Німецька асоціація електро- та цифрової промисловості ZVEI видала посібник про джерела забруднення електронних систем. Варто знати, з якого джерела небажані частинки можуть з’явитися на вашій друкованій платі.
Електронний аналіз чистоти надає інформацію про кількість і розподіл вилучених часток за розміром, але зазвичай не вказує безпосередньо на їх походження. Тому для того, щоб мінімізувати забруднення твердими частинками, важливо знати потенційні джерела забруднення та фактори, що сприяють цьому.
Основні джерела забруднення
Забруднюючі частинки розрізняють за джерелом їх походження:
- частинки, присутні у виробничих приміщеннях (бруд, пил, клітини шкіри, мінерали/солі, сажа тощо)
- частинки від компонентів продукту (від самого продукту або від сусідніх продуктів)
На наступному етапі слід припустити, що частинки, джерелом яких є сам продукт, були введені компонентами або вироблені на наступних стадіях виробничого процесу.
На будь-якому виробництві завжди присутній пил. Зазвичай на квадратний метр на день утворюється 6 мг пилу (наприклад, люди в середньому викидають 1-2 г клітин епідермісу на день). Інші можливі джерела пилу:
- волокна з одягу, текстилю, паперу, картону тощо
- частини рослин
- живі і мертві бактерії
- цвіль
- біологічні залишки (трупи комах, епідерміс)
- частинки гірських порід (щебінь, пісок)
- тверді частинки (сажа від двигунів внутрішнього згоряння, систем опалення, промислові випари тощо).
Хоча відсоток кліщів і подібних організмів у промисловому пилу значно нижчий, додаткове забруднення створюється на виробничих підприємствах завдяки обертовим частинам обладнання, таким як двигуни (вуглець), ремені (гума), гальма (азбест), випаровування (гаряче масло) і пил (шліфування).
Поява металевих частинок є процесом, який важко контролювати, а отже, втручатися чи регулювати. У більшості випадків частинки генеруються випадковим чином і цей процес регулюється багатьма правилами. Однак запобігання присутності частинок завжди має бути пріоритетним перед їх подальшим видаленням.
Джерела забруднення в процесі виробництва електроніки
Електропровідні частинки вважаються особливо критичними через їх здатність погіршувати роботу електронних компонентів. Однак неметалічні частинки також можуть призвести до збоїв, наприклад, протікання корпусів, проблеми з контактами тощо.
Потенційні джерела металевих частинок:
- залишки з попередніх етапів ланцюга постачання (друковані плати, компоненти, корпуси)
- нещільні кульки паяльної пасти, що утворюються в процесі нанесення (домішки паяльної маски, бризки під час процесу нанесення припою)
- бризки припою під час процесу оплавлення припою
- залишки флюсу під час паяння THT
- залишки від процесу ремонту
- утворення сколів під час пресування компонентів (контакти, роз’єми, екрануючі кришки тощо)
- утворення сколів при підключенні тест-системи (тестер bed-of-nails, летючий зонд, штекерні роз’єми тощо)
- утворення стружки під час остаточного складання системи (задирки, що виділяються з деталей, виготовлених під тиском, гвинтових з’єднань)
Потенційні джерела неметалевих частинок:
- забруднене виробниче обладнання
- залишки підкладки друкованої плати після процесу депанелювання (фрагменти скловолокна, пил від фрезерування)
- залишки диму від лазерної депанелізації
- утворення сколів при остаточному монтажі системи (сколи пластику від корпусу та ін.)
- пакувальні матеріали (ящики, полістирол)
Приклади:
Утворення задирок на мідному дроті після використання різака
Фрезеровані емальовані дроти
Кулька розплавленого припою прикріплена до корпусу компонента
Забруднення від пасивних компонентів
У більшості компонентів використовуються провідники або з’єднувальні елементи, які зазвичай виготовляються з міді або її сплавів. Крім того, зовнішня обробка на основі олова або сплавів олова часто використовується для забезпечення пайки, як правило, передує частковому попередньому нікелюванню.
