Азеотропная моющая жидкость для паровой очистки электронных компонентов – новый шаг в развитии российской электроники

Азеотропные смеси при их использовании в парофазном процессе дают возможность отмывать сложнопрофильные изделия. И хотя азеотропы открыты давно, для промышленного производства это новая технология, которая внедрена на уровне серийного производства пока только в России. Парофазный режим реализован в установке УСОТП‑1 для промышленной струйной очистки в вакууме печатных плат, трафаретов и электронных модулей (в том числе их теплочувствительных элементов). Отмывка выполняется с помощью азеотропного моющего средства ОФ‑3 от «ИЗАГРИ». Результаты этого процесса показаны на примере эксперимента, проведенного компанией «ПРОТЕХ».

ООО «Профессиональное оборудование и технологии», г. Москва

скачать pdf >>

Читатели журнала «ИСУП» уже знакомы с установкой УСОТП-1 российского производства для очистки микросборок, печатных плат и трафаретов¹, которая использует вакуум не только для сушки, но и для отмывки изделий. Такая технология значительно улучшает качество промышленной очистки плат и схем, что имеет определяющее значение для работоспособности электронной аппаратуры.

В настоящей статье мы расскажем еще об одной новаторской технологии, которая нашла применение в установке УСОТП-1, и особенно приятно, что в данном случае это не попытка создать аналог западных решений, а собственная разработка, которую на Западе только начинают внедрять. У нас же решение полностью готово и запущено в серийное производство. Речь идет о промышленной очистке азеотропными моющими средствами, которые дают возможность отмывать печатные платы, трафареты и электронные модули паром. Такое вещество не содержит во­ду, не относится к разряду легковоспламеняющихся жидкостей, при этом способно осуществлять отмывку в паровой фазе.

По определению, приведенному в Большой российской энциклопедии, азеотропные смеси, или азеотропы, – это нераздельнокипящие жидкие растворы, то есть растворы, для которых при данной температуре, давлении и концентрации компонентов составы равновесных фаз (жидкости и па­ра) одинаковы². Открыли их в начале XIX ве­ка, но первое в России моющее средство, использующее свойства азеотропов в целях промышленной очистки, выпущено совсем недавно компанией ООО «ИЗАГРИ ФЛАКС», и эта разработка, несомненно, стала прорывом в своей отрасли.

Азеотропная отмывочная жидкость ОФ-3 (рис. 1) предназначена для быстрого удаления остатков флюсов (синтетических канифольных, органических), а также разного ро­да загрязнений (смолами, маслами, жирами, битумами, солями органического и неорганического происхождения), образующихся в процессе пайки. По отношению к материалам сборки она инертна: в ней не содержится во­ды, галогенов и фенола. В ее состав входят: одноатомные, многоатомные и модифицированные спирты, амины, растворители и неионгенные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Очистка жидкостью ОФ‑3 происходит в результате омыления остатков загрязнений и их дальнейшего растворения парами смеси внутри установки УСОТП-1. Такая обработка позволяет достичь высочайшего эффекта: отмытые парами жидкости ОФ‑3 печатные платы соответствуют требованиям военных стандартов. При этом подчеркнем, что в эксплуатации жидкость неопасна, поскольку не содержит токсичных веществ и не является легковоспламеняющимся средством, при попадании на ко­жу ее достаточно просто смыть водой.

Рис. 1. Отмывочная жидкость ОФ-3 под торговой маркой «ИЗАГРИ»

Кроме эффективности необходимо отметить простоту и отличное соотношение «цена/качество» данной технологии. Раньше отмывка в паровой фа­зе (например, парами фреона и спирта) то­же выполнялась, но ее невозможно бы­ло массово применять, во‑первых, из-за технических сложностей, а во‑вторых, из-за крайней дороговизны процесса. Отмывочная жидкость «ИЗАГРИ» и установка УСОТП-1 в корне изменили эту ситуацию, причем здесь опять помог вакуум, с помощью которого создается разрежение внутри камеры для понижения температуры кипения моющего средства. При создании остаточного разрежения 0,2 атм парообразование азеотропных средств происходит уже при температуре 40 °C. Это позволяет применять данную технологию очистки для теплочувствительных элементов деталей радиоаппаратуры.

