spazzole, batch o inline proposto utilizzando chimica compatibile e parametri controllati.
Controllare le superfici accessibili, le aree sotto i componenti, i connettori, le marcature, le plastiche, le etichette e qualsiasi superficie di rivestimento o incollaggio.
Valutare la qualità dell'acqua di risciacquo, il carryover dell'agente di pulizia, il liquido intrappolato e il residuo che appare dopo l'asciugatura.
Definire la concentrazione chimica approvata, la temperatura, il tempo, le impostazioni di spruzzatura o spazzolatura, i requisiti per l'acqua di risciacquo, le impostazioni di asciugatura, i limiti di manutenzione del bagno e la frequenza di test.
Alcuni residui contengono materiale ionico mobile che può contribuire a perdite quando sono presenti umidità e polarizzazione elettrica.
Un flussante no-clean selezionato e trattato correttamente può rimanere su assemblaggi qualificati. Il rischio aumenta quando viene applicato troppo flussante, i residui non sono completamente attivati dal calore, è presente umidità o il prodotto opera al di fuori delle condizioni qualificate.
L'IPA può dissolvere alcuni flussanti ma non è efficace per ogni formulazione. Se l'IPA contaminato evapora sulla scheda, i residui dissolti possono essere ridistribuiti anziché rimossi. Conferma l'agente di pulizia con il fornitore di flussante e valida il processo di rimozione e asciugatura completa.
L'acqua DI può rimuovere contaminazioni compatibili solubili in acqua, ma non dissolve ogni residuo di rosin, resina o no-clean. Molti processi acquosi richiedono un agente di pulizia compatibile seguito da un risciacquo in acqua DI.
Pulisci all'interno dell'intervallo di processo qualificato. I residui che sono invecchiati, induriti o che hanno subito ulteriori cicli termici possono richiedere più tempo, temperatura o azione chimica.
No. La DEZ-C753S è una macchina di pulizia a secco a doppio lato per polvere, fibre e particelle libere su PCB nudi prima della stampa della pasta di saldatura.
DEZ può valutare se l'applicazione richiede una pulizia a secco con ghiaccio secco accessibile, pulizia acquosa batch offline o pulizia continua inline.
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