Mycie w procesie montażu PCB (Cz.4): Utrzymanie i konserwacja

Utrzymanie i konserwacja

Większość osób jest zaznajomiona z pojęciem konserwacji prewencyjnej. W istocie to codzienny element naszego życia, począwszy od dbania o samochód, przez sprzęt domowego użytku, na naszym zdrowiu kończąc. Wszystkie operacje produkcyjne muszą być poddane prewencyjnej konserwacji, prowadzonej w sposób regularny, według harmonogramu zaplanowanego dla każdego urządzenia i narzędzia. Jej brak skraca trwałość i niezawodność maszyn i narzędzi, wprowadza też niepożądane w procesie zewnętrzne zmienne. Wiele z czynności zawartych w terminie konserwacja oznacza w istocie mycie.

Mycie jest istotnym składnikiem konserwacji: topnik i inne zanieczyszczenia mogą obniżać efektywność pracy maszyn, a w dłuższej perspektywie czasu prowadzą do ich awarii.

W przypadku większości inżynierów, myciu jako elementowi konserwacji prewencyjnej nie poświęca się zbyt wiele uwagi, a czynności te ceduje się na techników odpowiedzialnych za utrzymanie, którzy często nie zdają sobie sprawy z dostępnych opcji. Ustanowienie i walidacja spójnych metod mycia, według ustalonego schematu, pomoże technikom osiągnąć niezawodny, powtarzalny rezultat.

Jak wymieniono w części pierwszej cyklu, typowe czynności mycia mogą dotyczyć:

- ręczne mycie powierzchni pieców rozpływowych oraz fal lutowniczych

- automatyczne lub ręczne mycie części ww. maszyn: palców transportowych, filtrów itp.

- mycie ramek lutowniczych oraz fixtur

- mycie rakli

- mycie igieł dozujących, nozzli maszyn P&P itp.

Każda z tych czynności ma inne wymagania w sensie jej wydajności, co definiuje jej manualny lub zautomatyzowany charakter. Aby poprawić efektywność funkcjonowania maszyn i narzędzi, oraz przedłużyć okres ich użytkowania, niezbędne jest ustanowienie odpowiedniego harmonogramu utrzymania i zdefiniowania procesu czyszczenia.

Zanieczyszczenia

Typowymi zabrudzeniami urządzeń są pozostałości pasty, tonika, klejów, oleiste plamy oraz kurz. Jak wspomnieliśmy już wielokrotnie, środki czystości muszą być dopasowane do parametrów rozpuszczania pozostałości. Niestety, wielu użytkowników wybiera najtańsze rozwiązania, pomijając zagadnienia bezpieczeństwa dla zdrowia czy nakładu pracy, niezbędnego do uzyskania zamierzonego rezultatu. Wśród standardowych zanieczyszczeń, najtrudniejsze do usunięcia są kleje oraz spieczone pozostałości topnika.

Powierzchnie

Jakość materiałów zastosowanych do produkcji maszyn i narzędzi może stanowić ograniczenie wyboru opcji mycia. Niska jakość wykończenia może spowodować trudności w doborze odpowiednich środków.

Dobór może stać się problemem również jeśli jakość wykończenia jest wysoka: niektóre środki są zbyt agresywne w stosunku do wybranych materiałów, powszechnie stosowanych w budowie maszyn i narzędzi. Dobrą praktyką jest więc testowanie oddziaływania chemii stosowanej dla celów konserwacji.

Kolejne elementy procesu jak zwykle mogą być ujęte w równaniu Rp = Rs + Rd, gdzie Rp to wydajność procesu, Rs to energia statyczna dostarczana przez chemię, a Rd to energia dynamiczna dostarczana przez sprzęt.

© Kyzen

Chemia

Rozważając dobór środków do konserwacji należy rozdzielić je na dwie zasadnicze grupy: środki do konserwacji ręcznej i automatycznej.

Procesy mycia ręcznego są stosowane głównie w przypadku tych części roboczych urządzeń, których nie można zdemontować. Wiele firm myje manualnie także filtry i inne narzędzia, co jednak nie jest zbyt wydajne w przypadku, kiedy należy oczyścić wiele elementów.

Nowoczesne środki czyszczące są bardzo efektywne (tj. zapewniają szybkie efekty), bezpieczne i tanie uwzględniając koszt całkowity. Koszt całkowity to nie cena za litr, ale także cena roboczogodziny i inne elementy procesu mycia.

Manualnemu myciu poddawane są często elementy pieców i narzędzia: energia mechaniczna (Rd) jest w tym przypadku zróżnicowana, zależna od operatora i czasu, a zatem nie zapewniająca powtarzalności. Jeśli mycie nie jest wykonywane właściwie, wraz z upływem czasu ma to negatywny wpływ na cały proces. Z tego względu rekomendowane jest mycie automatyczne.

Środki stosowane w myciu automatycznym muszą sprostać podobnym kryteriom jak środki do mycia ręcznego. Jak już wielokrotnie podkreślano, środki muszą być dobrze dopasowane do charakterystyki zanieczyszczeń, zapewniając wówczas najniższy koszt całkowity. W przypadku procesów automatycznych, należy też wziąć pod uwagę kolejne kryteria, takie jak przykładowo skłonność do spieniania. Ponadto, jeśli środki są agresywne, należy też rozważyć oddziaływanie z metalem (np. aluminium) oraz gumą. Zaletą chemii stosowanej w procesach automatycznych jest brak konieczności kompensowania braku energii mechanicznej (Rd), stosuje się więc mniej skondensowane środki, co pozytywnie wpływa na ich cenę.

