Polovodní čištění

Datum: 20.06.2017

Kategorie: Čištění

Odstraňování tavidla z pájených desek plošných spojů s povrchovou montáží je problematické, protože mezera mezi prvky SMD a deskou je malá. Mezery mezi SMD a deskou plošného spoje jsou zpravidla 0,005 mm (0,002") až 0,0127 mm (0,005"), a stále klesají. Desky plošných spojů s povrchovou montáží mají rovněž vyšší hustotu součástek než desky s průchozími otvory.

Výše uvedené faktory zvyšují složitost a obtížnost odstranění houževnatých zbytků tavidla zpod povrchově montovaných součástek. Při použití polovodních rozpouštědel je možno docílit dobrého čištění desek SMT i s těmi nejmenšími mezerami a pracovat se všemi dostupnými typy tavidel. Polovodními rozpouštědly mohou být terpény nebo směsi uhlovodíků.

Terpény pocházejí z borovice nebo kůry citrusových plodů. Molekulárně jsou podobné pryskyřici, což vysvětluje, proč rozpouštědla na bázi terpénů mají vynikající rozpustnost pro tavidla na bázi pryskyřice. Terpény mají nízkou viskozitu, což umožňuje jejich rozstřikování nebo namáčení s mícháním; mají bod vzplanutí asi 50 °C; jejich nízká toxicita je dobře prokázána; a vykazují snadnou biologickou odbouratelnost.

Syntetická terpénovitá rozpouštědla na bázi uhlovodíku, jako je N-metyl pyrolidon a propylen glykolétery. Směsi uhlovodíků jsou vyráběny destilací ropy, mají vysoký bod varu a nízký tlak par, jejich bod vzplanutí je zpravidla až 140 °C.

Saponát je vhodným doplňkem pro směs rozpouštědla, aby získala vyšší schopnost smáčení, zmýdelnění a lepší namáčecí vlastnosti. Typický poměr směsi rozpouštědlo - saponát je 9:1.

Předností polovodního čisticího procesu je vysoká úroveň funkčnosti při odstraňování zbytků pájecího tavidla při současném zachování slučitelnosti s čištěnými materiály.

S polovodními rozpouštědly je možno použít několik čisticích metod. Pracoviště, které montují malá množství desek, mohou používat dávkové nebo ultrazvukové čištění. Pro větší objemy může být výhodnější systém průchozího postřiku. Průchozí postřikovací systémy mohou stříkat přímo nebo při ponoření. Přímé systémy stříkají rozpouštědlo přímo na desku plošného spoje. V systémech s postřikem pod ponořením dopravník nesoucí desku plošného spoje prochází pod povrchem rozpouštědla v prací sekci, kde se účinek postřiku projevuje mícháním rozpouštědlem. Průchozí polovodní čisticí proces je znázorněn na obrázku.

Posloupnost operací v polovodním čisticím procesu

Jednotlivé stupně polovodního čištění jsou následující.

