Mycie w procesie montażu PCB (Cz.3): Mycie szablonów

W pierwszym z cyklu artykułów o myciu w procesie montażu PCB podkreślaliśmy, iż mycie szablonów wydaje się być niezbędną czynnością w produkcji elektroniki. Jako że 60-70% błędów montażu ma swoje źródło na etapie druku, mycie szablonu jest czynnością szczególnie istotną. Jego znaczenie zwiększa się też wraz z postępującą miniaturyzacją oraz coraz większym stopniem upakowania komponentów.

Na etapie druku większość błędów dotyczy samego depozytu (objętość, proporcje, rozmiar apertur, jakość pasty) lub czynności nanoszenia (pozycjonowanie oraz nacisk). Znaczny odsetek błędów wynika z nieodpowiedniej ilości pasty pozostawionej na padach. Brak odpowiedniej ilości pasty może być spowodowany przez zapchane apertury szablonu, który nie był właściwie myty.

Mycie szablonu Standardowo proces mycia szablonu w produkcji elektronicznej może obejmować następujące czynności:

1. Wycieranie spodniej strony szablonu.
2. Mycie szablonu w myjce automatycznej
3. Mycia szablonu w myjce półautomatycznej
4. Mycie ręczne szablonu

Czynności od 2 do 4 mogą być określone wspólnym mianem jako mycie poza linią produkcyjną.

1.Wycieranie spodniej strony szablonu

Szczególnie ważne jest aby utrzymywać drukarkę w czystości i zapobiegać zbieraniu się pasty w obszarze roboczym. Narastanie warstw pasty jest szkodliwe dla poprawnego podparcia płytki oraz powtarzalności całego procesu. Stwarza to także ryzyko zanieczyszczenia później montowanych płytek, jak również występowania niezwiązanych kulek pasty. Niezbędne jest wycieranie spodniej strony szablonu, zwłaszcza w przypadku montażu precyzyjnych układów, ponieważ nawet niewielkie ilości pozostałości stwarzają ryzyko zwarć i kuleczkowania. Wycieranie szablonu za pomocą rozpuszczalnika (lub innego środka czyszczącego) zapobiega powstawaniu defektów i nieprawidłowych depozytów, jak również eliminuje zjawisko gromadzenia się topnika.

1. Częstotliwość wycierania zależy od tego, jak trzy główne składniki – płytka, pasta i szablon – współpracują ze sobą. Aby określić częstotliwość wycierania, należy przestrzegać rekomendacji ze strony producenta drukarki. Po ustaleniu ilości nadruków, przypadających na jedno wytarcie, bezpiecznie jest pomniejszyć tę liczbę o dwa.
2. Rozpuszczalniki / środki czyszczące. Środki powstałe na bazie rozpuszczalników wciąż są preferowaną grupą chemii stosowaną do automatycznego wycierania. W przeszłości, ze względu na niskie koszty i szybkość wysychania, jednym z najpopularniejszych rozpuszczalników był IPA. Jednakże, jest to środek bardzo niebezpieczny i o niskiej jakości. Istnieją doniesienia, iż IPA potrafił zapłonąć nawet przy 12°C/54°F.

Współcześnie producenci drukarek rekomendują stosowanie środków czyszczących o wysokiej temperaturze zapłonu lub całkowicie niepalnych. Na przestrzeni ostatnich lat, producenci chemii próbowali wprowadzać na rynek substancje na bazie wody, jednak wielu inżynierów jest opornych w ich wprowadzaniu, obawiając się o tempo schnięcia, separację warstw (ze względu na brak chemicznego katalizatora tego etapu, a także ze względu na brak doświadczeń w tej dziedzinie.

Środki powstałe na bazie wody muszą spełniać pewne wspólne wymagania:

1. Rozpuszczalność: składniki odpowiedzialne za rozpuszczanie muszą być odpowiednio dobrane do rodzaju zanieczyszczeń.
2. Kompatybilność: Ich spłukiwanie nie jest wymagane, tak więc cokolwiek pozostaje na szablonie musi być nieszkodliwe dla układu (większość czynników czyszczących ma neutralne pH).
3. Szybkie parowanie: Wysychanie musi być szybkie, w przeciwnym przypadku warunki pierwszego nadruku mogą zostać zakłócone, jeśli w aperturach pozostaną jakiekolwiek pozostałości.
4. Zdrowie i bezpieczeństwo: Środek czyszczący musi być niepalny lub mieć wysoki punkt zapłonu (≥60°C/140°F), mieć niską emisję oparów i niedrażniący zapach

Proces czyszczenia

Większość producentów drukarek rekomenduje standardowe procedury wycierania spodniej strony szablonu:

1. Wycieranie na mokro z zastosowaniem rozpuszczalnika: W ostatnich latach znacznie udoskonalono systemy dozowania rozpuszczalnika, zapewniając dozowanie jednolitej, powtarzalnej dawki na niebrudzący papier, umożliwiając usunięcie pasty i topnika ze spodniej strony szablonu.
2. Wycieranie na sucho: W tym etapie wyciera się na sucho wszelkie pozostałości rozpuszczalnika i ewentualnie ostatnie pozostałości pasty. Na tym etapie rekomendowane jest zastosowanie próżni.
3. Próżnia: Próżnia pomaga usunąć pozostałości pasty z otworów i poprawia czystość zapchanych apertur. Próżnia ponadto wspomaga też proces suszenia.

Informacje przekazywane w tym artykule dotyczące pasty odnoszą się również do usuwania klejów stosowanych w procesie SMT, w tą jednak różnicą, iż kleje mają bardzo odmienną charakterystykę rozpuszczalności. Z tego względu do efektywnego usuwania klejów niezbędna jest stosowanie innych środków czyszczących, jednak wciąż nie jest konieczne stosowanie dwóch różnych środków: te usuwające kleje, usuwają również pastę.

Ponieważ drukarki szablonowe różnią się w zależności od producenta, planując proces wycierania szablonów, warto stosować się do rekomendacji wytwórcy. Opracowywane w ostatnich latach rozpuszczalniki są bezpieczne i doskonale nadają się do stosowania przy szablonach i drukarkach. Odradza się natomiast stosowanie IPA, ze względów bezpieczeństwa i słabego współdziałania z obecną generacją topników.