لوحات الأسلاك المطبوعة

لوحات الأسلاك المطبوعة (PWBs) هي الإطار الكهربائي المترابط والهيكل المادي الذي يربط معًا المكونات الإلكترونية المختلفة للوحة الدوائر المطبوعة. الفئات الرئيسية لتطبيقات العمل عبر الإنترنت هي أحادية الجانب ومزدوجة الوجه ومتعددة الطبقات ومرنة. تتطلب متطلبات التعقيد والتباعد للألواح ذات الكثافة المتزايدة والأصغر أن يتم تغطية جانبي اللوحة بدوائر أساسية. تفي اللوحات أحادية الجانب بمتطلبات الآلة الحاسبة المبكرة ومتطلبات الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية البسيطة ، لكن أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة المساعدة الرقمية الشخصية وأنظمة الموسيقى الشخصية تتطلب أجهزة PWB على الوجهين ومتعددة الطبقات. إن معالجة نمذجة PWBs هي في الأساس عملية ليثوغرافية ضوئية تتضمن ترسيب وإزالة طبقات من المواد بشكل انتقائي على ركيزة عازلة تعمل بمثابة "أسلاك" كهربائية محفورة أو مترسبة على لوحة الأسلاك المطبوعة.

تحتوي الألواح متعددة الطبقات على قطعتين أو أكثر من المواد العازلة مع دوائر كهربائية مكدسة ومربوطة معًا. يتم إنشاء التوصيلات الكهربائية من جانب إلى آخر ، وإلى دوائر الطبقة الداخلية ، عن طريق ثقوب محفورة يتم تلبيسها لاحقًا بالنحاس. الركيزة العازلة الأكثر استخدامًا هي صفائح الألياف الزجاجية (صفائح الإيبوكسي / الألياف الزجاجية). المواد الأخرى هي الزجاج (مع راتنجات بوليميد أو تفلون أو تريازين) وورق مغطى براتنج الفينول. في الولايات المتحدة ، يتم تصنيف الألواح المصفحة بناءً على خصائصها في إطفاء الحرائق ؛ خصائص الحفر واللكم والتشغيل الآلي ؛ خصائص امتصاص الرطوبة. المقاومة الكيميائية والحرارة. والقوة الميكانيكية (أكتوبر 1995). يستخدم FR-4 (راتنجات الايبوكسي وركيزة القماش الزجاجي) على نطاق واسع لتطبيقات التكنولوجيا العالية.

تتضمن عملية PWB الفعلية خطوات عديدة ومجموعة متنوعة من العوامل الكيميائية. يوضح الجدول 1 عملية نموذجية متعددة الطبقات وقضايا البيئة والصحة والسلامة المرتبطة بهذه العملية. الاختلافات الأساسية بين اللوح أحادي الجانب والمزدوج الجانب هو أن الجانب الواحد يبدأ بمواد خام مغطاة فقط من جانب واحد بالنحاس ، ويتجاهل خطوة طلاء النحاس غير الكهربائي. تحتوي اللوحة القياسية على الوجهين على قناع لحام فوق النحاس العاري ومطلي من خلال الفتحات ؛ تحتوي اللوحة على جهات اتصال مطلية بالذهب وأسطورة مكونة. غالبية ألواح PWBs عبارة عن ألواح متعددة الطبقات ، مزدوجة الجوانب مع طبقات داخلية تم تصنيعها ووضعها داخل الساندويتش داخل الحزمة المصفحة ومن ثم معالجتها بشكل مطابق تقريبًا للوح مزدوج الطبقة.

الجدول 1. عملية برنامج العمل والميزانية: قضايا البيئة والصحة والسلامة

Cl₂ = غاز الكلور CO = أول أكسيد الكربون ؛ CuSO₄ = كبريتات النحاس. ح₂O₂ = بيروكسيد الهيدروجين ح₂SO₄ = حامض الكبريتيك ح₃PO₄ = حمض الفوسفوريك HBR = حمض الهيدروبروميك ؛ HCl = حمض الهيدروكلوريك ؛ HNO₃ = حمض النيتريك ك₂CO₃ = كربونات البوتاسيوم؛ KMNO₄ = برمنجنات البوتاسيوم؛ غير متوفر₃PO₄ = فوسفات الصوديوم ؛ نيو هامبشاير₄Cl = كلوريد الأمونيوم ؛ نيو هامبشاير₄OH = هيدروكسيد الأمونيوم ؛ NiSO₄ = كبريتات النيكل ؛ الرصاص = الرصاص ؛ Sn = قصدير ؛ SnCl₂ = كلوريد ستانوس الأشعة فوق البنفسجية = الأشعة فوق البنفسجية ؛ المركبات العضوية المتطايرة = مركبات عضوية متطايرة.

