Trotz der Fortschritte bei neuen Technologien, wie beispielsweise die Entwicklung von No-clean-Flussmitteln, ist die Reinigung immer noch ein erforderlicher, mehrstufiger Prozess in der Elektronikindustrie
Die Reinigung ist ein notwendiger Prozess der Elektronikfertigung, um potenziell schädliche Verunreinigungen in der Leiterplattenproduktion zu entfernen. Solche Verunreinigungen beinhalten Flussmittel-, Lötmittel- und Haftmittelrückstände sowie andere Verschmutzungen wie Staub und Ablagerungen aus anderen Fertigungsprozessen. Ziel der Reinigung besteht darin, die Nutzungsdauer eines Produktes zu verbessern, indem eine gute Oberflächenbeständigkeit gewährleistet wird. Weiterhin wird dem Leiterplattenausfall durch Kriechstrom vorgebeugt.
Trotz der Fortschritte bei neuen Technologien, wie beispielsweise die Entwicklung von No-clean-Flussmitteln, ist die Reinigung immer noch ein erforderlicher, mehrstufiger Prozess in der Elektronikindustrie
Entwicklungen und Trends in der Reinigungstechnologie

Umweltschonend und flexibel

Gesamte Konzentration von Safewash in deionisiertem Wasser
Gesamte Konzentration von Safewash in deionisiertem Wasser
Safewash von Electrolube auf wasserbasierten Technologie entfernt sehr viele Verunreinigungen
Safewash von Electrolube auf wasserbasierten Technologie entfernt sehr viele Verunreinigungen

Die Reinigung ist ein notwendiger Prozess der Elektronikfertigung, um potenziell schädliche Verunreinigungen in der Leiterplattenproduktion zu entfernen. Solche Verunreinigungen beinhalten Flussmittel-, Lötmittel- und Haftmittelrückstände sowie andere Verschmutzungen wie Staub und Ablagerungen aus anderen Fertigungsprozessen. Ziel der Reinigung besteht darin, die Nutzungsdauer eines Produktes zu verbessern, indem eine gute Oberflächenbeständigkeit gewährleistet wird. Weiterhin wird dem Leiterplattenausfall durch Kriechstrom vorgebeugt.

Es gibt viele Zwischenstufen, in denen Reinigung notwendig ist. Vor der Schablonentechnik und dem Löten müssen die Verunreinigungen vieler vorangegangener Produktionsstufen entfernt werden. Nach der Schablonentechnik besteht ebenso die Notwendigkeit, überschüssige Klebemittel zu entfernen wie auch nach dem Löten die korrosiven Flussmittelrückstände oder zuviel Lotpaste. Heutzutage gehen viele Hersteller in der Industrie zu No-clean-Prozessen über, die implizieren, dass Reinigung nach der Lötphase nicht notwendig ist. Beim No-clean-Prozess ist der Feststoffanteil des Flussmittels niedriger als bei traditionellen Arten. Sie enthalten jedoch immer noch Harz und Aktivator. Solche Rückstände können Probleme mit der Haftung verursachen und möglicherweise die Leistung des aufgetragenen Schutzmediums beeinflussen. Daher kann man festhalten, dass die Reinigung weiterhin ein erforderlicher, mehrstufiger Prozess in der Elektronikindustrie ist. Schlussendlich sind außerdem Reinigungsphasen bei der Entfernung von Schutzlacken und Klebern in der Nacharbeitung erforderlich, auch für die Reinigung von bestimmten Komponenten sowie für die Wartung der Produktionsanlagen. Da Umweltbewusstsein heutzutage groß geschrieben wird, rücken viele Elektronikhersteller vom Einsatz traditioneller Lösungsmittelreiniger ab, die Ozon schädigende Chemikalien oder einen hohen Anteil an FOV enthalten und setzen auf sicherere Alternativen. Obwohl viele lösungsmittelbasierte Reinigungsprodukte einen komfortablen einstufigen Reinigungsprozess ermöglichen, haben wasserbasierte Reiniger mehrere Vorteile. Diese beinhalten nicht brennbare Eigenschaften, eine geringe Geruchsbelastung, keine FOV und eine sehr geringe Toxizität. Es ist notwendig, den geeigneten wasserbasierten Reiniger für die Reinigung im Ultraschallbad, im Drucksprühverfahren oder in der Spülmaschine zu bestimmen. Diese Reiniger nutzen die Tensidtechnologie, um die Entfernung von Verunreinigungen auf einer Leiterplatte zu unterstützen. Dabei reduzieren sie die Grenzenflächenspannung und heben sie auf oder emulgieren sie in der Lösung. Alternativ nutzen wasserbasierte Flussmittelentferner die Verseifung und neutralisieren so die Flussmittelsäuren. Der einzige große Nachteil eines wasserbasierten Reinigers besteht darin, dass er mehrere Stufen benötigt, um den Reinigungsprozess abzuschließen. Dieser beinhaltet auch einen zweistufigen Spülungsprozess und eine finale Trockungsphase. Schlussendlich gibt es auch einen neuartigeren, tensidfreien wasserbasierten Reiniger. Dieser Reiniger ist glykol-basiert und verbindet die Vorteile eines wasserbasierten Reinigers und eines lösungsmittelbasierten Reinigers, benötigt jedoch nur eine minimale Spülung.

