Nel processo SMT gli stencil utilizzati nella serigrafia della pasta saldante (o della colla) richiedono un’accurata pulizia; lavare i telai serigrafici (o le lamine per autotensionanti) non è poi così dissimile dal lavaggio dei PCBA. Il prodotto chimico utilizzato nel lavaggio gioca un ruolo determinante ai fini dell’efficacia, così come il sistema utilizzato per la sua applicazione lo gioca ai fini dell’efficienza; entrambi concorrono alla qualità del risultato finale.
Una pulizia ottimale degli stencil è il prerequisito per una qualità riproducibile e bassi tassi di guasto nella produzione di schede elettroniche. Residui e contaminanti derivanti dalla applicazione di adesivi e paste saldanti, rimasti soprattutto nelle aperture, causano errori di serigrafia durante la produzione di PCBA e quindi malfunzionamenti del prodotto finito.
Oltre alla pulizia degli stencil da adesivo e pasta, questo processo può essere utilizzato anche per pulire circuiti stampati con errori di serigrafia, nonché telai di saldatura e maschere di saldatura.
Quando si pianifica un processo di pulizia degli stencil, considerando detergenti e un controllo di processo riproducibile, è necessario avere dei punti fermi:
- Il processo deve poter pulire efficacemente e con un basso consumo di materiale le aperture fine-pitch e ultra-fine-pitch.
- La rimozione deve comprendere contaminanti non solo di fresca deposizione, ma anche quelli secchi e vecchi.
- L'intero processo deve essere conforme alle normative ambientali (VOC free).
- Il costo d’acquisto e i costi operativi devono essere compatibili col processo di fabbricazione dei PCBA.
- La manutenzione ordinaria e straordinaria deve essere semplice.
Il fattore più importante di qualsiasi processo di pulizia è sempre la chimica. L’agente chimico determina la bagnabilità e la solubilità del contaminante, l'esposizione dell'utente a rischi per la salute e la sicurezza, i costi operativi, l'impatto ambientale, gli odori, i tempi di ciclo, la capacità di pulire diverse paste saldanti, il consumo energetico nel caso di sostanze chimiche che richiedono l’ausilio della temperatura, i programmi di manutenzione, i requisiti di stoccaggio e trasporto, le procedure di gestione dei rifiuti, soprattutto se la sostanza chimica è un solvente infiammabile che richiede uno stoccaggio dedicato.
La temperatura di lavaggio
Un problema potrebbe sorgere quando il lavaggio dei telai serigrafici richiede di essere effettuato in temperatura. In particolare, i telai sono realizzati con più di un metallo (con CTE differenti) e la lamina è incollata sulla tesatura con adesivi termoindurenti. Cicli termici ripetuti potrebbero ripercuotersi negativamente, creando distorsioni che alla lunga porterebbero ad alterare le caratteristiche di precisione. Il collante epossidico utilizzato per la tesatura usualmente è polimerizzato alla temperatura di 70 °C, pertanto il detergente da utilizzare dovrà lavorare a temperature inferiori per evitare che si verifichino scollamenti. Le stesse considerazioni valgono per le operazioni di asciugatura, che dovrebbero avvenire a temperature moderate. I produttori di stencil raccomandano di pulirli ed asciugarli a temperature inferiori a 40 °C. Soluzioni di lavaggio a caldo e con aria di asciugatura calda possono indebolire l'adesione dell'adesivo termoindurente e causare il distacco dalla lamina dal telaio.
Come accennato, i telai serigrafici sono inoltre realizzati con metalli diversi: telaio in alluminio, tesatura in acciaio inossidabile o poliestere, lamina in acciaio inossidabile o in ottone o nichel. Se questi metalli vengono lavati in acqua calda o asciugati con aria calda, si espandono e si contraggono, causando distorsioni del layout o problemi di tensionatura.
Per queste ragioni sarebbe meglio utilizzare un detergente in grado di pulire a temperatura ambiente, per garantire l'integrità dello stencil, prolungarne la durata e risparmiare energia.
Sul mercato sono disponibili saponificatori e detergenti di lunga durata che non solo puliscono qualsiasi tipo di pasta saldante, inchiostri e adesivi SMD presenti sugli stencil, ma anche residui di flussante accumulati su pallet, radiatori dei forni e altri utensili.
MB-tech
MB-tech utilizza il lavaggio a base acqua a circuito chiuso. I sistemi possono essere manuali, semiautomatici o automatici. L’utilizzo di prodotti a base acqua ha il pregio di non avere flash point, bassissima emissione di VOC e un ph neutro. Utilizza un detergente MPC (Micro Phase Cleaning) che lavora a temperatura ambiente e rimuove in modo affidabile paste saldanti e adesivi SMT in un unico processo.
La tecnologia MPC è caratterizzata da un'ampia finestra di processo. La combinazione di composti polari e non polari consente infatti agli agenti detergenti di pulire i vari residui organici e inorganici come paste saldanti e adesivi per SMT.
