DE102018115026A1 - Reinigungsverfahren für eine mit Elektronikbauteilen bestückte Elektronikplatine - Google Patents

Abstract

Bei einem Reinigungsverfahren für eine mit Elektronikbauteilen bestückte Elektronikplatine werden die durch den Lötprozess bedingt Flussmittelrückstände auf der Elektronikplatine mittels eines Trockeneisstrahlverfahrens entfernt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren für eine mit Elektronikbauteilen bestückte Leiterplatte.
• Stand der Technik
• Elektronische Baugruppen werden in vielen Industriebereichen benötigt. Bei der Herstellung dieser Baugruppen werden Leiterplatten mit Elektronikbauteilen auf Bestückungsautomaten automatisch bestückt und anschließend mittels entsprechender Lötverfahren (Reflow / Infrarot) verlötet.
• Für den Lötprozess werden in der Regel Flussmittel benötigt, dabei ist nicht auszuschließen, dass Flussmittelrückständen (1) an den Lötpunkten verbleiben. Diese Flussmittelrückstände können sich bei weiteren Bearbeitungsschritten oder auch im Betrieb der Elektronik als sehr störend auswirken, z.B. kann bei einer Abtastung der Anschlüsse mit Kontaktstiften dies zu fehlerhaften Messungen führen bzw. im Einsatz der Baugruppe zu Fehlfunktionen führen.
• Deshalb wird im Industriebereich ein großer Aufwand betrieben, um Flussmittelrückstände entweder ganz zu vermeiden oder möglichst vollständig von den bestückten Leiterplatten zu entfernen. Für die Reinigung der bestückten Leiterplatten werden verschiedene Verfahren eingesetzt.
• Aus der EP108422A1 ist ein Verfahren basierend auf der Verwendung von flüssigen chemischen Reinigungsmitteln bekannt. Teilweise werden auch kombinierte Reinigungsverfahren z. B. mit Ultraschall eingesetzt, dabei wird der Reinigungseffekt durch das chemische Auflösen des Flussmittels mit anschließendem Abtrag durch Ultraschallwellen unterstützt.
• Ein früher sehr vielfach eingesetztes Reinigungsmittel war 1,1,2-trifluoro-1,2,2-trichloro- ethane (Fluorocarbon 113) unter Zumischung von 10.67 volumenprozent methanol und 0.33 volumenprozent nitromethane.
• Die Anwendung dieser Verfahren erfordert sehr komplexe und große Reinigungsanlagen mit ständiger Überwachung der chemischen Prozessparameter durch entsprechend qualifiziertes Fachpersonal.
• Die Entsorgung der chemischen Stoffe und die damit verbundenen Managementprozesse und die erforderlichen Freigaben sind sehr aufwendig.
• Für einen Reel-to-Reel-Fertigungsprozess (Rolle zu Rolle) sind diese bekannten Verfahren gar nicht oder nur bedingt geeignet.
• Aufgabe der Erfindung ist es ein Reinigungsverfahren für eine mit Elektronikbauteilen bestückte Elektronikplatine anzugeben, das die oben genannten Nachteile vermeidet, das umweltschonend ist und das einfach und kostengünstig durchführbar ist.
• Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, zur Reinigung der bestückten Elektronikplatinen ein Trockeneisstrahlreinigungsverfahren anzuwenden. Dadurch können Flussmittelrückstände einfach schnell und umweltschonend nach dem Lötvorgang entfernt werden.
• Nachfolgend ist die Erfindung anhand mehrere Figuren näher erläutert. Es zeigen:
• 1 Lötstelle einer bestückten Elektronikplatine vor der Reinigung
• 2 Lötstelle nach 1 nach der Reinigung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
• 3 Prinzipdarstellung mehrere Verfahrensschritte bei dem erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren
• 1 zeigt eine Lötstelle einer bestückten Elektronikplatine. Die Pfeile zeigen auf die Flussmittelrückstände.
• 2 zeigt eine Ansicht der Lötstelle gemäß 1 nach der Entfernung der Flussmittelrückstände mittels Trockeneisstrahlreinigungsverfahren (Pfeile zeigen die Spuren von abgeplatzten Flussmittelrückständen)
