Nunca confíes demasiado en el “No Clean”: importancia de la limpieza del flux “No Clean”

¿Por qué limpiar el flux “no clean”?

Desde la implementación del Protocolo de Montreal, ningún flux no-clean ha sido ampliamente aplicado por la mayoría de los fabricantes de productos electrónicos. Sin embargo, la limpieza de Ensamblajes de Placas de Circuito Impreso (PCBA) solo se lleva a cabo en placas de alta fiabilidad, como las militares, aeroespaciales y de atención sanitaria. A medida que los productos electrónicos tienden a volverse miniaturizados y multifuncionales, el número de E/S aumenta de forma constante, el espacio entre componentes se vuelve cada vez más pequeño y, debido al campo de aplicación y al entorno natural en el que se utilizan, la fiabilidad del flux no-clean se ha visto seriamente desafiada. La razón de ello radica en que, durante el proceso no-clean, parte del flux inevitablemente no puede pasar por un refusión o una ola de alta temperatura de forma suficiente, de modo que el flux no atraviesa la alta temperatura que lo haría polimerizarse y sigue comportándose como una resina sintética. Como resultado, el flux presenta acidez y tiende a provocar corrosión en los componentes y en las uniones de soldadura de la PCB, razón por la cual a menudo puede verse verdín en los pines de los conectores, en los “gold fingers” de la PCB o en los orificios de los tornillos de posicionamiento. El flux suele desplazarse hacia las zonas no cubiertas por pasta de soldar como resultado de la acción capilar o de la humectabilidad del flux, o inevitablemente se expande hacia las áreas fuera de las uniones de soldadura.

Además, los residuos iónicos en la superficie suelen formar cristaloides dendríticos en ambientes húmedos, lo que normalmente provoca cortocircuitos resultantes de la migración eléctrica. O bien, el flux contiene esferas de soldadura que se han separado de la pasta de soldar y estas esferas son difíciles de eliminar sin limpieza, lo cual es un gran problema para los pequeños espaciamientos. Por lo tanto, es necesario realizar la limpieza del flux no clean en los productos finales de PCBA.

¿Para qué sirve la limpieza de flux “No Clean”?

Los objetivos de la limpieza del flux sin limpieza incluyen:
• Para eliminar residuos de flux de PCBA, pasta de soldadura, bolas de soldadura, impurezas, polvo, manchas de aceite, etc.;
• Para evitar que se produzcan la erosión y los daños electrostáticos;
• Para prolongar la vida útil de los productos electrónicos;
• Para satisfacer mejor los requisitos de los clientes en términos de alta calidad y alta fiabilidad.

¿La limpieza tradicional sigue siendo fiable?

Hasta ahora, algunas personas deben albergar dudas de que, dado que el flux sin limpieza no es fiable, ¿por qué no volver al flux tradicional soluble en agua o al flux a base de disolventes? La respuesta es definitivamente NO. Dejando de lado primero el costo de limpieza, deben considerarse de manera destacada los problemas de fiabilidad y de protección medioambiental. Veamos primero la cuestión de la protección medioambiental. El flux tradicional soluble en agua generará una gran cantidad de aguas residuales, lo cual es un gran dolor de cabeza. A medida que la conciencia y las leyes de protección medioambiental se vuelven más prominentes, las aguas residuales nunca pueden descargarse directamente a menos que pasen por un tratamiento científico. El flux a base de disolventes se comporta incluso peor que el flux soluble en agua.

A continuación vienen los problemas relacionados con el efecto de limpieza. A medida que los componentes se miniaturizan y los microcomponentes se aplican ampliamente, incluidos BGA, CSP y QFN, los espacios cada vez más reducidos y la disminución de la distancia entre los componentes y la placa PCB plantean dificultades y problemas para el efecto de limpieza. La limpieza tradicional nunca puede satisfacer las demandas correspondientes. Además, los residuos causados por el flux de limpieza tradicional nunca pueden ser aceptados, por lo que un tipo de solución altamente efectiva y segura se vuelve especialmente importante y urgente.

¿Cuál es el mayor desafío de la limpieza?

A medida que los componentes de las PCB presentan una tendencia hacia una densidad cada vez mayor y una mayor miniaturización, ninguna tecnología sin limpieza parece seguir funcionando. La alta densidad limita el espaciado entre componentes y genera campos eléctricos más intensos. Como resultado, la limpieza se ha convertido en el único método práctico que cumple los requisitos de la tecnología más avanzada, mientras que la eliminación de residuos de flux será extremadamente difícil bajo componentes como flip chip, QFN, micro BGA y pequeños componentes de resistencia-capacitancia.Sin plomoeste proceso hace que el flux deba contener un mayor contenido de resina o colofonia, de modo que el flux se acumule fácilmente en espacios reducidos y el agente de limpieza tenga más dificultad para penetrar. Peor aún, la mayor temperatura de soldadura libre de plomo y las múltiples pasadas de soldadura por ola también hacen que la limpieza de los residuos de flux sea más difícil.

