LIMPIEZA DE ERRORES DE IMPRENTA
INTRODUCCIÓN
Los ensambladores encuestados informan que la limpieza de conjuntos de circuitos mal impresos es una brecha de producción que no se ha abordado adecuadamente. Tradicionalmente, la industria ha utilizado agentes y equipos de limpieza de esténciles para abordar esta necesidad de reelaboración. Uno de los beneficios de limpiar ensamblajes mal impresos con el proceso de limpieza de plantillas es la capacidad de recolectar y filtrar pasta de soldadura húmeda. La principal deficiencia de la limpieza de errores de impresión dentro de los procesos de limpieza de esténciles es la incapacidad de eliminar los residuos de fundente de reflujo del lado B tanto de la superficie como de los componentes inferiores de la terminación.
REPROCESAMIENTO/LIMPIEZA DE ENSAMBLAJES MAL IMPRESOS
La impresión de plantillas es un proceso altamente automatizado. Durante la configuración de la máquina, se imprime mal un pequeño grupo de tableros. Durante la impresión de plantillas de producción, las placas de circuitos se imprimen mal periódicamente debido a las aberturas obstruidas, la plantilla desalineada, los cambios de reología de la pasta de soldadura y otros problemas. Los errores de impresión de la plantilla se definen como lado A (impresión inicial desalineada sin componentes colocados previamente) y lado B (el lado A se imprimió correctamente y los componentes se colocaron y soldaron. El proceso posterior de impresión del lado B da como resultado la soldadura). la pasta está desalineada, lo que resulta en un error de imprenta en el lado B).
Los errores de impresión en la placa de circuito impreso son un problema costoso que no requiere una metodología de reelaboración sencilla. Los procesos de limpieza de producción normalmente no se utilizan para limpiar ensamblajes con errores de impresión. Posibles problemas de calidad como:
- Las bolas de soldadura se acumulan en el tanque de lavado y se transfieren nuevamente al ensamblaje
- Bolas de soldadura que migran a las corrientes de enjuague y generan desechos peligrosos de metales en los tanques de retención de lavado y enjuague
Estas complejidades pueden comprometer los estándares de repetibilidad y confiabilidad. Debido a estos problemas complejos, la mayoría de las casas de ensamblaje no permiten que se eliminen los errores de impresión dentro de su proceso de limpieza de producción.
Los ensambladores comúnmente abordan la necesidad de limpieza de errores de impresión limpiando a mano el lado con errores de impresión de la tarjeta de circuito y/o limpiando los errores de impresión en una máquina de limpieza de esténciles. Ambos métodos crean el potencial para problemas de calidad. En primer lugar, al limpiar la soldadura en pasta del lado mal impreso de la placa, la soldadura en pasta puede quedar atrapada en los canales definidos por la máscara de soldadura, las vías de los orificios pasantes y otras geometrías de la placa (Figura 1). Numerosos problemas de calidad pueden resultar debido a la falta de control y definición.
Figura 1: Bolas de soldadura encajadas en canales sin máscara de soldadura definida y orificios de paso
En segundo lugar, las máquinas de limpieza de plantillas están diseñadas para eliminar la pasta de soldadura húmeda de las plantillas. La mayoría de los procesos de limpieza de esténciles no enjuagan el esténcil con agua. Para aquellos que utilizan un enjuague con agua, el agua se reutiliza ya que los niveles de trazas de metales en el agua impiden su eliminación en las obras de tratamiento locales. La limpieza de una placa de producción en una máquina diseñada para limpiar esténciles no cumple con los estándares de limpieza iónica requeridos para un ensamblaje de producción. Además, en los errores de impresión del lado B, el agente de limpieza de esténciles no suele ser adecuado para limpiar los residuos de flux refluidos en el lado A de la pizarra. En la mayoría de los casos, el agente de limpieza de esténcil elimina parcialmente el residuo de fundente sin limpieza refluido, lo que da como resultado un residuo blanco y un ensamblaje iónicamente sucio.
OPCIONES DE FILTRACIÓN
La limpieza de la placa de circuito mal impresa dentro de un proceso de limpieza de producción de ensambles electrónicos tiene el potencial de lograr la limpieza de pasta de soldadura húmeda y residuos de fundente refluido, así como cumplir con los objetivos de calidad y rendimiento. El problema con la limpieza de una placa de circuito mal impresa en un proceso de limpieza de producción son los depósitos de esferas de soldadura que se acumulan en el tanque de retención de lavado. Las esferas de soldadura libres dentro del tanque de retención de lavado pueden ser recogidas por la entrada de la bomba y rociadas sobre los ensamblajes de producción. También existe la posibilidad de que las esferas de soldadura puedan arrastrarse a las secciones de enjuague. Tanto los problemas de calidad como los de tratamiento de desechos resultan de esta práctica.
