Vertraue „No Clean“ nicht zu sehr – Die Bedeutung der Reinigung von „No Clean“-Flussmitteln

Warum „No-Clean“-Flussmittel reinigen?

Seit der Umsetzung des Montrealer Protokolls wird No-Clean-Flussmittel von den meisten Elektronikherstellern weit verbreitet eingesetzt. Die Reinigung von Leiterplattenbaugruppen (PCBA) wird jedoch nur bei Hochzuverlässigkeitsplatinen wie in der Militär-, Luft- und Raumfahrt- sowie Medizintechnik durchgeführt. Da elektronische Produkte zunehmend miniaturisiert und multifunktional werden, steigt die Anzahl der I/Os kontinuierlich, die Abstände zwischen den Bauteilen werden immer kleiner und die Einsatzfelder sowie die natürlichen Umgebungsbedingungen werden anspruchsvoller. Dadurch wird die Zuverlässigkeit von No-Clean-Flussmitteln ernsthaft in Frage gestellt. Der Grund dafür liegt darin, dass beim No-Clean-Prozess ein Teil des Flussmittels unvermeidlich nicht ausreichend durch den Reflow- oder Wellenlöt-Hochtemperaturprozess geführt wird, sodass das Flussmittel nicht die notwendige hohe Temperatur erreicht, um zu polymerisieren, und sich weiterhin wie ein synthetisches Harz verhält. Infolgedessen weist das Flussmittel Säureeigenschaften auf und neigt dazu, Korrosion an Bauteilen und Lötstellen der Leiterplatte zu verursachen, weshalb häufig Grünspan an Steckverbinderpins, Leiterplatten-Goldfingern oder Positionier-Schraublöchern zu sehen ist. Flussmittel gelangt in der Regel aufgrund von Kapillarwirkung oder Benetzbarkeit des Flussmittels in Bereiche, die nicht mit Lotpaste bedeckt sind, oder es breitet sich unvermeidlich in Bereiche außerhalb der Lötstellen aus.

Außerdem bilden sich Oberflächenionenrückstände in feuchter Umgebung in der Regel zu dendritischen Kristalloiden aus, was üblicherweise zu Kurzschlüssen infolge elektrischer Migration führt. Oder das Flussmittel enthält Lotkugeln, die sich von der Lotpaste gelöst haben und ohne Reinigung nur schwer zu entfernen sind, was bei kleinen Abständen ein großes Problem darstellt. Daher ist es notwendig, bei den endgültigen PCBA-Produkten eine Reinigung von No-Clean-Flussmitteln durchzuführen.

Wozu dient die Reinigung von „No-Clean“-Flussmittel?

Die Ziele der Reinigung von No-Clean-Flussmittel umfassen:
• Zur Entfernung von PCBA-Flussmittelrückständen, Lotpaste, Lotkugeln, Verunreinigungen, Staub, Ölflecken usw.;
• Um Erosion und elektrostatische Schäden zu verhindern;
• Um die Lebensdauer elektronischer Produkte zu verlängern;
• Um die Anforderungen der Kunden in Bezug auf hohe Qualität und hohe Zuverlässigkeit besser zu erfüllen.

Ist traditionelle Reinigung noch zuverlässig?

Bis jetzt haben manche Menschen sicherlich noch Zweifel: Wenn nun No-Clean-Flussmittel nicht zuverlässig ist, warum kehren wir dann nicht zu herkömmlichem wasserlöslichem Flussmittel oder lösungsmittelbasiertem Flussmittel zurück? Die Antwort lautet ganz klar: NEIN. Wenn man die Reinigungskosten zunächst außer Acht lässt, sollten Zuverlässigkeit und Umweltschutz besonders berücksichtigt werden. Kommen wir zuerst zum Thema Umweltschutz. Herkömmliches wasserlösliches Flussmittel erzeugt große Mengen an Abwasser, was ein großes Problem darstellt. Da das Umweltbewusstsein und die Umweltgesetze immer stärker in den Vordergrund treten, darf Abwasser niemals direkt eingeleitet werden, ohne zuvor wissenschaftlich behandelt worden zu sein. Lösungsmittelbasiertes Flussmittel schneidet sogar noch schlechter ab als wasserlösliches Flussmittel.