Basado en la discusión anterior, es cada vez más difícil que los productos electrónicos ensamblados pasen por procesos de limpieza, lo que exige materiales de limpieza con un mejor efecto limpiador para resolver los problemas de limpieza en productos difíciles de limpiar o resistentes a la limpieza, lo que sin duda convierte las condiciones de los materiales y de la tecnología de limpieza en un enorme desafío. Como resultado, los agentes de limpieza deben orientarse hacia la innovación química y el equipo y la tecnología de limpieza deben someterse a una mejora continua.

¿Qué hay del nuevo agente de limpieza?

Gracias al desarrollo científico, hemos llegado a una mejor solución. Un nuevo tipo de agente de limpieza a base de agua es capaz de eliminar los contaminantes de la superficie mediante la aplicación de tecnología de microfase basada en el principio de pelado.

En comparación con los agentes de limpieza tradicionales, este nuevo tipo de agente de limpieza presenta las siguientes ventajas:
• Vida útil más larga. No provocará una vida útil más corta como resultado de la reducción constante de los elementos efectivos debido a la combinación permanente entre el agente tensioactivo y los contaminantes. Puede reutilizarse después de un simple sedimentado y filtrado.
• Seguro y confiable. No se generarán preocupaciones sobre la fiabilidad debido a que el agente tensioactivo limpia los contaminantes.
• Bajo costo. Este tipo de agente de limpieza es duradero y no requiere eliminación de efluentes.

¿Cómo va la tecnología de limpieza?

Con la aplicación del nuevo agente de limpieza, el proceso de limpieza será más fácil y más conveniente. A continuación viene la tecnología de limpieza. La tecnología de limpieza está determinada por los siguientes elementos:
• Propiedad del agente de limpieza
• Capacidad de limpieza del equipo de limpieza
• Selección de fundente
• Compatibilidad entre el material del sustrato y el agente de limpieza

a. Propiedad del agente de limpieza
(a) Compatible con el tipo de residuo de fundente y capaz de limpiar eficazmente los residuos de fundente de la superficie sin causar contaminación.
(b) Compatible con la base de limpieza y el material del componente.
(c) Tensión superficial más baja y capaz de penetrar eficazmente.
(d) Compatible con las regulaciones correspondientes, como RoHS, etc.
(e) Excelente estabilidad, antioxidación, excelente solubilidad y no genera espuma.
(f) Solubilidad adecuada.
(g) Temperatura agradable.
(h) Alta velocidad de limpieza.

b. Propiedad del agente de limpieza
(a) Proporcionar suficiente energía mecánica que se requiera para una limpieza total y para cubrir las áreas y objetivos más difíciles y sensibles.
(b) Proporcionar un tiempo de limpieza adecuado que garantice una limpieza fluida.
(c) La temperatura de limpieza debe controlarse dentro de un rango adecuado.
(d) La concentración del agente de limpieza debe controlarse con precisión para garantizar la estabilidad del proceso. (e) Contener un sistema de secado automático.
(f) Cumplir con el requisito de todo tipo de agentes de limpieza.
(g) Seguro.
(h) Potente y fácil de usar.
(i) Capaz de ser reciclado.

c. Selección del fundente

Algunas personas podrían preguntar: «¿por qué tenemos que reevaluar el flux fácil de limpiar ahora que deberíamos elegir un agente de limpieza que elimine el flux?». En realidad, el proceso de limpieza es tan complejo que, a veces, una minoría de tipos de flux no puede lograr un agente de limpieza eficaz. Si es totalmente compatible con los requisitos de soldadura, a veces es sencillo e inteligente seleccionar un flux que coincida con el agente de limpieza. Cuando se trata de productos específicos, no hay tantos agentes de limpieza y rara vez ocurre que se seleccione el flux para lograr un efecto de limpieza óptimo. Los aspectos principales que deben tenerse en cuenta al seleccionar el flux incluyen:
(a) La soldadura es óptima o no.
(b) La limpieza está completa o no.
(c) La eficiencia de limpieza es alta o no.
(d) El costo total es el más bajo o no.

¿Cómo son compatibles el material del sustrato y el agente de limpieza?

Porque el agente de limpieza se selecciona no solo teniendo en cuenta su capacidad para eliminar bien los residuos de flux, sino también su compatibilidad con el material del sustrato. Los ingenieros de procesos deben evaluar y considerar cuidadosamente si el agente de limpieza provocará erosión en el metal, los plásticos, la película de recubrimiento negro, las marcas, el recubrimiento, las etiquetas, la adhesión, etc.

En conclusión, una limpieza excelente debe ser capaz de satisfacer las siguientes exigencias: agente de limpieza adecuado, equipo de limpieza profesional, parámetros tecnológicos apropiados, bajo costo de limpieza y un efecto de limpieza óptimo.

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