Чтобы продемонстрировать эффективность технологии, предлагаем читателям ряд фотографий, снятых во время отмывки нескольких изделий, которая бы­ла выполнена в компании «ПРОТЕХ» в качестве эксперимента. Обработке подверглись две платы с подстроечными резисторами, генератор УЗВ, а также семь танталовых конденсаторов (рис. 2). Последние разделили на две группы, зафиксировав параметры до процесса отмывки.

Таблица 1. Технологические показатели азеотропной отмывочной жидкости ОФ-3

Рис. 2. Загрязнения на поверхности изделий: а, б – печатные платы с подстроечными резисторами; в – генератор УЗВ; г – танталовый конденсатор, на пакете записаны его параметры до процесса отмывки

Помещая в камеру УСОТП-1 изделия для отмывки парами азеотропного моющего средства, их можно располагать любым образом (рис. 3).

Рис. 3. В камере УСОТП-1 изделия можно располагать любым образом для отмывки парами азеотропного ТМС: а – общий вид; б – один из танталовых конденсаторов

Наблюдать процесс очистки азеотропным средством можно через смотровое стекло в камере. По ви­ду он напоминает метель, хо­тя в отличие от снежинок частицы ТМС движутся не под воздействием воздуха, а в результате кипения. Поверхность стекла покрывается мельчайшими каплями, они собираются в капли побольше и стекают вниз.

Через пять минут обработки происходит растворение остатков паяльной пасты и флюса – «замыление» (рис. 4). А окончательный результат очистки можно видеть на рис. 5.

Рис. 4. Растворение загрязнений через 5 минут обработки

Рис. 5. Детали, обработанные азеотропным ТМС

Теперь перейдем к результатам эксперимента, проведенного специалистами компании «ПРОТЕХ».

Характеристики танталовых конденсаторов, зафиксированные до начала обработки, остались без изменений у всех семи образцов. Также не бы­ло обнаружено потемнений или других визуальных изменений. Мойка производилась при температуре от 40 до 80 °C. Первая часть конденсаторов бы­ла высушена при температуре 80 °C с циклами вакуумирования до 0,2 атм остаточного давления в камере. Другая часть – при 120 °C с те­ми же циклами вакуумирования.

Генератор УЗВ оценивался только визуально. Да­же по фотографии видно, что качество отмывки данного образца отличное.

Две платы оценивались визуально. Кроме то­го, через месяц после эксперимента планируется проверить функциональные возможности обеих плат и изложить более детальную информацию об их состоянии. Что же касается осмотра, то все следы флюса и паяльной пасты оказались смыты, а маркировка компонентов осталась без изменений. Потемневших мест не обнаружено.

В заключение можно сделать вывод, что российские компании-разработчики в тесной кооперации создали технологию, которая позволит обеспечить превосходное качество отмывки печатных плат, трафаретов и электронных модулей. Электроника в России неуклонно развивается, и этого поступательного движения ничто не способно остановить.
___________________________
¹ «Струи в вакууме» в водных и полуводных процессах. Прецизионная очистка печатных плат // ИСУП. 2022. № 3.
² Е. П. Агеев. Азеотро́пные сме́си // Большая российская энциклопедия: [сайт]. URL: https://bigenc.ru/chemistry/text/1802024 (дата обращения: 01.11.2022).

Опубликовано_в журнале ИСУП № 5(101)_2022

ООО «Профессиональное
оборудование и технологии»,
г. Москва,
тел.: 8 (800) 555‑2699,
e‑mail: info@protehnology.ru,
сайт: protehnology.ru