Non fidarti troppo del “no clean” - L’importanza della pulizia del flussante “no clean”

Perché pulire il flussante “no-clean”?

Dall’attuazione del Protocollo di Montreal, il flussante no-clean non è stato ampiamente applicato dalla maggior parte dei produttori di elettronica. Tuttavia, la pulizia dell’assemblaggio di circuiti stampati (PCBA) viene eseguita solo su schede ad alta affidabilità, come quelle militari, aerospaziali e medicali. Poiché i prodotti elettronici tendono a diventare miniaturizzati e multifunzionali, il numero di I/O aumenta costantemente, la distanza tra i componenti diventa sempre più ridotta e, con i campi di applicazione e l’ambiente naturale in cui vengono utilizzati, l’affidabilità del flussante no-clean è stata seriamente messa in discussione. La ragione risiede nel fatto che, durante il processo no-clean, una parte del flussante inevitabilmente non riesce a sottoporsi a un riflusso o a un’onda di saldatura ad alta temperatura sufficientemente a lungo, per cui il flussante non attraversa una temperatura elevata tale da polimerizzarlo e continua a comportarsi come una resina sintetica. Di conseguenza, il flussante mantiene caratteristiche acide e tende a provocare corrosione sui componenti e sui giunti di saldatura del PCB, motivo per cui si può spesso osservare il verderame sui pin dei connettori, sulle “gold finger” del PCB o sui fori delle viti di posizionamento. Il flussante di solito migra verso le aree non coperte dalla pasta saldante a causa dell’azione capillare o della bagnabilità del flussante stesso, oppure inevitabilmente si espande nelle aree esterne ai giunti di saldatura.

Inoltre, i residui ionici superficiali di solito formano cristalloidi dendritici in ambienti umidi, il che di norma provoca cortocircuiti dovuti alla migrazione elettrica. Oppure, il flussante contiene sfere di saldatura che si sono separate dalla pasta saldante e queste sfere sono difficili da eliminare senza un processo di pulizia, rappresentando un grosso problema per i piccoli spazi. Pertanto, è necessario eseguire la pulizia del flussante no-clean sui prodotti PCBA finali.

A cosa serve la pulizia del flussante “No Clean”?

Gli scopi della pulizia del flussante no-clean includono:
• Per eliminare i residui di flussante sulla PCBA, la pasta saldante, le sfere di saldatura, le impurità, la polvere, le macchie d’olio ecc.;
• Per impedire che si verifichino erosione e danni elettrostatici;
• Per prolungare la durata di vita dei prodotti elettronici;
• Per soddisfare meglio le esigenze dei clienti in termini di alta qualità e alta affidabilità.

La pulizia tradizionale è ancora affidabile?

Fino ad ora, alcune persone devono ancora nutrire dei dubbi: dato che il flussante no-clean non è affidabile, perché non tornare al tradizionale flussante idrosolubile o a base di solvente? La risposta è decisamente NO. Mettendo da parte per un attimo i costi di pulizia, occorre considerare con particolare attenzione le questioni di affidabilità e di tutela ambientale. Affrontiamo prima il tema della protezione dell’ambiente. Il tradizionale flussante idrosolubile genera una grande quantità di acque reflue, che rappresentano un grosso problema. Con la crescente consapevolezza ambientale e l’inasprimento delle leggi, le acque reflue non possono più essere scaricate direttamente se non dopo un trattamento scientifico. Il flussante a base di solvente si comporta persino peggio di quello idrosolubile.

Segue la questione dell’effetto di pulizia. Con la miniaturizzazione dei componenti e l’ampia applicazione di microcomponenti, inclusi BGA, CSP e QFN, gli spazi sempre più ridotti e la diminuzione della distanza tra i componenti e il circuito stampato rendono l’efficacia della pulizia più difficile e problematica. La pulizia tradizionale non può assolutamente soddisfare le relative esigenze. Inoltre, i residui causati dai flussanti tradizionali per la pulizia non sono più accettabili, per cui diventa particolarmente importante e urgente disporre di una soluzione altamente efficace e sicura.

Qual è la sfida più grande della pulizia?

Con l’aumento della densità e della miniaturizzazione dei componenti PCB, nessuna tecnologia no-clean sembra più funzionare. L’elevata densità limita la spaziatura tra i componenti e genera campi elettrici più intensi. Di conseguenza, la pulizia è diventata l’unica soluzione pratica in grado di soddisfare i requisiti delle tecnologie più avanzate, mentre l’eliminazione dei residui di flussante risulta estremamente difficile sotto componenti quali flip chip, QFN, Micro BGA e piccoli componenti resistivo-capacitivi.Senza piomboQuesto processo fa sì che il flussante debba contenere un contenuto più elevato di resina o colofonia, in modo che il flussante si accumuli facilmente in spazi ridotti e che l’agente di pulizia penetri con maggiore difficoltà. Peggio ancora, le temperature più elevate della saldatura senza piombo e le saldature a onda eseguite più volte rendono anch’esse più difficile la pulizia dei residui di flussante.