الدوائر المطبوعة مجلس الجمعية

تتضمن مجموعة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) التعلق الثابت للمكونات الإلكترونية بـ PWB من خلال استخدام لحام الرصاص / القصدير (في آلة لحام الموجة أو تطبيقها كعجينة ثم إعادة تدفقها في فرن منخفض الحرارة) أو راتنجات الإيبوكسي ( تم علاجه في فرن درجة حرارة منخفضة). يحدد PWB الأساسي (أحادي الجانب أو مزدوج الجوانب أو متعدد الطبقات أو مرن) كثافة المكونات التي يمكن إرفاقها. تشكل العديد من مشكلات العملية والموثوقية الأساس لاختيار عمليات تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي سيتم استخدامها. العمليات التكنولوجية الرئيسية هي: تقنية تركيب السطح الكلي (SMT) ، التكنولوجيا المختلطة (تشمل كلا من SMT والمطلية من خلال الفتحة (PTH)) والمرفق السفلي.

عادةً في مرافق تجميع الإلكترونيات / الكمبيوتر الحديثة ، يتم استخدام التكنولوجيا المختلطة ، حيث يتم تثبيت بعض المكونات على السطح ويتم لحام الموصلات / المكونات الأخرى باستخدام تقنية الثقب أو إعادة تدفق اللحام. تتم مناقشة عملية التكنولوجيا المختلطة "النموذجية" أدناه ، حيث يتم استخدام عملية التثبيت على السطح التي تتضمن لصقًا لاصقًا ولحامًا موجيًا ولحامًا بالتدفق. مع التكنولوجيا المختلطة ، من الممكن أحيانًا إعادة تدفق مكونات تثبيت السطح (SMCs) على الجانب العلوي من اللوحة ذات الوجهين ولحام الموجات SMCs على الجانب السفلي. هذه العملية مفيدة بشكل خاص عندما يجب خلط تقنيات التثبيت على السطح وتقنيات الثقب على لوحة واحدة ، وهو المعيار في تصنيع الإلكترونيات الحالية. تتمثل الخطوة الأولى في تركيب SMCs على الجانب العلوي من اللوحة ، باستخدام عملية إعادة تدفق اللحام. بعد ذلك ، يتم إدخال المكونات من خلال الفتحة. ثم يتم قلب اللوحة ، ويتم تثبيت SMCs السفلي بشكل لاصق على اللوحة. يعد اللحام الموجي لكل من المكونات من خلال الفتحة و SMCs السفلي هو الخطوة الأخيرة.

تشمل خطوات عملية التقنية المختلطة الرئيسية ما يلي:

• قبل وبعد التنظيف

• معجون اللحام وتطبيق المادة اللاصقة (طباعة الشاشة والتنسيب (SMT و PTH))

• إدخال المكون

• علاج لاصق وانحسار اللحام

• التدفق (PTH)

• لحام الموجة (PTH)

• التفتيش واللمس

• تجريب

• إعادة العمل والإصلاح

• عمليات الدعم - تنظيف الاستنسل.

فيما يلي مناقشة موجزة للآثار البيئية والصحية والمتعلقة بالسلامة لكل خطوة من خطوات العملية.

قبل وبعد التنظيف

عادةً ما يتم شراء PWBs التجارية من مورد PWB وتم تنظيفها مسبقًا بمحلول مائي غير مؤين (DI) لإزالة جميع الملوثات السطحية. قبل المخاوف بشأن استنفاد طبقة الأوزون في الستراتوسفير ، سيتم استخدام مادة مستنفدة للأوزون ، مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFC) ، كنظافة نهائية ، أو حتى تنظيف مسبق من قبل الشركة المصنعة للأجهزة الإلكترونية. في نهاية عملية تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، كان استخدام عملية "إزالة الشحوم بالبخار" لمركبات الكربون الكلورية فلورية لإزالة المخلفات من عملية اللحام بالتدفق / الموجة أمرًا معتادًا. مرة أخرى بسبب المخاوف بشأن استنفاد الأوزون والضوابط التنظيمية الصارمة على إنتاج مركبات الكربون الكلورية فلورية ، تم إجراء تغييرات العملية التي سمحت لتجمعات PWB الكاملة بتجاوز التنظيف أو استخدام تنظيف مياه DI فقط.

