Leiterplattentechnik Der optimale Reinigungsprozess für Baugruppen und Schablonen

Autor / Redakteur: Renate Berenyi, Hakan Cücük * / Franz Graser

Jeder Reinigungsprozess ist individuell. Das bedeutet auch, dass das benötigte Reinigungsmedium oder die Reinigungsanlage speziell auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt werden müssen.

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Bild 1: Das technische Zentrum bei Zestron in Ingolstadt verfügt über die unterschiedlichsten Typen von Reinigungsanlagen. Anwender können hier diverse Reinigungsprozesse in der Praxis testen.
Bild 1: Das technische Zentrum bei Zestron in Ingolstadt verfügt über die unterschiedlichsten Typen von Reinigungsanlagen. Anwender können hier diverse Reinigungsprozesse in der Praxis testen.
(Bild: Zestron)

Noch bevor sich viele Anwender für die Anschaffung eines maschinellen Reinigungsprozesses entscheiden, wird häufig versucht, die störenden Flussmittel-, Lotpasten- oder SMT Kleberrückstände mit manuellen Verfahren zu entfernen.

Erst wenn der Durchsatz zu hoch, der Arbeitsaufwand zuviel und die Reinigungsergebnisse zu schlecht werden, wird über die Anschaffung eines automatischen Reinigungsprozesses nachgedacht. Ist die Entscheidung einmal zugunsten eines Prozesses gefallen, werden Budgets genehmigt und Broschüren von Reinigungsanlagen und Medien bestellt und verglichen. Aber wie findet man das beste Reinigungspaket?

An dieser Stelle sollten Anwender einen Schritt zurücktreten und sich drei elementaren Fragen zuwenden:

  • Was sind meine Anforderungen an die Oberflächenreinheit?
  • Was ist meine Verunreinigung und welches Reinigungsmedium benötige ich?
  • Welche Reinigungsanlage benötige ich?

Anforderungen an die Oberflächenreinheit

Oft ist der Anwender hier etwas ratlos. Natürlich sind die Reinheitsanforderungen bei Schablonen geringer als bei Baugruppen. Klar ist auch, dass die Substrate sauber werden müssen, aber wie sauber es nun sein muss, ist oft unklar. Dabei ist zu unterscheiden, ob es um kosmetische bzw. optische Sauberkeit geht oder ob an die Oberflächenreinheit konkrete Anforderungen gebunden sind. Ein Indikator für die benötigte Oberflächenreinheit sind die der Reinigung nachgelagerten Prozessschritte. Finden etwa Bonding- oder Beschichtungsprozesse statt, ist eine hohe Oberflächenreinheit nötig.

Werden an dieser Stelle Flussmittelrückstände oder Harzrückstände nicht komplett entfernt, kann es zu Delaminationseffekten der Beschichtung, elektrochemischer Migration, schlechter Bondhaftung, Kriechströmen und Ähnlichem kommen. Je mehr die Baugruppen später Teile kritischer Steuerelemente sind, die zum Beispiel extremen Umwelteinflüssen wie Temperaturwechseln, hoher Luftfeuchtigkeit oder Schadgasatmosphären ausgesetzt werden, desto mehr steigt das Risiko von Ausfällen.

Hilfe können Anwender auch bei den verschieden Industrienormen wie IPC oder J-STD finden. Durch sie werden Mindestreinheitsstandards festgelegt und Testmethoden zur Überprüfung vorgeschlagen. Das Problem für den Anwender ist oft die Vielzahl an verschiedenen Normen, die einen dichten Dschungel darstellen. Häufig fehlt die Zeit, um sich durch dieses Dickicht zu kämpfen.

Das benötigte Reinigungsmedium

Die Frage nach dem benötigten Reinigungsmedium wird häufig vom Anwender übergangen. Oft konzentiert man sich an dieser Stelle bereits auf die Anschaffung einer Reinigungsmaschine. Dennoch ist es elementar, sich damit genauer zu befassen. Ein Beispiel aus den eigenen vier Wänden verdeutlicht vielleicht die Wichtigkeit des richtigen Zusammenspiels von Reinigungsmedium und Verunreinigung. So kann man Flecken in der Kleidung natürlich mit Seife entfernen, es wird aber niemals so sauber wie mit einem speziellen Fleckenentferner.

Das Reinigungsmedium sollte daher wie nach einem Schlüssel-Schloss Prinzip auf die jeweilige Verunreinigung (Flussmittel, Lotpaste, SMT-Kleber) angepasst sein. Ansonsten wird man zwar ein gewisses Reinigungsergebnis erzielen, aber selbst mit der aufwendigsten und teuersten Reinigungsanlage weit von der gewünschten Oberflächenreinheit entfernt sein.

Daher ist es zunächst sinnvoll, in Versuchen die optimale Chemie zu ermitteln.

Grundsätzlich gibt es drei unterschiedliche Reinigersysteme, die im Folgenden genauer beschrieben und verglichen werden:

  • Lösemittelreiniger
  • Tensidreiniger
  • Moderne wässrige Systeme

Moderne Lösemittel zeichnen sich durch ein sehr breites Prozessfenster hinsichtlich der Entfernung aller Arten von Verunreinigungen aus. Daher sind sie technisch in manchen Fällen die beste Alternative. Gleichzeitig besitzen sie Nachteile wie die Entflammbarkeit und einen stärkeren Eigengeruch.

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