به عنوان اصلی ترین جزء اساسی دستگاه های الکترونیکی، کیفیت و عملکرد بردهای مدار چاپی نقش تعیین کننده ای در پایداری و طول عمر کل محصول دارد. رافرآیند تمیز کردن بردهای مدار چاپیبه عنوان یک پیوند کلیدی برای اطمینان از کیفیت بردهای مدار چاپی، نقشی ضروری در کل فرآیند تولید ایفا می کند.
اهمیت تمیز کردن بردهای مدار چاپی
در طول فرآیند تولید، بردهای مدار چاپی باید مراحل پیچیده متعددی مانند لحیم کاری، پوشش و نصب را طی کنند. در طی این فرآیندها، سطح بردهای مدار چاپی به شدت در برابر آلایندههای مختلف حساس است که نه تنها به ظاهر آن آسیب میزند، بلکه بر عملکرد الکتریکی آن نیز تأثیر جدی میگذارد.
بر عملکرد الکتریکی تأثیر می گذارد
وجود آلاینده ها می تواند خواص الکتریکی سطوح بردهای مدار چاپی را تغییر دهد. برای مثال، اجزای یون در شار باقیمانده ممکن است باعث کاهش مقاومت سطحی شوند که منجر به خطاهای اتصال کوتاه شود. آلایندههای غیریونی مانند گرد و غبار و لکههای روغن ممکن است بر پایداری انتقال سیگنال تأثیر بگذارند و باعث ایجاد مشکلاتی مانند اعوجاج و تداخل سیگنال شوند، بهویژه در مدارهای{1} با فرکانس بالا و دستگاههای الکترونیکی دقیق، جایی که این تأثیر مهمتر است.
کاهش قابلیت اطمینان
بردهای مدار چاپی که برای مدت طولانی در شرایط کار بوده اند، در صورت وجود آلاینده های باقیمانده روی سطح، ممکن است تحت تأثیر عوامل محیطی مانند دما و رطوبت، واکنش های خوردگی ایجاد کنند. به عنوان مثال، پین ها یا مدارهای فلزی به تدریج در اثر فرسایش مشترک آلاینده ها و رطوبت، زنگ زده و خورده می شوند، که منجر به اتصالات الکتریکی ضعیف و حتی مدارهای باز می شود، که طول عمر بردهای مدار چاپی را تا حد زیادی کاهش می دهد و قابلیت اطمینان محصول را کاهش می دهد.
عدم رعایت استانداردهای صنعت و نیازهای مشتری
در صنعت الکترونیک، بهویژه در حوزههای نظامی، هوافضا و سایر زمینههایی که به قابلیت اطمینان بسیار بالایی نیاز دارند، و همچنین در صنعت الکترونیک مصرفی که بر ظاهر و کیفیت محصول تمرکز دارد، استانداردهای سختگیری برای تمیزی بردهای مدار چاپی وجود دارد. اگر تمیز کردن برد مدار چاپی استاندارد را رعایت نکند، محصول از بازرسی کیفی مربوطه عبور نمی کند و نمی تواند انتظارات مشتری را برای کیفیت محصول برآورده کند. در موارد شدید، ممکن است منجر به فراخوانی محصول شود و ضررهای زیادی به شرکت وارد کند.
فرآیندها و ویژگی های معمول تمیز کردن بردهای مدار چاپی
فرآیند تمیز کردن مبتنی بر آب
اصل فرآیند: آب به عنوان محیط پاککننده اصلی استفاده میشود و سورفکتانتها، افزودنیها، بازدارندههای خوردگی، عوامل کیلیت و سایر اجزاء به آب اضافه میشوند تا یک ماده پاککننده- بر پایه آب تشکیل شود. عوامل پاک کننده مبتنی بر آب از حلالیت آب و اثرات متعدد افزودنی ها مانند امولسیون، پراکندگی و صابونی سازی برای حذف آلاینده ها از سطوح برد مدار چاپی استفاده می کنند. به عنوان مثال، سورفکتانتها میتوانند کشش سطحی آب را کاهش دهند و نفوذ آب بین آلایندهها و سطوح مدار چاپی را آسانتر کرده و آلایندهها را در آب امولسیون و پراکنده کنند. بازدارنده های خوردگی می توانند از خوردگی آب اجزای فلزی روی بردهای مدار چاپی جلوگیری کنند.
مزایای فرآیند: فرآیند تمیز کردن مبتنی بر آب ایمنی بالایی دارد، آب نمی سوزد یا منفجر نمی شود، اساساً سمی نیست و آسیب کمی به اپراتورها و محیط زیست وارد می کند. علاوه بر این، ترکیب فرمول مواد شوینده مبتنی بر آب{3} درجه آزادی بالایی دارد و می توان آن را بر اساس انواع مختلف آلاینده ها و مواد برد مدار چاپی تنظیم کرد. آنها اثرات پاک کنندگی خوبی بر روی آلاینده های قطبی و غیر قطبی-دارند و محدوده تمیز کنندگی وسیعی دارند. علاوه بر این، آب به عنوان یک حلال طبیعی، ارزان و در دسترس است.
