Due decenni di progresso ambientale hanno cambiato profondamente il lavaggio su banco in elettronica. Il primo maggior sforzo globale per proteggere l’ambiente è stata la progressiva riduzione dei CFC aggressivi per l’ozono, iniziata negli anni ’80 e sostanzialmente completata a fine secolo. Oggi, problemi più grandi e più complessi sfidano il moderno ingegnere: l’eliminazione di composti organici volatili (che causano lo smog di bassa quota nelle città), la protezione delle risorse idriche, il riscaldamento globale, la maggior sicurezza del lavoratore e la pressione economica derivante dalla continua contrazione nei cicli di vita del prodotto in elettronica. Ciascuna delle differenti aziende e comunità ha selezionato le proprie strategie per convivere con questi aspetti. Per le aziende più grandi, che dispongono di fabbriche in molte parti del mondo, questo spesso può rappresentare un problema poiché le regole di una comunità possono entrare in conflitto con quelle di un’altra. Questi conflitti possono prevenire le aziende dall’adottare procedure di lavaggio universali, portando potenzialmente a contraddizioni nella loro produzione.
Lavaggio su banco: fare attenzione a cosa si chiede
Il lavaggio su banco, chiamato anche ‘lavaggio manuale’, è apparentemente molto semplice, sebbene sia un processo industriale importante. Ciò perché i requisiti per un lavaggio di successo su banco sono molto differenti rispetto a una chimica da usare in una macchina automatica di lavaggio.
Un fluido di lavaggio deve soddisfare numerosi criteri per renderlo un prodotto commercialmente accettabile e per essere utilizzato da coloro che lavorano su banco. Il fluido deve avere profili di tossicità eccezionalmente buoni poiché gli addetti sono quotidianamente a contatto del fluido di lavaggio. Il fluido deve anche asciugare rapidamente, essere privo di odore e, preferibilmente, non avere alcun punto d’infiammabilità. Naturalmente, l’agente di lavaggio deve essere facile da usare, facile da manipolare, facile da immagazzinare, facile da smaltire e deve avere un prezzo abbordabile. L’agente di lavaggio deve essere potente, ma non così forte da attaccare i substrati e i componenti da lavare. Non sono molti i prodotti chimici che possono soddisfare tutti questi criteri. In testa a questi requisiti di prestazione vi sono nuove normative che sono state imposte in tutto il mondo, spesso in modo incoerente e, spesso, da funzionari con poca conoscenza o poco interesse nei particolari problemi di coloro che lavorano su banco o delle aziende a cui essi appartengono. REACh nell’Unione Europea, le regole GHS dalle Nazioni Unite, le nuove regole CLP in Europa, le normative sugli alogeni in Asia e le regole SCAQMD in California, tutte limitano le scelte fatte dai tecnici. Queste pressioni dinamiche derivate dalle normative stanno eliminando molti prodotti chimici altrimenti promettenti. In Europa sono nate le iniziative ROHS e WEEE, ma quegli sforzi sbiadiscono se confrontati al programma Europeo REACh. Questo è uno sforzo di massa per rilevare effetti precedentemente sconosciuti sulla salute causati da prodotti chimici e controllare il loro uso con l’obiettivo di migliorare la sicurezza pubblica. Nel giro di pochi anni, REACh toccherà ogni industria in Europa, richiedendo il test e l’analisi di ogni liquido, crema e materiale solido – inclusi gli inchiostri della pagina che in questo momento state leggendo. REACh include costosi obblighi di conformità; i moduli MSDS passeranno da poche pagine comprensibili da tutti, a infinite pagine illeggibili comprensibili solo da esperti. A causa della richiesta di test di tossicità prolungati, è probabile che negli anni a venire saranno usati solo materiali ben stabili e con profili di tossicità ben noti; sarà dunque un’innovazione assai soffocante. Il problema si estende ben oltre l’Europa. Sia in Cina sia in California vi sono persone straordinariamente