Sulla base della discussione di cui sopra, è sempre più difficile sottoporre a pulizia i prodotti assemblati elettronicamente, il che richiede quindi materiali di pulizia con un effetto detergente migliore per risolvere i problemi di pulizia relativi a prodotti difficili da pulire o resistenti alla pulizia, rendendo senza dubbio le condizioni dei materiali e delle tecnologie di pulizia una grande sfida. Di conseguenza, gli agenti di pulizia devono puntare all’innovazione chimica e le apparecchiature e le tecnologie di pulizia devono essere costantemente migliorate.

Che ne dici del nuovo agente pulente?

Grazie allo sviluppo scientifico, siamo giunti a una soluzione migliore. Un nuovo tipo di detergente a base d’acqua è in grado di eliminare i contaminanti dalla superficie grazie all’applicazione di una tecnologia a micro-fase basata sul principio del distacco.

Rispetto ai tradizionali agenti pulenti, questo nuovo tipo di agente pulente presenta i seguenti vantaggi:
• Durata di vita più lunga. Non causerà una durata di vita più breve a causa della costante riduzione degli elementi efficaci dovuta alla combinazione permanente tra l’agente tensioattivo e i contaminanti. Può essere riutilizzato dopo una semplice sedimentazione e filtrazione.
• Sicuro e affidabile. Non sorgeranno preoccupazioni in merito all’affidabilità dovute alla rimozione dei contaminanti da parte dell’agente tensioattivo.
• Basso costo. Questo tipo di agente pulente è durevole e non richiede lo smaltimento degli effluenti.

Come sta andando la tecnologia per la pulizia?

Con il nuovo agente pulente applicato, il processo di pulizia diventerà più semplice e più conveniente. Successivamente viene la tecnologia di pulizia. La tecnologia di pulizia è determinata dai seguenti elementi:
• Proprietà dell’agente pulente
• Capacità di pulizia delle attrezzature di pulizia
• Selezione del flussante
• Compatibilità tra il materiale del substrato e l'agente pulente

a. Proprietà dell’agente pulente
(a) Compatibile con il tipo di residuo di flussante e in grado di pulire efficacemente i residui di flussante sulla superficie senza causare inquinamento.
(b) Compatibile con la base di pulizia e il materiale dei componenti.
(c) Tensione superficiale inferiore e in grado di penetrare efficacemente.
(d) Compatibile con le corrispondenti normative quali RoHS ecc.
(e) Eccellente stabilità, proprietà antiossidanti, eccellente solubilità e nessuna formazione di schiuma.
(f) Solubilità adeguata.
(g) Temperatura gradevole.
(h) Alta velocità di pulizia.

b. Proprietà dell'agente pulente
(a) Fornire sufficiente energia meccanica necessaria per una pulizia completa e per coprire le aree e i bersagli più difficili e sensibili.
(b) Fornire un tempo di pulizia adeguato garantendo una pulizia uniforme.
(c) La temperatura di pulizia deve essere controllata entro un intervallo adeguato.
(d) La concentrazione dell’agente detergente deve essere controllata con precisione per garantire la stabilità del processo. (e) Dotato di un sistema di asciugatura automatico.
(f) Soddisfare i requisiti di tutti i tipi di agenti detergenti.
(g) Sicuro.
(h) Potente e facile da usare.
(i) In grado di essere riciclato.

c. Selezione del flussante

Alcune persone potrebbero chiedersi: «Perché dobbiamo rivalutare il flussante facile da pulire ora che dovremmo scegliere un agente di pulizia che rimuova il flussante?». In realtà, il processo di pulizia è così complesso che a volte una minoranza di tipi di flussante non riesce a ottenere un agente di pulizia efficace. Se è pienamente compatibile con i requisiti di saldatura, a volte è semplice e intelligente selezionare un flussante che si abbini all’agente di pulizia. Quando si tratta di prodotti particolari, non ci sono così tanti agenti di pulizia e capita raramente che il flussante venga selezionato per un effetto di pulizia ottimale. Gli aspetti principali che dovrebbero essere presi in considerazione quando si seleziona il flussante includono:
(a) La saldatura è ottimale o no.
(b) La pulizia è completa o no.
(c) L'efficienza di pulizia è alta o no.
(d) Il costo complessivo è il più basso o no.

Come sono compatibili il materiale del substrato e l’agente di pulizia?

Poiché l’agente di pulizia viene selezionato non solo tenendo in considerazione la capacità di rimuovere efficacemente i residui di flussante, ma anche la compatibilità con il materiale del substrato, i tecnici di processo devono valutare e considerare attentamente se l’agente di pulizia possa causare corrosione su metalli, plastiche, film di placcatura nera, marcature, rivestimenti, etichette, adesivi ecc.

In conclusione, un’eccellente pulizia deve essere in grado di soddisfare le seguenti esigenze: agente detergente adeguato, attrezzatura di pulizia professionale, parametri tecnologici appropriati, bassi costi di pulizia e un effetto di pulizia ottimale.

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Risorse utili
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