معجون اللحام والتطبيق اللاصق (طباعة الاستنسل ووضعه) وإدخال المكونات

يسمح تطبيق معجون اللحام بالرصاص / القصدير على سطح PWB بإرفاق مكون تثبيت السطح بـ PWB وهو مفتاح لعملية SMT. تعمل مادة اللحام كوصلة ميكانيكية للتوصيل الكهربائي والحراري وكطلاء لحماية السطح وتعزيز قابلية اللحام. يتكون معجون اللحام من حوالي 70 إلى 90٪ من المواد غير المتطايرة (على أساس الوزن لكل وزن أو وزن لكل حجم):

• الرصاص / لحام القصدير

• مزيج من الراتنجات المعدلة (أحماض الصنوبري أو الصنوبري النشط قليلاً)

• المنشطات (في حالة المنتجات "غير النظيفة" ، ومخاليط من هيدروالهيدات الأمينية والأحماض أو الأحماض الكربوكسيلية فقط).

تشكل المذيبات (مادة متطايرة) ما تبقى من المنتج (عادة خليط كحول وغليكول إيثر وهو مزيج خاص).

تتم طباعة معجون اللحام من خلال استنسل ، وهو نمط دقيق لتصميم السطح الذي سيتم إضافته إلى سطح PWB. يتم دفع معجون اللحام عبر الفتحات الموجودة في الاستنسل إلى مواقع الوسادة في PWB عن طريق ممسحة تمر عبر الاستنسل ببطء. يتم بعد ذلك رفع الاستنسل بعيدًا ، تاركًا رواسب المعجون على الوسادات المناسبة على السبورة. ثم يتم إدخال المكونات في PWB. تتعلق مخاطر البيئة والصحة والسلامة الأساسية بالتدبير المنزلي والنظافة الشخصية للمشغلين الذين يطبقون معجون اللحام على سطح الاستنسل وتنظيف الممسحة وتنظيف الإستنسل. يتطلب تركيز الرصاص في اللحام وميل معجون اللحام المجفف للالتصاق بالجلد وأسطح عمل المعدات / المنشأة استخدام قفازات واقية ، وتنظيفًا جيدًا لأسطح العمل ، والتخلص الآمن من مواد التنظيف الملوثة ( والمناولة البيئية) والنظافة الشخصية الصارمة من قبل المشغلين (على سبيل المثال ، غسل اليدين بالصابون قبل الأكل أو الشرب أو وضع مستحضرات التجميل). عادة ما تكون مستويات التعرض المحمولة جواً أقل من حد الكشف عن الرصاص ، وإذا تم استخدام التدبير المنزلي / النظافة الشخصية الجيدة ، فإن قراءات الرصاص في الدم تكون في مستويات الخلفية.

يتضمن التطبيق اللاصق الاستغناء الآلي لكميات صغيرة من راتنجات الايبوكسي (عادة خليط بيسفينول أ- إبيكلورهيدرين) على سطح PWB ثم "التقاط ووضع" المكون وإدخاله من خلال راتنجات الايبوكسي في PWB. تتعلق مخاطر البيئة والصحة والسلامة في المقام الأول بمخاطر السلامة الميكانيكية لوحدات "الالتقاط والمكان" ، نظرًا لتركيباتها الميكانيكية الآلية ، ومكوكات المكونات الموجودة في الجزء الخلفي من الوحدات واحتمال حدوث إصابات خطيرة إذا لم تكن الحراسة المناسبة والستائر الخفيفة وأقفال الأجهزة الحالي.