Sprzęt

Zautomatyzowany proces ma tę przewagę, iż zapewnia powtarzalność i zwykle wyższą wydajność. Jeśli sprzęt został dobrany właściwie, działa poprawnie i jest kompatybilny ze stosowaną chemią, wyniki procesu będą najwyższej jakości. Przykładami części, które są czyszczone w zautomatyzowanym procesie są filtry od pieców, wymienniki ciepła oraz rakle. Najpopularniejsze typy urządzeń do mycia są następujące:

1. Natryskowe (spray-in-air): Co prawda jest to najmniej popularna grupa maszyn do konserwacji, ale wciąż istnieje bardzo szeroki wybór tego typu modeli. Zagrożeniem jest w tym przypadku spienianie się, płyn jest bowiem mocno zanieczyszczony resztkami topnika i innych pozostałości, które wykazują silne tendencje do spieniania się. W wielu przypadkach niezbędne staje się stosowanie dodatków, zapobiegających tworzeniu się piany.
2. Zanurzeniowe. Ten typ urządzeń jest stosunkowo często spotykany w przypadku konserwacji. Stosuje się w nich kilka sposobów przyśpieszania procesu:
3. Ultradźwięki: bardzo dobry i efektywny sposób, jednak w niektórych przypadkach – np. dużych komór roboczych – koszty energii są wysokie. Spotykane jest – choć nie tak często jak w konstrukcjach natryskowych – niebezpieczeństwo spieniania się.
4. Pompa: Bardzo dobry i tani sposób wspomagania procesu mycia, lecz zagrożenie spienianiem się znajduje się na poziomie zbliżonym do maszyn natryskowych.
5. Bąbelkowanie (air sparging/bubbles): istnieje kilku producentów stosujących ten sposób wzbudzenia procesu mycia. Większość zakładów jest wyposażonych w instalację sprężonego powietrza, co czyni tę opcję łatwą do zastosowania oraz niskokosztową.

W przypadku większości opisanych maszyn proces maszyn przebiega w temperaturze otoczenia. Jeśli wymagana jest większa wydajność, podniesienie temperatury przyśpiesza mycie, redukując czas zarówno czas samego mycia, jak i suszenia, co przekłada się na możliwość czyszczenia większej ilości części w jednostce czasu.

Mycie ręczne jest szeroko stosowane, zwłaszcza przez mniejszych producentów. Jeszcze raz warto podkreślić, iż jest to najmniej polecana metoda, gdzie energia mechaniczne dostarczana jest przez operatora. Proces ręczny jest najmniej niezawodny, wymaga też sporej kompensacji ze strony chemii (tj. stosuje się silne, niekiedy agresywne środki) i większego nakładu czasu.

Walidacja procesu

Jak w każdym innym przypadku, proces mycia dla celów konserwacji powinien podlegać walidacji. Ocena wszystkich elementów i parametrów procesu mycia pozwoli na wykrycie wszystkich przeoczeń na etapie planowania. Jak opisano powyżej, należy poddać ocenie rodzaj zanieczyszczeń, czyszczone powierzchnie, stosowaną chemię oraz sprzęt.

Podsumowanie serii Mycie w procesie montażu PCB

Dlaczego czyścić? Ze względu na postępy współczesnej elektroniki, mycie stało się nieodzownym etapem procesu montażu. Zaniechanie lub zlekceważenie tego etapu może sporo kosztować: spada jakość, rośnie ilość defektów.

Mycie nie dotyczy jedynie płytek PCB czy zmontowanych modułów, lecz obejmuje również szablony, narzędzia i urządzenia. Zaniechanie mycia na choćby jednym z wymienionych obszarów będzie negatywnie wpływało na cały proces.

Główne wnioski

Kluczowe elementy każdego procesu mycia to zanieczyszczenia (nie wszystkie są takie same!), substraty (projekt, kompatybilność), środki chemiczne (podkreślamy jej szczególne znaczenie) oraz urządzenia (podobnie jak chemia: szczególnie ważne). Dodatkowo, czyszczenie może być łatwiejsze jeśli projektanci uwzględnią jego wymogi podczas projektowania układu i procesu produkcji.

W procesie planowania całościowego procesu mycia, który ma sprostać wymaganiom klienta, pomocni mogą okazać się producenci chemii, dysponujący szeroką wiedzą i zapleczem laboratoryjnym.

Walidacja procesu jest niezbędnym etapem, umożliwiającym ocenę, czy proces czyszczenia dostarcza optymalnych rezultatów w sposób efektywny, bezpieczny i z poszanowaniem aspektów ochrony środowiska.

Walidacja procesu powinna obejmować:

1. Substraty

2. Parametry procesu, w tym:

• T-Temperaturę

• E – Energię (Urządzenia)

• S – Solvency (rozpuszczalność)

• T – Time (czas)

• S – Soils (zanieczyszczenia)

3. Kompatybilność

4. Bezpieczeństwo

5. Gospodarkę odpadami

6. Ochronę środowiska

Proces walidacji powinien być zastosowany wobec PCB, zmontowanych modułów, szablonów oraz konserwacji maszyn.

Przejdź do 1 części cyklu, poświęconej podstawom procesu mycia.

Przejdź do 2 części cyklu, poświęconej myciu PCB.

Przejdź do 3 części cyklu, poświęconej myciu szablonów.

Artykuł powstał we współpracy z firmą Lenz.

Źródło: Kyzen