Comparações de limpeza de PCBA e como a DEZ associa a limpeza por escovas, aquosa ou com gelo seco ao fluxo em torno de componentes THT, SMD, LED e de potência.
Um cliente forneceu várias placas de circuito montadas com resíduos visíveis após a soldadura em torno de juntas de furo passante, terminais de CI, encapsulamentos SMD, terminações LED e componentes de potência.
As imagens ao microscópio mostram diferentes cores de PCB e estruturas de componentes, mas a maioria das amostras partilha um problema visível: permanecem resíduos brilhantes ou brancos em torno das áreas soldadas e sobre a máscara de soldadura circundante.
O objetivo da avaliação não era aplicar uma máquina a todas as placas. Era determinar qual método de limpeza melhor correspondia à localização da contaminação, à acessibilidade dos componentes e ao resultado exigido.
A DEZ fornece ambos Máquinas de limpeza de PCBA e máquinas de limpeza com gelo seco. Os processos disponíveis incluem escovagem de uma face, lavagem aquosa completa e limpeza localizada com gelo seco sem água.
As amostras enviadas apresentavam vários desafios de limpeza:
As imagens confirmam onde os resíduos visíveis foram reduzidos. No entanto, as fotografias não identificam a composição química exata do fluxo nem fornecem um valor de contaminação iónica.
O método de limpeza deve, por isso, ser selecionado com base tanto nas evidências visíveis como em informações adicionais de produção, incluindo o tipo de fluxo, a folga dos componentes, os materiais da placa, a produtividade exigida e os critérios de aceitação do cliente.
As três máquinas seguintes representam os principais métodos de limpeza avaliados para estas amostras.
A Máquina de limpeza de PCBA DEZ-C758 de um lado foi concebida para marcas visíveis de fluxo, bolas de solda soltas e detritos superficiais concentrados num lado de soldadura acessível.
O processo utiliza aplicação controlada de agente de limpeza, escovagem húmida multidirecional, escovagem a seco e secagem por ventilação. É adequado para superfícies planas do lado da soldadura que as escovas conseguem alcançar sem contacto inadequado com componentes ou estruturas salientes.
A DEZ-C743 limpador de lote offline PCBA realiza lavagem química por pulverização, enxaguamento com água DI e secagem por ar quente numa câmara fechada.
É a principal opção quando a contaminação se estende por áreas povoadas, vários lados da placa exigem limpeza ou os resíduos dissolvidos e os produtos químicos de limpeza têm de ser enxaguados. Várias PCBA compatíveis podem ser processadas no cesto de dois níveis.
A Máquina de limpeza a gelo seco DEZ-C7310 PCBA é uma estação de trabalho fixa para resíduos acessíveis de fluxo, resina e retrabalho.
O ar comprimido direciona partículas de gelo seco para a área contaminada. O gelo seco separa depósitos superficiais compatíveis e depois sublima, pelo que o processo não requer enxaguamento com água nem uma fase de secagem por ar quente.
É adequado para resíduos localizados em torno de juntas, terminais e componentes expostos quando o bocal tem acesso direto e a montagem passou nos testes de pressão e compatibilidade dos materiais.
A fotografia superior mostra uma película brilhante em torno de um grupo de juntas de soldadura de furo passante. Os resíduos estendem-se entre juntas adjacentes e sobre a máscara de soldadura escura.
A fotografia inferior mostra uma redução da película superficial extensa. As juntas de soldadura individuais e as pistas circundantes são mais fáceis de distinguir.
A contaminação está concentrada numa área aberta e relativamente plana do lado da soldadura, que parece acessível às escovas de limpeza.
O gelo seco é adequado quando o cliente exige limpeza localizada sem água em torno das juntas expostas ou quando não se pretende utilizar líquido de limpeza e posterior secagem.
Utilize a DEZ-C743 quando: a mesma contaminação se estende a ambos os lados ou a montagem completa exige lavagem e enxaguamento com água DI.
Antes da limpeza, resíduos visíveis envolvem ambas as filas de terminais do CI. Podem observar-se pequenos depósitos brilhantes entre as terminações metálicas pouco espaçadas.
Após a limpeza, os espaços entre os terminais estão mais nítidos e são visíveis menos resíduos superficiais.
Os resíduos estão expostos em torno dos terminais do componente e podem ser tratados com um bocal de gelo seco focalizado. A pressão de pulverização, a distância e o ângulo devem ser validados no encapsulamento real.
Escolha o método aquoso se a contaminação puder estender-se por baixo do componente ou se o processo exigir dissolução química seguida de enxaguamento com água DI.
A DEZ-C758 não é recomendada para esta área povoada do lado dos componentes, porque o contacto direto com as escovas é inadequado.
Esta área contém uma resistência chip, um pequeno circuito integrado e terminações soldadas próximas.
A imagem superior mostra depósitos visíveis em torno das extremidades dos pads. Na imagem inferior, os limites dos componentes e as áreas soldadas estão definidos com maior nitidez.
O gelo seco é adequado quando a contaminação está limitada às superfícies expostas em torno destes componentes e é necessária limpeza localizada sem água.
Utilize limpeza aquosa por lotes quando vários modelos de PCBA exigem lavagem, enxaguamento e secagem completos ou quando existem resíduos em várias áreas da placa.
Resíduos visíveis envolvem os três pads soldados do pequeno encapsulamento SMD. A película estende-se do corpo do componente até à máscara de soldadura próxima.
Após a limpeza, os pads parecem estar mais nitidamente separados da superfície circundante da PCB.
Esta é uma aplicação adequada de gelo seco, porque a contaminação é localizada, exposta e está posicionada em torno de um encapsulamento acessível. Assemelha-se ao tipo de resíduo produzido durante a substituição de componentes ou trabalhos de soldadura localizados.