Para resolver los problemas de calidad y tratamiento del agua, se necesitan sistemas de métodos de recolección y filtración para atrapar y filtrar las esferas de soldadura. Los sistemas de filtración diseñados para contener las esferas de soldadura y capturarlas evitan que las bolas de soldadura se pulvericen a través de la bomba y los colectores de pulverización. Los sistemas mecánicos y de filtración resuelven los problemas de volver a depositar las bolas de soldadura en los ensamblajes de producción y la posibilidad de contaminar las corrientes de enjuague. Las ventajas de calidad primordiales en el uso de equipos de limpieza de producción, que están diseñados para eliminar repetidamente todas las esferas de soldadura del ensamblaje, eliminar los residuos de fundente refluido y hacer que una placa de circuito impreso iónicamente limpia proporcione un producto reproducible y repetible.
OPCIONES DE EQUIPO
Equipos de limpieza en línea
Se utilizan dos tipos de máquinas de producción acuosa para limpiar conjuntos electrónicos, en línea y por lotes. Para la máquina en línea, la sección de prelavado de la máquina de limpieza está diseñada para humedecer, elevar la placa de circuito a la temperatura de lavado y ablandar los residuos de fundente refluido de los ensamblajes del circuito de producción. Una opción para contener bolas de soldadura es equipar la sección de prelavado con deflectores que contienen la soldadura en pasta sin tratar a medida que se desplaza del conjunto del circuito. Los deflectores se cierran en los colectores de rociado de prelavado utilizando dos bandejas y placas para evitar que las esferas de soldadura se escapen de la carcasa de la sección de prelavado. A medida que las placas ingresan a la sección de prelavado, las bolas de soldadura desplazadas y el líquido de lavado se drenan hacia las bandejas colectoras. Al capturar y contener el líquido de prelavado, la mayoría de las bolas de soldadura se pueden canalizar hacia una serie de cajas de compuertas. Esta importante característica de diseño contiene la mayor parte de las bolas de soldadura con una cantidad mínima que escapa al tanque de retención de lavado.
Se puede diseñar una serie de Sluice Boxes para capturar las esferas de soldadura pesadas sin tratar, de manera similar a las técnicas utilizadas en la extracción de metales preciosos de las corrientes de agua (Figura 5). Tres cajas de compuertas separadas capturan la mayor parte de la soldadura en pasta. Cada caja de compuertas está equipada con una malla de alambre. El peso de las bolas de soldadura cae a través de la malla de alambre y se acumula en las bandejas de la caja de compuertas. La primera caja de esclusas captura la mayoría de las esferas de soldadura y las dos cajas de esclusas restantes se utilizan para recolectar las esferas de soldadura residuales.
Figura 3: Cajas de recolección Sluice Box cortesía de Speedline Technologies
Las bolas de soldadura que no se recogen dentro de las cajas de compuertas se drenarán en el tanque de retención de líquido de lavado. Para evitar que estas bolas de soldadura perdidas se pulvericen sobre las placas de circuitos, tres filtros de admisión de la bomba evitan que las esferas grandes entren en la bomba (Figura 6). Las esferas de soldadura más pequeñas que pasan a través de los filtros serán capturadas en un filtro de bolsa del líquido de lavado bombeado a través de la salida de la bomba.
Figura 4: Filtros en la entrada de succión del tanque de retención de lavado cortesía de Speedline Technologies
Después de los filtros de succión, la solución de lavado se bombea a través de un sistema de filtración diseñado para recolectar las esferas de soldadura restantes antes de llegar a los colectores de rociado. La salida de lavado entra por el lado superior del recipiente de filtración, sale por el lado limpio del filtro y luego va a los chorros de rociado.