محدودیت ها: این فرآیند به مقدار زیادی از منابع آبی نیاز دارد و ممکن است در مناطقی با منابع کمیاب به دلیل شرایط طبیعی محدود شود. برخی از قطعات الکترونیکی ممکن است در برابر آب مقاوم نباشند و قطعات فلزی پس از تمیز کردن با آب مستعد زنگ زدگی هستند. کشش سطحی آب زیاد است و تمیز کردن شکافهای کوچک روی بردهای مدار چاپی و حذف کامل سورفکتانتهای باقیمانده را دشوار میکند. فرآیند خشک کردن پس از تمیز کردن نسبتاً پیچیده است، انرژی زیادی مصرف می کند و همچنین نیاز به نصب تجهیزات تصفیه فاضلاب دارد که هزینه تجهیزات بالایی دارد و مساحت زیادی را اشغال می کند.
فرآیند تمیز کردن نیمه{0}بر پایه آب
اصل فرآیند: در تمیز کردن نیمه آب{0} از یک ماده تمیزکننده متشکل از حلالهای آلی، آب دیونیزه و مقدار معینی از عوامل فعال و افزودنیها استفاده میشود. حلالهای آلی موجود در این نوع پاککنندهها میتوانند آلایندههای غیرقطبی مانند لکههای روغن، رزین و غیره را بر روی سطح بردهای مدار چاپی حل کنند. آب اضافه شده و سورفکتانت ها به حذف آلاینده های قطبی مانند مقداری شار باقی مانده کمک می کند. پس از تمیز کردن، با آب بشویید تا باقیمانده مواد پاک کننده پاک شود.
مزایای فرآیند: مواد شوینده نیمهآب{0} قابلیت تمیز کنندگی قوی دارند، میتوانند به طور همزمان آلایندههای قطبی و غیر قطبی را حذف کنند و قابلیت تمیز کنندگی طولانی مدت دارند. با توجه به اینکه مواد پاک کننده حلال های آلی هستند، اما نقطه اشتعال بالا و سمیت نسبتاً کمی دارند، استفاده از آنها نسبتاً بی خطر است. علاوه بر این، از انواع مختلفی از رسانه ها برای تمیز کردن و شستشو استفاده می شود و به طور کلی از آب خالص برای شستشو استفاده می شود که می تواند به طور موثر آلودگی را در طول فرآیند تمیز کردن کنترل کند.
نقص: تصفیه مایع زباله و فاضلاب تولید شده توسط فرآیند تمیز کردن نیمه آب{0}} نسبتاً پیچیده است و هنوز به طور کامل حل نشده است. تصفیه خاصی برای فاضلاب برای حذف حلالهای آلی و سایر آلایندهها مورد نیاز است تا با استانداردهای تخلیه محیطی مطابقت داشته باشد که هزینههای تولید و مشکلات تصفیه را افزایش میدهد.
فرآیند تمیز کردن حلال
اصل فرآیند: عمدتاً با استفاده از حلالیت حلال ها برای حذف آلاینده های روی سطح بردهای مدار چاپی. با توجه به مواد تمیز کننده مختلف انتخاب شده، آنها را می توان به مواد تمیز کننده قابل اشتعال و مواد تمیز کننده غیر قابل اشتعال تقسیم کرد. مواد پاک کننده قابل احتراق مانند هیدروکربن های آلی و الکل ها و مواد پاک کننده غیر قابل احتراق مانند هیدروکربن های کلردار و هیدروکربن های فلوئوردار. حلال می تواند به سرعت آلاینده هایی مانند لکه های روغن و بقایای شار را روی سطح تخته های مدار چاپی حل کند و سپس آنها را از طریق تبخیر شدن دور کند.
مزایای فرآیند: فرآیند تمیز کردن حلال دارای ویژگی های تبخیر سریع و حلالیت قوی است و الزامات تجهیزات نسبتاً ساده است. به عنوان مثال، مواد تمیز کننده هیدروکربنی توانایی تمیز کنندگی قوی برای آلاینده های روغنی و کشش سطحی کم دارند و اثر تمیز کنندگی خوبی بر درزها و منافذ ریز دارند. مواد شوینده مبتنی بر الکل حلالیت خوبی برای آلاینده های یونی دارند و تأثیر قابل توجهی بر شار رزین تمیز می کنند. علاوه بر این، برخی از حلال ها را می توان برای استفاده مکرر تقطیر و بازیافت کرد که نسبتاً مقرون به صرفه است.