Ще більше частинок міді утворюється, коли використовуються провідники, наприклад, в індуктивних компонентах. Під час розрізання дроту на поверхні створюється ділянка рівної поверхні та нерівна ділянка зламу, де часто утворюються задирки. Іноді вони залишаються на дроті, але можуть легко від нього відірватися. Також варто підкреслити, що на утворення задирок значною мірою впливає стан і зношеність ріжучого інструменту.
Якщо використовуються луджені дроти, то на їх поверхні можна виявити багато стружки і металевого пилу. Стружки можуть утворюватися під час процесів намотування або фрезерування. Крім того, під час автоматизованої обробки тонких емальованих проводів часто утворюються стружки, які часто прилипають до основного матеріалу через м’якість міді.
У конструкції багатьох компонентів використовується припій або олово для приєднання проводів і штирів, що виконується за допомогою процесу паяння зануренням. Для забезпечення гарного змочування компоненти необхідно попередньо змочити флюсом. Для флюсу використовується матеріал-носій (вода, розчинник), який відразу ж випаровується при зануренні в припій. Це створює бульбашки газу, які спричиняють розбризкування кульок припою.
Відомо, що цей ефект також виникає під час пайки хвилею: бризки припою або кульки зазвичай «катапультуються» на відстані до кількох сантиметрів і часто прилипають до суміжних поверхонь, іноді навіть зливаючись із пластиком компонента. Кульки розбризканого припою також можна знайти стиснутими між компонентами корпусу. Оскільки олово м’яке, його часто стискають різними інструментами, які використовуються у виробництві компонентів для формування дисків, а потім дуже легко прилипають до шорстких поверхонь. Кількість незакріплених кульок можна зменшити, захистивши прилеглі зони захистом від бризок під час процесу лудіння.
Індуктивні компоненти найчастіше мають магнітний сердечник, а значить, там можуть накопичуватися частинки. Наприклад, ферити (кераміка з оксиду залі за) є крихкими та мають гострі задирки, які легко відколюються при контакті. Багато феритового пилу і навіть частинки розміром кілька міліметрів легко можна знайти на станціях монтажу сердечників.
Ферити зазвичай є напівпровідниками, які пропускають електричний струм і тому є компонентами, які можуть спричинити коротке замикання. Частинка фериту також є хорошим прикладом труднощів виявлення частинок металу за допомогою оптичного аналізу – через різницю в блиску поверхні її часто неправильно класифікують під час автоматичного вибору метал/неметал.
Магнітом’які сердечники з аморфних і нанокристалічних матеріалів складаються із стрічки, яка легко відколюється. Відколювання не відбувається, коли сердечники поміщені в пластикову оболонку, що зараз є звичайною практикою. Однак їхні корпуси необхідно очищати зовні, оскільки вони сприйнятливі до забруднення, яке приносить транспорт або працівники.
Забруднення від електромеханічних компонентів
Електропровідні частинки класифікуються як необхідні для функціонування електричних з’єднань. Потенційні джерела металевих частинок:
- попередні етапи виробничих процесів
- процес штампування (різання, згинання, фрезерування, транспортування)
- транспортування, укладання під час або після намотування
- відрив металевих елементів при транспортуванні на конвеєрі
- напруги зсуву під час етапу склеювання
- відшаровування поверхні під час згинання
- стирання при контакті з металевими елементами
- вібрація під час транспортування
Забруднювачі від друкованих плат
Утворення частинок неминуче під час виробництва друкованих плат, особливо під час формування вирізаних металевих або неметалевих елементів жорсткості.
Потенційні джерела металевих частинок:
- процес штампування
- напруги зсуву під час процесів з’єднання
- стирання, викликане контактом з металевими елементами
- транспортувати в забрудненій упаковці
Чим менші металеві частинки, тим краще вони прилипають до друкованої плати завдяки електростатичним силам. Металеві та неметалічні частинки можна значною мірою, але не повністю, видалити за допомогою додаткових етапів очищення, якщо це необхідно, але вони потребують додаткової роботи та значно збільшують виробничі витрати.
За матеріалами сайту https://tek.info.pl
Лайкнуть
Твитнуть