علاج لاصق وانحسار اللحام

يتم بعد ذلك حمل المكونات التي تم إرفاقها عن طريق الطباعة بالاستنسل أو تطبيق المادة اللاصقة على ناقل ميكانيكي ثابت الارتفاع إلى فرن إعادة التدفق المدمج الذي "ينطلق" اللحام عن طريق إعادة تدفق معجون اللحام عند حوالي 200 إلى 400 درجة مئوية. يتم أيضًا تشغيل المكونات التي تم إرفاقها بواسطة مادة لاصقة من الإيبوكسي من خلال فرن يكون أسفل خط إعادة تدفق اللحام ويتم تشغيله عادةً من 130 إلى 160^oيتم فصل مكونات المذيبات لعجينة اللحام وراتنج الايبوكسي أثناء عملية الفرن ، ولكن مكون الرصاص / القصدير لا يتطاير. سوف تتراكم بقايا من نوع شبكة العنكبوت في أنبوب العادم الخاص بفرن إعادة التدفق ، ويمكن استخدام مرشح شبكي معدني لمنع ذلك. يمكن أحيانًا أن تعلق PWBs في نظام النقل وسوف ترتفع درجة حرارتها في الفرن ، مما يتسبب في روائح كريهة.

الجريان

لتكوين مفصل لحام موثوق به على سطح PWB والرصاص المكون ، يجب أن يكون كلاهما خاليًا من الأكسدة ويجب أن يظل كذلك حتى في درجات الحرارة المرتفعة المستخدمة في اللحام. أيضًا ، يجب أن تبلل سبيكة اللحام المنصهرة أسطح المعادن المراد ربطها. هذا يعني أن تدفق اللحام يجب أن يتفاعل مع الأكاسيد المعدنية ويزيلها من الأسطح المراد ربطها ومنع إعادة أكسدة الأسطح التي تم تنظيفها. يتطلب أيضًا أن تكون البقايا إما غير قابلة للتآكل أو قابلة للإزالة بسهولة. تنقسم تدفقات معدات اللحام الإلكترونية إلى ثلاث فئات عريضة ، تُعرف عمومًا باسم التدفقات القائمة على الصنوبري ، والتدفقات العضوية أو القابلة للذوبان في الماء ، والتدفقات الاصطناعية القابلة للإزالة بالمذيبات. تندرج تدفقات المركبات العضوية الأحدث منخفضة المواد الصلبة "غير النظيفة" أو غير المتطايرة (NVOC) في الفئة الوسطى.

تدفقات الصنوبري

التدفقات القائمة على الصنوبري هي التدفقات الأكثر استخدامًا في صناعة الإلكترونيات ، إما تدفق الرش or تدفق الرغوة. قد يتم احتواء مادة الصهر إما داخليًا في معدات اللحام الموجي أو كوحدة قائمة بذاتها موضوعة عند التغذية إلى الوحدة. كقاعدة ، تحتوي التدفقات القائمة على الصنوبري على الصنوبري الطبيعي ، أو الصنوبر ، وهو الصنوبري الشفاف ذو اللون الكهرماني الذي تم الحصول عليه بعد تقطير زيت التربنتين من راتينج الأوليورين وراتنج القناة لأشجار الصنوبر. يتم جمع الراتينج وتسخينه وتقطيره ، مما يزيل أي جزيئات صلبة ، مما ينتج عنه شكل نقي من المنتج الطبيعي. إنها مادة متجانسة بنقطة انصهار واحدة.

Colophony عبارة عن خليط من حوالي 90٪ حمض راتينج ، وهو في الغالب حمض أبيتيك (حمض عضوي غير قابل للذوبان في الماء) مع 10٪ من المواد المحايدة مثل مشتقات stilbene ومختلف الهيدروكربونات. يقدم الشكل 1 التركيبات الكيميائية لأحماض أبيتيك وبيماريك.