• Bei dem Trockeneisstrahlreinigungsverfahren werden kleine Pellets von Trockeneis mittels eines Düsenstrahls auf die Bereiche „geschossen“ die Flussmittelrückstände aufweisen.
• Die Düse des Düsenstrahls kann dabei unter Verwendung konventioneller Positioniersysteme bspw. X/Y-Tisch oder einem mehrachsigen Roboter sehr präzise und sehr schnell auf die Lötstellen positioniert und auch aktiviert werden.
• Die Stellen, an denen Flussmittelrückstande auftreten können, sind bekannt.
• Die gereinigte Stelle auf der Elektronikplatine ist durch Abplatzungen des Flussmittels erkennbar (2). Die Besonderheit der Parametrisierung besteht darin, dass der abrasive Effekt des Verfahrens nicht zustande kommt. Außerdem bleibt auch die statische Aufladung bei dieser Einstellung auf einem Niveau, die für die empfindlichen Bauteile nicht kritisch ist, was eine ESD-Schädigung ausschließt.
• Bei dem Prozess müssen keine Chemikalien entsorgt werden. Das Trockeneis sublimiert zum gasförmigen CO2, was die Umwelt nicht belastet, weil dieselbe Menge von CO2 bei der Herstellung von Trockeneis aus der Umwelt genommen wurde. Die abgeplatzten Flussmittelrückstände in Form vom Staub werden über Arbeitsplatzabsaugung und Filtersysteme abgefangen. Trockeneisstrahlreinigungsverfahren findet bereits jetzt Anwendung in Industrie und Handwerk z. B. zum Reinigung und Entgraten verschiedener Oberflächen und Kanten. Der Reinigungswirkung basiert auf drei physikalischen Effekten: Sublimation, Temperaturschock und abrasive Wirkung.
• Von besonderem Vorteil im Elektronikbereich ist, dass Trockeneis elektrisch nichtleitend ist. Es ist chemisch inert, ungiftig und nicht brennbar.
• Bei der Anwendung sublimiert Trockeneis. Im Gegensatz zu anderen Strahlmitteln geht Trockeneis bei Umgebungsdruck ohne Verflüssigung direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über.
• Zum Reinigen werden die Trockeneispartikel in einem Düsenstrahl beschleunigt und treffen mit hoher Geschwindigkeit auf die zu reinigende Stelle. Dadurch wird die zu entfernende Flussmittelschicht lokal stark unterkühlt und versprödet.
• In die Sprödrisse können weitere Trockeneispartikel eindringen. Sie sublimieren beim Auftreffen schlagartig und vergrößern ihr Volumen extrem. Dabei werden die Flussmittelrückstände von der Oberfläche „abgesprengt“.
• In 3 ist im Prinzip mehrere Phasen des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens. Die linke Teilfigur zeigt wie der Trockeisstrahl auf die zu reinigende Fläche trifft. Die rechte Teilfigur zeigt die Oberfläche nach dem Reinigungsschritt. Deutlich erkennbar ist, wie fokusiert der Reinigungsstrahl ist und wie gezielt einzelne Stellen der Elektronikplatine gereinigt werden können.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• EP 108422 A1 [0005]

Claims (5)

1. Reinigungsverfahren für eine mit Elektronikbauteilen bestückte Elektronikplatine, dadurch gekennzeichnet, dass Flussmittelrückstände, die durch den Lötprozess bedingt sind, auf der Elektronikplatine mittels eines Trockeneisstrahlverfahrens entfernt werden.
2. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse für das Trockeneisstrahlverfahren mit einem kartesischen Positionierungssystem oder mit einem mehrachsigen Roboter an die zu reinigenden Stellen verfahren wird.
3. Reinigungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter des Reinigungsverfahren so eingestellt sind, dass keine Schädigungen an der Elektronikplatine auftreten.
4. Reinigungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsprozess optisch überwacht wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Reinigungsverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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