Nelle lavatrici della serie N29 il telaio e le lamine sono immersi dall’alto nella vasca di lavaggio e gli ultrasuoni agiscono perpendicolarmente sulla loro superficie. Il sistema di filtraggio del liquido di lavaggio è continuo, per assicurare la massima pulizia e il minimo consumo. Le lamine sono alloggiate in macchina utilizzando un apposito adattatore, così come per le schede mal serigrafate; inoltre sono lavabili anche le racle e vari tool ricorrendo a un apposito cestino in acciaio inox. Le varie operazioni sono comandate da un PLC.
Lavaggio stencil con Smart Sonic
I sistemi di lavaggio realizzati da Smart Sonic permettono di lavare telai fino a 740 × 740 mm (29” × 29”).
Tutte le lavatrici Smart Sonic impiegano speciali trasduttori montati lateralmente, che garantiscono la massima efficienza nel lavaggio dirigendo sul telaio da lavare l’energia degli ultrasuoni. Gli ultrasuoni agiscono in profondità su fine-pitch e ultra-fine-pitch rimuovendo ogni residuo o contaminante presente sulle pareti delle aperture.
La lavatrice serie 6000 è il top di gamma di Smart Sonic, completamente programmabile per un lavaggio in piena autonomia. Al comando di start immerge automaticamente il telaio nella vasca ad ultrasuoni, dopo di che inizia il ciclo di lavaggio che viene completato in circa 1 minuto. Sempre automaticamente il telaio viene quindi alzato e trasportato dalla vasca di lavaggio a quella di risciacquo, in questa vasca si utilizzando spruzzatori a bassa pressione. Il telaio viene poi riportato nella posizione originaria di carico/scarico oppure può essere sottoposto ad un breve trattamento di asciugatura. Ogni ciclo è completamente automatico e programmabile dall’operatore in funzione delle esigenze specifiche di pulizia di ogni singolo stencil.
Per quelle applicazioni che richiedono un particolare ciclo di asciugatura per ciascun telaio, Smart Sonic dispone di un’opzione a bassa temperatura con un tempo ciclo non superiore a 5 minuti.
SuperSWASH
SuperSWASH è il sistema di pulizia spray per telai serigrafici e per schede con difetti di serigrafia (missprint).
La macchina consente il lavaggio di telai o di lamine serigrafiche per autotensionante. Ospita telai con dimensione massima di 750 × 830 mm e può essere configurato in funzione delle varie esigenze di produzione.
La lavatrice è stata progettata per l'utilizzo con agenti pulenti non-infiammabili, in particolare sono consigliati i prodotti Micro-Phase Cleaners (MPC). La gestione è economicamente vantaggiosa grazie alla rigenerazione dell'agente pulente all'interno della macchina. L’asciugatura è eseguita con lame d’aria ad alta pressione che garantiscono una veloce operazione; lo scarico dei vapori è controllato per recuperare il prodotto pulente dalla nebulizzazione, minimizzando le perdite. Lavaggio (spray), risciacquo e asciugatura sono programmabili.
L’intero processo è monitorabile dall'oblò frontale mentre tutti i parametri sono impostati da uno schermo touchscreen che fa capo a un PC con sw window. Ai fini della tracciabilità è possibile leggere i singoli barcode e salvare tutti i parametri del processo.
Lavare gli stencil con Systronic
La lavatrice Systronic CL 400 è un sistema di lavaggio automatico sia di telai che di lamine serigrafiche. All’occorrenza può lavare anche schede con difetti di serigrafia.
Il sistema è costituito da una singola camera in cui avviene sia il lavaggio che le operazioni di risciacquo e di asciugatura. Al suo interno sono posizionati due bracci che ruotano in senso contrario uno rispetto all’altro. Ogni braccio è dotato di 10 ugelli facilmente smontabili senza la necessità di utilizzare attrezzi. La camera è costruita in acciaio inossidabile e concepita in modo da assicurare il drenaggio completo sia del liquido di lavaggio che di quello di risciacquo. Il risciacquo è eseguito da un impianto fisso dotato di 3 ugelli di spruzzatura posizionati in ognuno dei quattro angoli della camera. I liquidi di risulta dei cicli di lavaggio e di risciacquo seguono percorsi separati.
L’ asciugatura è eseguita da un modulo interno alla macchina che genera un flusso di aria calda che viene convogliata sul telaio tramite un ventilatore ad alta efficienza; la temperatura è programmabile.
I serbatoi in cui sono contenuti i liquidi di lavaggio e di risciacquo sono posizionati sotto la camera; il primo ha una capacità di 75 litri mentre il secondo ne contiene 50. Ciascuno dei due serbatoi è provvisto di un filtro a cambio rapido per la cattura dei residui.
Entrambi i liquidi possono essere riscaldati alla temperatura desiderata, col limite fissato a 50 °C. Per facilitare il ricambio dei liquidi e per la manutenzione, la lavatrice è dotata di una pompa che travasa all’esterno il liquido esausto.