Praní: Polovodní procesy zpravidla nevyžadují průběžnou analýzu lázně. Rozpouštědlo je možno používat v průchozích strojích tak, jak přichází od výrobce. Postřik zlepšuje čisticí účinek rozpouštědla. Stroje s přímým postřikem mají řady trysek, které zaplavují desky plošných spojů rozpouštědlem.
Oplach emulsí: O emulsním stupni můžeme hovořit jako o prvním oplachu. V čisticích strojích, vybavených emulsním oplachem, je jímka izolována od zbývajícího systému. Rozpouštědlo a vodní roztok z tohoto stupně pomalu přetékají nebo jsou čerpány do odlučovacího systému. Čisticí prostředek je možno nasávat z horní části odlučovače a recyklovat do prací sekce, pokud není úroveň znečištění pryskyřicí příliš vysoká. Použití emulsního stupně často závisí na typu rozpouštědla a na použitém systému zpracování.
Vzduchové nože: Většinu rozpouštědla odstraní z desky plošného spoje první vzduchový nůž, umístěný na výstupu praní rozpouštědlem. Je-li instalován emulsní stupeň, druhý vzduchový nůž může bezprostředně následovat, aby ochránil oplachové sekce před křížovým znečišťováním; druhý vzduchový nůž může být použit mezi prvním a druhým oplachem. Vzduchové nože byly původně používány k regulaci odnášené lázně. Jak však průmysl získává zkušenosti se vzduchovými noži, začíná přehodnocovat jejich užitečnost; vzduchové nože vytvářejí z rozpouštědla mlhu, což může vést ke zvyšování emisí těkavých organických sloučenin (VOC).
Oplach: Oplach odstraňuje koncentrované rozpouštědlo, které neodstranil vzduchový nůž, a přebytečné zbytky, pokud nějaké jsou. Rozpouštědla mají nízkou těkavost, která jim brání v odpařování z desky plošného spoje. Řada výrobců zařízení doporučuje používat k oplachu desky deionizovanou vodu. Avšak výsledky při používání zahřáté vodovodní vody v oplachovém stupni jsou srovnatelné s výsledky, získanými při používání deionizované vody. Je-li použit emulsní stupeň, je tato sekce izolována od zbytku oplachové sekce.
Sušení: Po konečném poplachu se přebytečná voda z desky plošného spoje odstraní, aby se předešlo případnému poškození součástek a minimalizovala možnost znečištění vodními kapkami na desku plošného spoje. Většina průchozích polovodních čisticích strojů má alespoň dva sušicí stupně. Každý stupeň má vzduchový nůž, jenž odfoukne přebytečnou povrchovou vodu z desky zahřátým vzduchem, a infračervenou /konvekční sekci. Tato IR/konvekční sekce napomáhá odpaření vlhkosti, která může zůstat na desce za vzduchovým nožem.
Úprava vody: Průchozí polovodní čisticí systémy, které jsou vybaveny emulsním oplachovým stupněm, zpravidla recyklují rozpouštědlo pomocí odlučovače, jenž odděluje rozpouštědlo od vody. Test měrné hmotnosti rozpouštědla vycházejícího z odlučovače indikuje úroveň jeho organického znečištění. Znovu použitelné rozpouštědlo je čerpáno zpět do prací sekce.

Přímé vypouštění odpadů je regulováno úřady a v jednotlivých zemích světa se podstatně liší. Uzavřené systémy zpracování odpadu je možno použít, pokud není možné přímé vypouštění oplachové vody. V uzavřeném systému zpracování se oplachová voda, znečištěná rozpouštědlem a organickými sloučeninami z tavidel, přivádí do zvláštní nádrže, která funguje jako odlučovač. Rozpouštědlo se ze shora odčerpává a znovu používá. Voda prochází čisticí jednotkou, která provádí filtraci, absorpci uhlíku (pro odstraňování organických látek) a deionizační funkci.

Recyklace znečištěné vody

Parní destilace je další uzavřenou alternativou při čištění oplachové vody a znečištěného rozpouštědla. Parní destilace je účinný proces čištění páry o nízkém tlaku, rozpouštědla nemísitelného s vodou. Proces regenerace vody a rozpouštědla probíhá současně. Polovodní rozpouštědla obsahující saponáty však při použití parní destilace nejsou plně regenerována. Jiným typem uzavřeného systému je membrána inverzní osmózy. Voda obsahující rozpouštědlo a tavidlo z průchozí oplachové sekce je čerpána pod tlakem skrze selektivní polopropustnou membránu. Místo aby se vyrovnávaly koncentrace složek po obou stranách membrány, membrána směruje molekuly vody v jednom směru, a větší ionty a rozpuštěné organické molekuly ve směru druhém. Každé rozpouštědlo má své vlastní požadavky na zpracování. Typický uzavřený polovodní čisticí systém je znázorněn na obrázku.