Als Nächstes kommen Probleme mit der Reinigungswirkung. Da Bauteile miniaturisiert werden und Mikrokomponenten wie BGA, CSP und QFN weit verbreitet eingesetzt werden, führen der zunehmend geringere Abstand und der abnehmende Abstand zwischen den Bauteilen und der Leiterplatte zu Schwierigkeiten und Problemen bei der Reinigungswirkung. Herkömmliche Reinigungsverfahren können die entsprechenden Anforderungen niemals erfüllen. Darüber hinaus sind Rückstände, die durch herkömmliches Reinigungsflussmittel verursacht werden, völlig inakzeptabel, sodass eine hocheffektive und sichere Lösung besonders wichtig und dringend wird.

Was ist die größte Herausforderung bei der Reinigung?

Da Leiterplattenkomponenten zunehmend eine höhere Dichte und Miniaturisierung aufweisen, scheint keine No-Clean-Technologie mehr zu funktionieren. Die hohe Dichte begrenzt den Bauteilabstand und erzeugt höhere elektrische Felder. Infolgedessen ist die Reinigung zum einzigen praktikablen Verfahren geworden, das die Anforderungen der fortschrittlichsten Technologien erfüllt, während die Entfernung von Flussmittelrückständen unter Bauteilen wie Flip-Chip, QFN, Micro-BGA sowie kleinen Widerstands-Kondensator-Chips äußerst schwierig ist.BleifreiBei diesem Verfahren muss das Flussmittel einen höheren Gehalt an Harz oder Kolophonium enthalten, sodass sich das Flussmittel leicht in engen Bereichen ansammelt und das Reinigungsmittel nur schwer eindringen kann. Schlimmer noch: Die höheren bleifreien Löttemperaturen und mehrfaches Wellenlöten erschweren die Entfernung von Flussmittelrückständen zusätzlich.

Auf Grundlage der obigen Ausführungen wird es für elektronisch montierte Produkte zunehmend schwieriger, einen Reinigungsprozess zu durchlaufen, was wiederum Reinigungsmaterialien mit besserer Reinigungswirkung erfordert, um Reinigungsprobleme bei schwer zu reinigenden oder reinigungsresistenten Produkten zu lösen. Dies stellt zweifellos enorme Herausforderungen an Reinigungsmaterialien und die Bedingungen der Reinigungstechnologie. Folglich muss das Reinigungsmittel chemische Innovationen verfolgen, und Reinigungsanlagen sowie Reinigungstechnologien müssen kontinuierlich verbessert werden.

Was ist mit dem neuen Reinigungsmittel?

Dank der wissenschaftlichen Entwicklung sind wir zu einer besseren Lösung gelangt. Ein neuartiges wasserbasiertes Reinigungsmittel ist in der Lage, Verunreinigungen von Oberflächen zu entfernen, indem es Mikrophasentechnologie auf der Grundlage des Abziehprinzips anwendet.

Im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungsmitteln weist diese Art von neuem Reinigungsmittel die folgenden Vorteile auf:
• Längere Lebensdauer. Es führt nicht zu einer verkürzten Lebensdauer infolge einer ständig verringerten Wirksamkeit der Bestandteile durch die dauerhafte Verbindung zwischen Tensid und Verunreinigungen. Es kann nach einfacher Sedimentation und Filtration wiederverwendet werden.
• Sicher und zuverlässig. Es werden keine Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit hervorgerufen, da der oberflächenaktive Wirkstoff die Verunreinigungen entfernt.
• Niedrige Kosten. Diese Art von Reinigungsmittel ist langlebig und erfordert keine Abwasserentsorgung.

Wie entwickelt sich die Reinigungstechnologie?