معایب: برخی از پاک کننده های حلال سنتی، مانند حلال های آلی حاوی کلر و فلوئور، خطرات زیست محیطی قابل توجهی دارند و برخی به عنوان مواد ممنوعه یا محدود فهرست شده اند. در همین حال، مواد تمیز کننده حلال عمدتاً فرار و قابل اشتعال هستند و خطرات ایمنی خاصی را ایجاد می کنند و به اقدامات حفاظتی شدید نیاز دارند. علاوه بر این، برخی از حلال ها دارای درجه خاصی از خورندگی نسبت به موادی مانند پلاستیک و لاستیک هستند که ممکن است بر اجزای مربوطه روی بردهای مدار چاپی تأثیر بگذارد.
بدون فرآیند تمیز کردن
اصل فرآیند: در طول فرآیند جوشکاری از فلاکس غیر تمیز کننده یا خمیر لحیم غیر تمیز کننده استفاده می شود و پس از جوشکاری مستقیماً بدون تمیز کردن وارد فرآیند بعدی می شود. شار لحیم کاری غیر تمیز کننده را می توان به طور تقریبی به سه دسته تقسیم کرد: نوع رزین، قابل شستشو، محلول{1}}در آب و شار لحیم کاری با محتوای جامد کم. اصل بر این است که فرمول شار را بهینه کنیم، به طوری که مواد باقیمانده پس از لحیم کاری هیچ اثر نامطلوبی بر عملکرد و قابلیت اطمینان بردهای مدار چاپی نداشته باشند، یا مقدار باقیمانده بسیار کم باشد، بدون نیاز به تمیز کردن خاص.
مزایای فرآیند: فرآیند بدون تمیز کردن مزایای قابل توجهی در ساده سازی جریان فرآیند، کاهش مراحل تمیز کردن و در نتیجه صرفه جویی در زمان و هزینه های نیروی کار دارد. در عین حال، از آنجایی که نیازی به استفاده از مواد شوینده و تجهیزات نیست، هزینه های ساخت و آلودگی محیط زیست را نیز کاهش می دهد. در تولید محصولات الکترونیکی که نیاز به هزینه و راندمان تولید بالا دارند، مانند محصولات ارتباطی سیار، بسیار مورد استفاده قرار گرفته اند.
محدودیتهای کاربرد: برای محصولاتی که الزامات اطمینان بسیار بالایی دارند، مانند محصولات الکترونیکی در هوافضا و سایر زمینهها، حتی اگر از شار تمیزکننده استفاده نشود، ممکن است کم و بیش باقیماندهای وجود داشته باشد که ممکن است بر عملکرد محصول در محیطهای شدید تأثیر بگذارد، بنابراین تمیز کردن معمولاً هنوز ضروری است. علاوه بر این، فرآیند تمیز نکردن نیاز به کنترل بالایی بر فرآیند جوشکاری و اطمینان دقیق از کیفیت جوش دارد، در غیر این صورت ناخالصیهای باقیمانده ممکن است باعث ایجاد مشکل شود.
فرآیند تمیز کردن اولتراسونیک
اصل فرآیند: از اثر کاویتاسیون تولید شده توسط امواج اولتراسونیک منتشر شده در محیط مایع برای تمیز کردن بردهای مدار چاپی استفاده کنید. ژنراتور اولتراسونیک سیگنالهای نوسانی با فرکانس بالا تولید میکند که توسط مبدل به نوسانات مکانیکی با فرکانس بالا تبدیل میشوند و در محلول تمیزکننده منتشر میشوند. در محلول تمیزکننده، نوسان امواج اولتراسونیک با فرکانس بالا باعث تغییر در چگالی مولکولهای مایع میشود و حبابهای ریز بیشماری را تشکیل میدهد. هنگامی که این حبابها فوراً میترکند، نیروی ضربهای قوی ایجاد میکنند، مانند «انفجارهای کوچک» بیشمار، که بر سطح تختههای مدار چاپی تأثیر میگذارد و باعث میشود کثیفی روی سطح به سرعت از بین برود و در نتیجه به اثر تمیز کنندگی دست مییابد.
مزیت فرآیند: تمیز کردن اولتراسونیک میتواند به عمق شکافها، سوراخها و سایر قسمتهای صعب العبور برد مدار چاپی برای تمیز کردن نفوذ کند و هیچ گوشه مردهای باقی نگذارد. برای برخی از بردهای مدار چاپی با اشکال پیچیده و ساختارهای سطحی ظریف، اثر تمیز کنندگی خوبی دارد. در همین حال، تمیز کردن اولتراسونیک را می توان با سایر فرآیندهای تمیز کردن مانند تمیز کردن مبتنی بر آب، تمیز کردن با حلال و غیره ترکیب کرد تا کارایی و کیفیت تمیز کردن را بهبود بخشد. علاوه بر این، این فرآیند دارای سرعت تمیز کردن سریع است و به طور کلی می تواند در مدت زمان کوتاهی تکمیل شود و اثر تمیز کنندگی خوبی در حدود 15 دقیقه به دست می آید.