Selecione a limpeza aquosa por lotes quando os mesmos resíduos estão distribuídos por toda a PCBA, em vez de limitados a uma área de reparação.
A fotografia superior mostra resíduos em torno dos terminais LED e das extremidades do encapsulamento. Após a limpeza, a película superficial extensa é reduzida.
Permanece alguma variação de cor nas terminações metálicas. A limpeza superficial não restaura o revestimento nem reverte todas as alterações de cor causadas pela soldadura.
O gelo seco permite acesso direto aos terminais expostos sem introduzir líquido. O encapsulamento LED, as vedações e os materiais circundantes devem tolerar a pressão, o bocal e a distância de trabalho selecionados.
Utilize limpeza aquosa quando a montagem LED completa exige lavagem e enxaguamento e todos os componentes são compatíveis com a química de limpeza e as condições de secagem.
A PCBA verde contém extensos depósitos brancos em torno dos pads dos componentes, footprints não povoadas e marcações de referência impressas.
Após a limpeza, a superfície está substancialmente mais limpa e os contornos dos pads e as marcações são mais fáceis de inspecionar.
A fotografia não permite determinar se o depósito é fluxo, química de limpeza seca ou outro contaminante de produção.
Uma lavagem química completa e o enxaguamento com água DI constituem o método inicial mais seguro quando a química dos resíduos é desconhecida e a contaminação cobre uma área maior da placa.
O gelo seco só deve ser selecionado se os testes confirmarem que o depósito é um material superficial acessível que pode ser separado sem dissolução química nem enxaguamento.
A DEZ-C758 não é adequada se a contaminação estiver numa superfície povoada ou distribuída em torno de estruturas que as escovas não conseguem alcançar.
Esta amostra combina um indutor de potência, juntas de soldadura maiores e componentes de montagem superficial mais pequenos.
Antes da limpeza, é visível uma película brilhante em torno das juntas maiores. A imagem inferior mostra menos resíduos visíveis na mesma área.
O gelo seco é adequado para a remoção localizada de fluxo em torno das juntas expostas dos componentes de potência quando o bocal consegue alcançar a superfície contaminada.
Utilize limpeza aquosa por lotes quando os resíduos estão distribuídos por toda a montagem ou quando são necessários lavagem e enxaguamento com água DI.
A DEZ-C758 é menos adequada no lado povoado, porque o indutor de potência e as diferentes alturas dos componentes limitam o acesso das escovas.
| Amostra | Estrutura dos componentes | Produto principal | Alternativa |
|---|---|---|---|
| 1 | Lado de soldadura aberto com furos passantes | DEZ-C758 | DEZ-C7310 ou C743 |
| 2 | Terminais de CI de passo fino | DEZ-C7310 | DEZ-C743 |
| 3 | Pequenos componentes SMD | DEZ-C7310 | DEZ-C743 |
| 4 | Encapsulamento localizado de três terminais | DEZ-C7310 | DEZ-C743 |
| 5 | Terminais de componentes LED | DEZ-C7310 após testes | DEZ-C743 |
| 6 | Resíduos brancos generalizados | DEZ-C743 | DEZ-C7310 após testes |
| 7 | Montagem de potência mista | DEZ-C7310 | DEZ-C743 |
Resíduos brilhantes em torno de juntas e componentes podem fazer com que uma montagem acabada não cumpra os requisitos de aparência. A remoção da película facilita a inspeção ampliada da área dos componentes.
A limpeza manual depende do acesso do operador, da pressão, da quantidade de produto químico e do tempo de limpeza. É difícil obter o mesmo resultado entre terminais estreitos de CI, grandes juntas de furo passante e estruturas mistas de componentes.
A substituição de componentes e a soldadura manual podem deixar fluxo em torno de uma área de reparação limitada. O gelo seco é relevante quando os resíduos estão diretamente acessíveis e a placa completa não deve entrar num processo líquido.
Quando os resíduos cobrem várias áreas ou podem permanecer em torno de componentes com pouca folga, um processo aquoso proporciona lavagem, enxaguamento com água DI e secagem de toda a montagem.
Quando a contaminação está limitada a um lado de soldadura aberto, a limpeza com escovas pode remover marcas visíveis de fluxo e bolas de solda soltas sem lavar o lado povoado.
As sete amostras mostram que a indicação «resíduos de fluxo» não é informação suficiente para selecionar o equipamento.
Duas PCBA podem apresentar contaminação de aspeto semelhante, mas exigir máquinas diferentes devido a:
Um depósito visível num lado de soldadura aberto com furos passantes pode ser adequado para escovas. O mesmo depósito entre terminais de componentes pode exigir gelo seco ou limpeza aquosa por pulverização. A contaminação sob encapsulamentos com pouca folga pode exigir lavagem e enxaguamento com água DI.
Estas comparações ao microscópio demonstram alterações na contaminação superficial visível. Não fornecem dados de limpeza iónica.
A limpeza com gelo seco e escovas pode remover resíduos visíveis acessíveis, mas não deve ser apresentada como prova de que foi atingido um limite numérico de contaminação iónica.
Quando o cliente especifica limpeza iónica, forneça o método de teste e o valor de aceitação antes de confirmar o processo. Poderão ser necessários lavagem aquosa, enxaguamento controlado, secagem e testes posteriores.
As sete comparações mostram que os resíduos visíveis foram reduzidos em diferentes estruturas de PCBA:
O projeto também demonstrou que o equipamento deve ser selecionado com base na localização da contaminação e nos requisitos de produção, não apenas na palavra «fluxo».
Envie PCBA representativas com a respetiva contaminação real, juntamente com:
A DEZ irá comparar a limpeza com escovas, aquosa e com gelo seco utilizando a placa real e recomendar o processo adequado.