innovative, ma il continuo evolversi e l’incertezza delle normative ambientali sono un pesante fardello per le aziende di entrambe le aree. Ad esempio, semplici contenitori di alcool isopropilico sono proibiti in California a causa delle loro emissioni VOC. Recentemente, le agenzie cinesi che si occupano del problema hanno pubblicato bozze di loro nuove normative ambientali ROHS e GHS per portare i loro sistemi in sincronia con i sistemi globali; hanno però aggiunto importanti norme locali che possono, qualora pienamente implementate, rendere molto difficile e molto costosa la loro adozione globale da parte delle aziende. Altro vincolo è rappresentato dagli attuali requisiti per il packaging e per l’etichettatura. Oggi molte nazioni richiedono l’etichettatura nelle lingue locali; questo è un obiettivo lodevole. Ma vi sono 23 lingue ufficiali nell’Unione Europea. L’effetto involontario di questo requisito è di spingere le aziende fuori dei mercati più piccoli, negando ai clienti di quelle regioni i benefici derivanti da tecnologie chimiche innovative, semplicemente perché non è possibile riportare su un’etichetta segnalazioni di sicurezza in 23 lingue diverse. Infine, molte decisioni sulle normative sono prese senza considerare l’intero flusso lavorativo. Ad esempio, in molti posti il fluido di lavaggio raccomandato è l’acqua, poiché è ritenuta ‘verde’ e ‘sicura per l’ambiente’. Questa è una sovra-semplificazione, poiché l’acqua non è adatta in applicazioni quali il deflussaggio su banco. Inoltre, poiché l’impiego di combustibili fossili per produrre elettricità è una delle principali fonti di gas a effetto serra, qualsiasi migrazione verso lavaggi a base acqua avrà l’involontario e indesiderato effetto di aumentare le emissioni di gas a effetto serra. Piaccia o non piaccia, le crescenti pressioni derivanti dalle normative sono un fatto di vita e le aziende hanno cominciato ad adattarsi.
Scelte migliori richiedono nuove linee guida
Per i tecnici di produzione occupati nel loro lavoro giornaliero, il trovare, valutare e approvare deflussanti e detergenti da tavolo rappresenta una perdita di tempo e un processo costoso. Poche semplici regole possono aiutare a semplificare il processo di selezione:
1. Qualsiasi selezione di materiali chimici alternativi dovrebbe limitare la considerazione solo verso materiali disponibili in commercio, che abbiano una reperibilità di lungo termine sul mercato. Si dovrebbero evitare materiali soggetti a minuziosi esami di normative internazionali, che potrebbero influenzare la disponibilità a lungo termine.
2. I tecnici devono considerare non solamente la sostanza chimica in sé, ma anche il packaging in cui questa è fornita. Sebbene gli aerosol tendano ad avere un costo per litro più alto, quelli da banco offrono numerosi importanti vantaggi. Il packaging moderno può migliorare l’efficacia di un fluido di lavaggio e, allo stesso tempo, minimizzare qualsiasi impatto ambientale, oltre a migliorare la sicurezza del lavoratore. Effettuare la scelta di un solvente comparando semplicemente i fogli MSDS, ad esempio, significa perdere una grossa parte della storia del lavaggio.
Infine, i tecnici devono considerare il processo di lavaggio in sé. Il vecchio metodo di lavaggio dip-and-brush (immergi e pennella) è obsoleto. Molti fabbricanti forniscono oggi attrezzi di lavaggio progettati per operare e migliorare i loro fluidi di lavaggio. Questi attrezzi possono migliorare enormemente le prestazioni di lavaggio riducendone allo stesso tempo i costi.
Esiste un metodo ‘uno-due-tre’ raccomandato per trovare le più recenti opzioni di lavaggio all’interno delle difficili normative odierne.
Step uno: trovare una nuova chimica di cleaning
Dall’ultimo volgere di secolo, migliaia di aziende nell’Unione Europea hanno scelto fluidi di lavaggio contenenti ‘metil silossani volatili’ (CAS#107-46-0). Si tratta di una scelta di lavaggio superiore, sebbene non perfetta.