Mit dem neuen Reinigungsmittel wird der Reinigungsprozess einfacher und bequemer. Als Nächstes kommt die Reinigungstechnologie. Die Reinigungstechnologie wird durch die folgenden Elemente bestimmt:
• Eigenschaft des Reinigungsmittels
• Reinigungsleistung von Reinigungsgeräten
• Auswahl des Flussmittels
• Kompatibilität zwischen Substratmaterial und Reinigungsmittel

a. Eigenschaft des Reinigungsmittels
(a) Kompatibel mit dem Flussmittelrückstandstyp und in der Lage, Flussmittelrückstände auf der Oberfläche effektiv zu entfernen, ohne Verschmutzung zu verursachen.
(b) Kompatibel mit der Reinigungsbasis und dem Komponentenmaterial.
(c) Niedrigere Oberflächenspannung und in der Lage, wirksam zu penetrieren.
(d) Kompatibel mit den entsprechenden Vorschriften wie RoHS usw.
(e) Hervorragende Stabilität, Oxidationsbeständigkeit, ausgezeichnete Löslichkeit und keine Schaumbildung.
(f) Geeignete Löslichkeit.
(g) Angenehme Temperatur.
(h) Hohe Reinigungsgeschwindigkeit.

b. Eigenschaft des Reinigungsmittels
(a) Bereitstellung ausreichender mechanischer Energie, die für eine vollständige Reinigung erforderlich ist und die schwierigsten und empfindlichsten Bereiche und Zielstellen abdeckt.
(b) Bereitstellung einer geeigneten Reinigungszeit, um einen reibungslosen Reinigungsablauf zu gewährleisten.
(c) Die Reinigungstemperatur muss innerhalb eines geeigneten Bereichs kontrolliert werden.
(d) Die Konzentration des Reinigungsmittels sollte genau kontrolliert werden, um die Stabilität des Prozesses zu gewährleisten. (e) Mit automatischem Trocknungssystem.
(f) Erfüllung der Anforderungen aller Arten von Reinigungsmitteln.
(g) Sicher.
(h) Leistungsstark und benutzerfreundlich.
(i) Wiederverwertbar.

c. Auswahl des Flussmittels

Manche Leute könnten fragen: „Warum müssen wir jetzt den Flussmitteltyp im Hinblick auf die Reinigungsfreundlichkeit neu bewerten, wo wir doch eigentlich ein Reinigungsmittel auswählen sollten, das das Flussmittel entfernt?“ Tatsächlich ist der Reinigungsprozess so komplex, dass bei manchen wenigen Flussmitteltypen kein wirksames Reinigungsmittel gefunden werden kann. Wenn die Anforderungen an den Lötprozess vollständig erfüllt werden, ist es manchmal einfach und sinnvoll, ein Flussmittel zu wählen, das zum Reinigungsmittel passt. Bei bestimmten Produkten gibt es nicht so viele Reinigungsmittel, und es kommt selten vor, dass das Flussmittel für eine optimale Reinigungswirkung ausgewählt wird. Führende Aspekte, die bei der Auswahl des Flussmittels berücksichtigt werden sollten, umfassen:
(a) Löten ist optimal oder nicht.
(b) Die Reinigung ist abgeschlossen oder nicht.
(c) Ob die Reinigungseffizienz hoch ist oder nicht.
(d) Die Gesamtkosten sind am niedrigsten oder nicht.

Wie sind Substratmaterial und Reinigungsmittel kompatibel?

Bei der Auswahl eines Reinigungsmittels wird nicht nur berücksichtigt, ob es Flussmittelrückstände gut entfernt, sondern auch seine Verträglichkeit mit dem Substratmaterial. Verfahrensingenieure müssen sorgfältig bewerten und berücksichtigen, ob das Reinigungsmittel zu Korrosion bzw. Erosion von Metallen, Kunststoffen, Schwarzbeschichtungen, Markierungen, Beschichtungen, Etiketten, Haftungen usw. führen kann.

Zusammenfassend muss eine hervorragende Reinigung in der Lage sein, die folgenden Anforderungen zu erfüllen: geeignetes Reinigungsmittel, professionelle Reinigungsgeräte, angemessene technische Parameter, niedrige Reinigungskosten sowie ein optimales Reinigungsergebnis.

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Hilfreiche Ressourcen
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•Einführung in die kundenspezifischen Leiterplattenbestückungs­fähigkeiten von PCBCart
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