Wasserbasierte Technologie

Safewash Total (SWAT) von Electrolube Ltd. ist eine wasserbasierte und flexible Reinigungstechnologie, d.h. die Eignung für eine Vielzahl verschiedener Geräte und Verarbeitungsarten sowie die Kraft, viele Verunreinigungen zu entfernen. Auch ist die Technologie für die Entfernung von bleifreien und No-clean-Flussmitteln, Pasten und Haftmittelrückständen sowie allgemeiner Verschmutzungen wie Fett und Staub geeignet. Zusätzlich gibt es eine Lösung, die in verschiedenen Konzentrationen, je nach Anwendungsmethode, eingesetzt werden kann und auch einen Korrosionsverzögerer enthält, der eine sichere Anwendung auf empfindlichen Metallen wie Kupfer, Silber und Aluminium ermöglicht. Durch die Lieferung eines Konzentrats werden außerdem Transportkosten reduziert und bietet umweltfreundliche Vorteile. Da der Reinigungsmarkt sich kontinuierlich entwickelt, ist es wichtig, dass der benötigte Reinigungsgrad klar definiert wird. Es ist von Bedeutung, dass die richtige Methode benutzt wird, um sicher zu stellen, dass der erreichte Reinheitsgrad die vorgegebenen Anforderungen des Elektronikingenieurs erfüllt. Es gibt zwei Arten von Rückständen; ionische sowie nichtionische und es gibt eine Vielzahl von Methoden, den Grad der Verunreinigung nach der Reinigung zu berechnen und den Begriff „rein" zu definieren.

Nichtionische Rückstände, die nach der Fertigung auf der Leiterplatte oder Baugruppe zurückbleiben sind z.B. Harze, Öle und Fette. Sie sind nicht leitfähig und normalerweise organischen Ursprungs. Sie verfügen über isolierende Eigenschaften, was zu Problemen führen kann, wenn Steckkontakte oder Steckverbinder auf Baugruppen eingesetzt werden. Sie können eine schlechte Haftung der Lötmaske, des Schutzlacks und der Vergusskomponenten verursachen. Außerdem können ionische Verun-reinigungen und Fremdkörper eingeschlossen werden. Typische Testmethoden sind visuelle Kontrollen mit dem Mikroskop, kombiniert mit anderen analytischen Methoden, z.B. mit einem Fourier-Transform-Infrarotspektrometer (FTIR).