Figura 7: Recipiente de filtración
Dentro del recipiente, hay barras internas que evitan que el filtro de bolsa se acerque al lado de salida de la carcasa del filtro. Esta característica de diseño evita el reflujo o la resistencia a medida que el líquido bombea a través del recipiente del filtro. El cartucho de filtro de bolsa 10/5 (diez micrones en el interior y 5 micrones en el exterior del cartucho del filtro) proporciona doble redundancia para evitar que las bolas de soldadura se escapen del filtro (Figura 9). El lado de 10 micras captura las partículas pesadas y el lado fino de 5 micras del filtro asegura que no se pulvericen esferas de soldadura en las tarjetas de circuitos. El diseño de filtración elimina las bolas de soldadura tan pequeñas como la pasta de soldadura tipo 5 y evita que las bolas de soldadura vayan a los colectores. Las caídas de presión son mínimas debido a que la soldadura en pasta es capturada dentro del filtro de bolsa. Si la presión cae, la máquina está equipada con una interfaz definida por el usuario, que envía una alarma al operador. El diseño es tal que se pueden limpiar miles de placas con errores de impresión antes de que afecten la integridad del baño, la presión y el rendimiento de limpieza.
Equipos de limpieza por lotes
Una diferencia principal entre las máquinas de limpieza por lotes y un limpiador de tipo en línea es la capacidad de programar el tipo de ciclo de lavado, la secuencia y los tiempos de ciclo dentro del proceso de limpieza. Por lo tanto, es fundamental que la capacidad de atrapar y recolectar pasta de soldadura húmeda de manera efectiva se integre en los ciclos de lavado del limpiador por lotes.
El objetivo del diseño es proporcionar al ensamblador de placas la flexibilidad para eliminar el fundente de sus ciclos de producción normales (lado A/B), eliminar el fundente de un lado A con un error de impresión en el lado B, limpiar el error de impresión del lado A/B, además de la capacidad de enjuagar y secar por completo. el producto dentro del mismo tipo de lote limpiador.
De manera similar al diseño del sistema de limpieza en línea, el mismo fabricante del equipo utilizó el enfoque de filtración de etapas múltiples para recolectar de manera efectiva las esferas de soldadura y evitar que las esferas se rociaran sobre el ensamblaje de la placa. Un ciclo de tipo prelavado en el proceso de limpieza por lotes humedecerá, elevará la placa de circuito a la temperatura de lavado y ablandará los residuos de fundente refluido de los conjuntos del circuito de producción. La composición de fundente con la soldadura en pasta cruda es más fácil de eliminar que la pasta con reflujo. Se utiliza un filtro interno tipo bolsa para capturar la soldadura en pasta sin procesar que se elimina durante el ciclo de lavado por inundación. El objetivo principal del filtro de bolsa interno es minimizar la cantidad de soldadura en pasta que se drena en el tanque de retención del líquido de lavado.
Figura 8: Filtro de bolsa en el tanque de retención de lavado
Las esferas de soldadura que no se recogen en el filtro de bolsa se acumularán en el tanque de retención del líquido de lavado. Para evitar que entren partículas grandes en las bombas de lavado, se ubican dos filtros de entrada en el tanque de retención de lavado.
Figura 9: Filtros de entrada de lotes
Después de los filtros de succión, la solución de lavado se bombea a través de un sistema de filtración que está diseñado para capturar las esferas de soldadura más pequeñas antes de rociarlas a través del sistema de suministro de rociado de líquido de lavado. El sistema de filtración está diseñado para capturar soldadura en pasta tan baja como pasta tipo 5 (Figura 10).
Figura 10: Diseño de filtración por lotes
RESUMEN
Limpiar los errores de impresión tanto del lado A como del lado B ha sido un problema complejo para los ensambladores. El uso de un limpiador de esténciles para limpiar errores de impresión tiene numerosos defectos. Dos problemas clave son la incapacidad de eliminar los residuos de fundente refluido con agentes de limpieza de esténciles y un enjuague deficiente. No obstante, la mayoría de las casas de ensamblaje no permiten que se limpien los errores de impresión en las máquinas de limpieza de producción debido al riesgo de contaminar las placas de los productos con bolas de soldadura perdidas y debido a problemas de contaminación por metales en las aguas residuales.
Los sistemas de recolección y filtración diseñados en equipos de limpieza de producción en línea y por lotes capturan y contienen de manera segura las esferas de soldadura para evitar que se rocíen sobre los ensamblajes de producción. Además, los sistemas de contención y filtración evitan que la soldadura en pasta cruda entre en las corrientes de agua de enjuague.
El uso de una máquina de limpieza de producción proporciona numerosos beneficios al ensamblador.
Limpiar la soldadura en pasta húmeda de los ensamblajes de producción es una mala práctica. Al limpiar pasta de soldar húmeda, las esferas de soldadura se pueden encajar en canales, vías y otras compensaciones sin máscara de soldadura definida. Cuando estas bolas de soldadura se atascan, los altos niveles de rociado energizado pueden no ser suficientes para desplazar una bola de soldadura atascada.