الشكل 1. أحماض أبيتيك وبيماريك

المكون النشط هو حمض الأبيتيك ، والذي يكون نشطًا كيميائيًا عند درجة حرارة اللحام ويهاجم أكسيد النحاس على سطح PWB ، مكونًا مادة النحاس. تحتوي التدفقات القائمة على الصنوبري على ثلاثة مكونات: المذيب أو السيارة ، والصنوبري والمنشط. يعمل المذيب ببساطة كوسيلة للتدفق. لكي تكون فعالة ، يجب وضع الصنوبري على السبورة في حالة سائلة. يتم تحقيق ذلك عن طريق إذابة الصنوبري والمنشط في نظام مذيب ، عادةً كحول الأيزوبروبيل (IPA) أو خليط متعدد المكونات من الكحول (IPA ، الميثانول أو الإيثانول). ثم يتم ترغية التدفق إما على السطح السفلي لثنائي الفينيل متعدد الكلور من خلال إضافة الهواء أو النيتروجين ، أو رشه في خليط "منخفض المواد الصلبة" يحتوي على محتوى مذيب أعلى. تحتوي مكونات المذيب هذه على معدلات تبخر مختلفة ، ويجب إضافة مخفف إلى خليط التدفق للحفاظ على تركيبة التدفق المكونة. الفئات الأساسية للتدفقات القائمة على الصنوبري هي: الصنوبري نشط بشكل معتدل (RMA) ، وهي التدفقات النموذجية المستخدمة ، والتي يضاف إليها المنشط الخفيف ؛ والصنوبري نشط (RA) ، والذي تمت إضافة منشط أكثر عدوانية إليه.

إن الخطر الأساسي على البيئة والصحة والسلامة لجميع التدفقات القائمة على الصنوبري هو قاعدة المذيب الكحولي. تتعلق مخاطر السلامة بقابلية الاشتعال في التخزين والاستخدام والتصنيف والتعامل كنفايات خطرة وانبعاثات الهواء وأنظمة المعالجة المطلوبة لإزالة المركبات العضوية المتطايرة وقضايا الصحة الصناعية المتعلقة بالاستنشاق والتعرض الجلدي (الجلد). يتطلب كل عنصر من هذه العناصر استراتيجية تحكم مختلفة ، وتعليم الموظفين وتدريبهم ، والتصاريح / الامتثال التنظيمي (Association of the Electronics، Telecommunication and Business Equipment Industries 1991).

أثناء عملية اللحام الموجي ، يتم تسخين التدفق إلى 183 إلى 399 درجة مئوية ؛ تشمل المنتجات المحمولة جواً المتولدة الألدهيدات الأليفاتية، مثل الفورمالديهايد. تحتوي العديد من التدفقات أيضًا على منشط أمين هيدروكلوريد عضوي، مما يساعد على تنظيف المنطقة التي يتم لحامها ويطلق حمض الهيدروكلوريك عند تسخينه. تشمل المكونات الغازية الأخرى البنزين والتولوين والستايرين والفينول والكلوروفينول وكحول الأيزوبروبيل. بالإضافة إلى المكونات الغازية للتدفق الساخن ، يتم إنشاء كمية كبيرة من الجسيمات ، تتراوح في الحجم من 0.01 ميكرون إلى 1.0 ميكرون ، والمعروفة باسم أبخرة كولوفوني. تم العثور على هذه المواد الجسيمية كمهيجات للجهاز التنفسي وكذلك محسسات للجهاز التنفسي لدى الأفراد الحساسين (Hausen، Krohn and Budianto 1990). في المملكة المتحدة ، تتطلب معايير التعرض المحمولة جواً أن يتم التحكم في مستويات أبخرة الطوائف إلى أدنى مستويات يمكن بلوغها (Health and Safety Commission 1992). بالإضافة إلى ذلك ، حدد المؤتمر الأمريكي لخبراء الصحة الصناعية الحكوميين (ACGIH) قيمة حدية منفصلة لمنتجات الانحلال الحراري لحام لب الصنوبري بنسبة 0.1 مجم / م³، يقاس بالفورمالديهايد (ACGIH 1994). تحدد شركة Lead Industries Association، Inc. الأسيتون وكحول الميثيل والألدهيدات الأليفاتية (تقاس بالفورمالديهايد) وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والميثان والإيثان وحمض الأبيتيك وأحماض الديتربين ذات الصلة كمنتجات تحلل نموذجية لحام لب الصنوبري (Lead Industries Association 1990) ).

التدفقات العضوية

التدفقات العضوية ، التي تسمى أحيانًا التدفقات الوسيطة أو التدفقات القابلة للذوبان في الماء ، هي مركبات أكثر نشاطًا من التدفقات القائمة على الصنوبري وأقل تآكلًا من التدفقات الحمضية المستخدمة في الصناعات المعدنية. تنقسم المركبات النشطة العامة لهذه الفئة من التدفقات إلى ثلاث مجموعات:

• الأحماض (على سبيل المثال ، دهني ، جلوتاميك ، لبني ، حامض)

• الهالوجينات (على سبيل المثال ، هيدروكلوريد ، بروميد ، هيدرازين)

• الأميدات والأمينات (على سبيل المثال ، اليوريا ، ثلاثي إيثانولامين).