Zuverlässigkeit sichern

Ionische Verschmutzungen sind typischerweise Flussmittelrückstände oder schädigende Materialien, die nach dem Löten zurückbleiben. Wasserlösliche organische oder anorganische Rückstände, die sich in einer Lösung als aufgeladene Ionen trennen können, erhöhen die allgemeine Leitfähigkeit dieser Lösung. Sie können die Zuverlässigkeit elektronischer Komponenten und Baugruppen herabsetzen, da sie zur Bildung von Kriechstrom zwischen den Schaltkreisen beitragen, Korrosion verursachen und dendritisches Wachstum fördern. Wo ionische oder nichtionische Verschmutzungen präsent sind, können sie die Funktionsweise und Zuverlässigkeit des Gerätes beeinflussen. Ein größerer Prozentsatz an Ausfällen resultiert jedoch aus ionischer Verunreinigung. Eine übliche Methode, um den Grad ionischer Verschmutzung zu bestimmen ist die Messung des Widerstands der löslichen Bestandteile, auch bekannt als die Leitfähigkeit der löslichen Bestandteile. Die Industrienorm IPC-TM-650 verwendet eine Lösung aus Isopropanol und deionisiertem Wasser, um die Verunreinigungen zu extrahieren, während das Messgerät die Veränderung in der Leitfähigkeit misst. Es handelt sich hier um eine anerkannte Messmethode und liefert schnelle Ergebnisse; die Ergebnisse können jedoch eingeschränkt sein. Daher können zwei weitere Methoden eingesetzt werden, um wertvolles Datenmaterial zu erhalten. Es handelt sich um die Messung des Oberflächen-Isolationswiderstands und die Ionen-Chromatographie. Auch die Reinigungslösung selbst muss kontrolliert werden. Die Methode zur Lösungsmessung ist abhängig von der Reinigungschemikalie und den zu entfernenden Rückständen. Es sollen jedoch trotzdem einige mögliche Messmethoden erwähnt werden. Säurehaltige Flussmittelrückstände haben generell einen niedrigeren pH-Wert und erhöhen die Leitfähigkeit, während sie Schwankungen in der Konzentration nicht beeinflussen. Der Brechungsindex misst den Feststoffanteil in der Reinigungslösung. Obwohl man so einige Hinweise auf den Verunreinigungsgrad erhält, sind mit der Zeit Änderungen im Brechungsindex möglich, da Schwankungen in der Konzentration der Lösung bestehen. Diese bedingen sich durch das Herausschleppen aus der Reinigungslösung in den Spülzyklus. Die Messung des Trübungspunktes ist zur Kontrolle der Lösung. Man erwärmt eine kleine Menge der Reinigungslösung und vermerkt die Temperatur, bei der die Lösung sich eintrübt. Daran lässt sich erkennen, ob die Lösung hochgradig verunreinigt, oder die Konzentration durch Herausschleppen gesunken ist.

Auf der sicheren Seite

Die effektive Reinigung von Leiterplatten und zugehöriger Komponenten ist ein wesentlicher Bestandteil in der Elektronikfertigung. Es erhöht die Beständigkeit der Baugruppen und ermöglicht zuverlässige Beschichtung sowie Verkapselung. Der ausgewählte Reiniger hängt von den Fertigungsbedingungen ab. Zusätzlich sind die Einrichtungsparameter für jede einzelne Anwendung unerlässlich, um eine erfolgreiche Reinigung zu erreichen. Electrolube bietet eine Reihe lösungsmittelbasierter und wasserbasierter Reiniger sowie technischen Service, um diese Ergebnisse zu ermöglichen. Die Safewash-Palette gehört zu den effektiven wasserbasierten Reinigungsprodukten auf dem Markt und wird von großen Herstellern in einer Vielzahl von Maschinen eingesetzt. Die Reiniger erfüllen militärische und gewerbliche Standards, sind kostengünstig und schonen die Umwelt. Die Ergänzung dieser Reinigungspalette ermöglicht eine überlegene Reinigungsleistung, die Verarbeitungsflexibilität bietet.

www.electrolube.com

Jade Bridges and Amanda Stuart, Electrolube, Derbyshire (UK)

27.04.2011


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