I metil silossani presentano un’inusuale combinazione di qualità positive. Diversamente dal silicone, essi sono fluidi delicati, ad asciugatura rapida, praticamente privi di odore. Con un tempo di vita atmosferico sotto i trenta giorni, i silossani non si accumulano nell’atmosfera, ma degradano rapidamente in prodotti chimici naturali. Ciò implica un contributo trascurabile al riscaldamento globale e allo smog urbano, senza naturalmente attaccare lo strato di ozono stratosferico. I silossani hanno un eccellente pedigree di tossicità. Varianti di questi fluidi si trovano nel campo della cosmesi e in altre formulazioni per la cura della persona, spesso come veicoli ed emollienti in antitraspiranti e applicazioni per la cura di capelli e pelle. Per i tecnici che lavorano su banco, dove è frequente il contatto con la pelle, questo rappresenta un vantaggio peculiare e importante.
Questi fluidi possono essere ritagliati sulle applicazioni specifiche, con l’aggiunta di piccole quantità di altri ingredienti. Ciò li rende molto efficaci come deflussanti, particolarmente per prodotti di saldatura no-clean. Versatili, le miscele di silossano prive di residui lavano facilmente flussanti, creme, residui organici, ionici, rivestimenti conformal coating a base silicone, adesivi, grassi e oli. I silossani asportano facilmente conformal coating in silicone polimerizzato e adesivi al silicone. L’agente detergente dilaterà temporaneamente anche i tubi di silicone senza danneggiare le rispettive proprietà elastiche.
I silossani sono sicuri anche sui componenti. Alla stregua di un agente di lavaggio quasi ‘universale’, il silossano non danneggerà alcun substrato, materiale, connettore o chip (ad eccezione di quelli contenenti silicone); ecco il motivo della sua diffusione nei centri di riparazione, dove si riscontra la più ampia varietà di materiali. Questi fluidi di solito essiccano rapidamente, non lasciano residui e non sono corrosivi.
In ogni caso, gli agenti di lavaggio a base silossano non sono perfetti. Essi sono in genere infiammabili, con un punto di fiamma simile a quello dell’alcool isopropilico. Ciò significa che non sono adatti all’uso in macchine di lavaggio. Inoltre, alcune formulazioni non sono sufficientemente forti per trattare i flussanti lead-free più tenaci, che sono saldati alle temperature più alte. In questi casi si dovranno trovare altre soluzioni.
Step due: cercare un nuovo propellente
I prodotti aerosol hanno l’immeritata reputazione di essere pericolosi per l’ambiente. Gli odierni aerosol nell’industria elettronica godono di un comprovato record di innovazione e di conformità ambientale. Inoltre, a differenza dei prodotti consumer, la maggioranza degli aerosol in elettronica sono sufficientemente costosi da essere usati solo in processi essenziali. Il restante problema più significativo, in merito ai prodotti aerosol industriali, è stato quello del propellente. In passato, i propellenti aggressivi per l’ozono erano ampiamente usati perché sicuri e non infiammabili. Quando quella possibilità di scelta è venuta meno, furono sviluppati propellenti infiammabili e alcune aziende usarono anche il biossido di carbonio. Tutte queste alternative hanno però limitazioni immutabili derivanti da compatibilità chimica, fisica, sicurezza, economia o applicazioni. Recentemente, numerose aziende hanno sperimentato un nuovo tipo di propellente, della famiglia HFO. Questo sembra essere un eccellente sostituto per propellenti vecchio stile, senza avere i problemi di manipolazione o di packaging degli infiammabili. Più segnatamente, il materiale riduce l’impatto sul riscaldamento globale del 99,9% senza compromettere alcuna altra caratteristica, quali l’infiammabilità, l’aroma o le prestazioni. Numerose grandi aziende chimiche sono prossime alla commercializzazione di HFO o propellenti simili. Alcune aziende, inclusa MicroCare, hanno cominciato a confezionare agenti di lavaggio per elettronica in piccola scala di con questi nuovi propellenti HFO, ciò per sondare il mercato e confermare i processi di commercializzazione. Le agenzie che si occupano di normative di sicurezza e ambientali hanno approvato l’impiego di materiali HFO in Europa e Nord America. Sebbene i prezzi restino oggi elevati rispetto alle alternative più datate, si prevede che questi diminuiscano all’aumentare dei volumi di produzione. I tecnici aggiornati e impegnati nella ricerca di agenti per lavaggio su banco accettabili per l’ambiente, andranno alla ricerca di venditori che stanno sviluppando la più recente tecnologia di propellente per assicurare che i loro aerosol siano in prima fila nell’industria.
