Аркадий Медведев, д.т.н.

Ультразвуковая очистка электронных модулей

К типичным для электронных модулей загрязнениям после монтажа относятся жировые отпечатки от кожи рук и остатки флюсов. Для очистки от них традиционно используются жидкости: спирт, бензин, нефрас и их смеси. Приходится учитывать, что бензин растворяет жировые загрязнения, спирт — канифоль. Но солевые (водорастворимые) компоненты отпечатков пальцев этими очистителями растворяются слабо, а некоторые не растворяются совсем (солии кальция или магния).

Ультразвуковая (УЗ) очистка в водных средах является одним из самых эффективных способов удаления технологических загрязнений с поверхности электронных модулей после монтажа. Частота УЗ-колебаний — 43 кГц. При меньших частотах необходима большая амплитуда колебаний, что может повредить компоненты. Под действием ультразвука загрязнения отрываются от очищаемых поверхностей, эмульгируются и уносятся вместе с водной средой.

Интенсификация очистки ультразвуком достигается за счет акустических течений, радиации и кавитации. Для очистки электронных модулей, как правило, используют предкавитационный режим, когда кавитационные явления сосредоточиваются в первую очередь на загрязненных несмачиваемых жировых поверхностях. Предкавитационный режим в воде наступает при удельной мощности 0,2 Вт/см3. Наступление кавитационного режима можно регистрировать по помутнению воды из-за обильного газовыделения. Эффект очистки увеличивается при подогреве моющей жидкости. В этом случае прочность загрязняющих компонентов, жировых пленок, ослабляется.

Рис. Последовательность очистки

Ультразвуковая очистка позволяет полностью избавиться от традиционно используемых отмывочных жидкостей типа спирта, бензина, нефрасов путем замены их на водные растворы технических моющих средств (ТМС) — поверхностно-активных веществ (ПАВ). Поскольку при ультразвуковой очистке происходит интенсивное перемешивание жидкости, требуется добавление пеногасящих компонентов. Такое сочетание компонентов присуще стиральным порошкам, используемым в автоматических стиральных машинах. Они имеют индекс «AUTO».

Операции УЗ-отмывки целесообразно поручать монтажнику — непосредственному исполнителю сборочно-монтажных работ по изготовлению модулей.

Таблица 1. Расходные материалы

Таблица 2. Список оборудования для выбора

Описание УЗ-очистителей

УЗ-установка состоит из УЗ-генератора, излучателя и ванны, расположенных в одном корпусе. Установка имеет таймер, с помощью которого можно задавать время очистки.

Нагреватель жидкости имеет отдельный автоматический выключатель, обеспечивающий поддержание температуры 50 °С.

Описание процесса (все операции отмывки проводятся в хирургических перчатках):

• заполнить ванну водным раствором ТМС до отметки (можно заполнить ванну чистой водой, всыпать необходимое количество ТМС из расчета 70 г/л, включить УЗ-генератор на 1 мин;
• включить подогрев и подождать 12 мин;
• поместить электронный модуль в корзину;
• погрузить корзину с модулем в ванну;
• включить УЗ-генератор путем установки таймера на нужное время;
• по завершении процесса перенести корзину с модулем под проточную воду (горячую, потом холодную);
• вынуть модуль из корзины и уложить в кювету с дистиллированной водой;
• покачиванием кюветы промыть модуль в течение 12 мин;
• достать модуль из кюветы и поставить его вертикально в «козлы»;
• сушить модули в обеспыленной атмосфере.

Многолетний успешный опыт использования ультразвуковой очистки в производстве электронных изделий ответственного назначения демонстрирует ее хорошую эффективность.

P.S. Те, кому интересна данная тема, могут прочитать статью «Ультразвуковая очистка. Теория и практика» — в ней более подробно рассмотрены теория и специфика УЗ, принципы и механизмы, оборудование и системы УЗ-очистки. Статья опубликована в журнале «Схемотехника», № 9, 2001 год.

Аркадий Медведев