Step tre: cercare un nuovo dispenser
Il re dei lavaggi su banco è stato, per anni, il processo largamente conosciuto come lavaggio dip-and-brush (immergi e pennella). Questo comporta l’impiego di un fluido di lavaggio economico – generalmente alcool isopropilico – di un pennello economico e di un barattolo con pompa per applicare il fluido di lavaggio alla scheda. È arrivato il tempo per i tecnici di riconoscere che questo particolare non è altro che un re nudo! La risposta si trova nei sistemi di dispensazione controllata che si montano sulle lattine aerosol. Numerose aziende commercializzano questi attrezzi; tutte quante forniscono un lavaggio migliore e più rapido, con meno spreco rispetto al metodo dip-and-brush. Esse utilizzano un vero processo di lavaggio per banco usando i quattro step universali del lavaggio: bagna, pennella, risciacqua e asciuga. Questo processo, che può essere facilmente documentato e standardizzato anche rispetto agli standard ISO, è destinato a migliorare la qualità della scheda. Inoltre, è stato documentato che serve meno solvente quando i tecnici utilizzano la tecnologia di dispensazione controllata. Ciò perché il solvente è fresco e puro ed è spruzzato sull’esatto posto dove serve. Non vi è eccesso di quantità rispetto ai tradizionali aerosol ad alta pressione e il solvente sporco non viene eliminato.
Altro beneficio degli attrezzi di dispensazione è che c’è meno spreco. Chiunque si è trovato a usare una lattina aerosol di vernice o di spray per capelli che non si svuota completamente. Questo problema viene totalmente eliminato dai sistemi a dispensazione controllata. Con questi sistemi, alcuni fabbricanti garantiscono anche che l’aerosol si vuoterà completamente. Si tratta di un metodo economico, poiché i tecnici usano tutto il solvente. Inoltre, è anche molto più facile smaltire le lattine poiché in queste non rimangono tracce di residui di solvente. In breve, lavare più schede con meno fluido di lavaggio genera risparmi di denaro, miglioramenti qualitativi e benefici all’ambiente che ognuno di noi è in grado di apprezzare.
Conclusioni
Queste nuove formulazioni e questi nuovi strumenti di lavaggio rappresentano una novità nelle prestazioni del lavaggio e nella protezione ambientale. Sono tecnologie collaudate con forti approvazioni a livello di regolamenti, sicurezza, economia e prestazioni. Nessuna è temporanea né potrebbe mettere un utente in condizioni di rischio a causa di inattesi cambiamenti normativi. Le nuove normative possono imporre carichi onerosi, ma rappresentano anche un’opportunità per ripensare i processi di fabbricazione. I tecnici dovrebbero ricercare venditori di prodotti chimici che comprendano la compatibilità con le normative internazionali e abbiano sviluppato delle risposte per i loro clienti che soddisfino queste normative. Fornitori multinazionali innovativi e progressisti sul piano ambientale aiuteranno le aziende a soddisfare le nuove normative, sia domestiche sia internazionali, e useranno realmente quest’opportunità per andare oltre le normative, migliorare processi e ridurre i costi complessivi.