يتم إذابة هذه المواد والأجزاء الأخرى من المستحضر ، مثل المواد الخافضة للتوتر السطحي للمساعدة في تقليل التوتر السطحي للحام ، في البولي إيثيلين جلايكول ، أو المذيبات العضوية ، أو الماء ، أو عادة خليط من العديد من هذه. يجب اعتبار التدفقات العضوية مسببة للتآكل ، ولكن يمكن تنظيفها بسهولة بما لا يزيد عن الماء الساخن.

تدفقات منشط اصطناعي (AS)

في حين أن التدفقات القائمة على الصنوبري هي مواد صلبة مذابة في مذيب ، فإن تدفقات AS عادة ما تكون صيغ سائلة بالكامل (مذيب + تدفق). يتم إيقاف ناقل المذيب أثناء مرحلة التسخين المسبق للحام الموجي ، تاركًا بقايا رطبة وزيتية على سطح PWB ، والتي يجب تنظيفها فور اللحام. السمة الأساسية لتدفقات AS هي قدرتها على الإزالة باستخدام مذيب مناسب ، يعتمد عادةً على الفلوروكربون. مع القيود المفروضة على استخدام المواد المستنفدة للأوزون مثل مركبات الكربون الفلورية (Freon TF و Freon TMS وما إلى ذلك) ، أدى الاستخدام المطلوب لمواد التنظيف هذه إلى تقييد استخدام هذه الفئة من التدفقات بشدة.

مواد صلبة منخفضة "غير نظيفة" أو تدفقات غير متطايرة

أدت الحاجة إلى التخلص من التنظيف اللاحق للحام لبقايا التدفق المسببة للتآكل أو اللزج باستخدام مذيبات الفلوروكربون إلى الاستخدام الواسع لفئة جديدة من التدفقات. تتشابه هذه التدفقات في نشاطها مع تدفقات RMA ولها محتوى مواد صلبة يبلغ حوالي 15٪. محتوى المواد الصلبة هو مقياس اللزوجة ويساوي نسبة التدفق إلى المذيب. كلما انخفضت محتويات المواد الصلبة ، زادت نسبة المذيب. كلما زاد محتوى المواد الصلبة ، زاد نشاط التدفق ، وزادت احتمالية الحاجة إلى خطوة تنظيف ما بعد اللحام. يستخدم تدفق المواد الصلبة المنخفضة (LSF) بشكل شائع في صناعة الإلكترونيات ولا يتطلب عادةً خطوة ما بعد التنظيف. من منظور انبعاث الهواء البيئي ، ألغى LSF الحاجة إلى إزالة شحوم بخار الفلوروكربون للألواح الملحومة بالأمواج ، ولكن مع محتواها العالي من المذيبات ، زادت كمية المذيبات التي أساسها الكحول والتي تم تبخيرها ، مما أدى إلى ارتفاع مستويات المركبات العضوية المتطايرة. يتم التحكم بإحكام في مستويات انبعاث الهواء من المركبات العضوية المتطايرة في الولايات المتحدة ، وفي العديد من المواقع في جميع أنحاء العالم. تمت معالجة هذا الموقف من خلال إدخال التدفقات "غير النظيفة" ، والتي تعتمد على الماء (بدلاً من المذيبات) ولكنها تحتوي على منشطات مماثلة والصنوبريات المتدفقة. المكونات النشطة الأساسية هي حمض ثنائي الكربوكسيل (2 إلى 3٪) ، عادة أحماض الجلوتاريك والسكسينيك والأديبيك. السطحي و مثبطات التآكل (حوالي 1٪) متضمنة أيضًا ، مما ينتج عنه درجة حموضة (حموضة) من 3.0 إلى 3.5. تقضي هذه التدفقات فعليًا على انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة الهوائية ومخاطر البيئة والصحة والسلامة الأخرى المرتبطة باستخدام التدفقات القائمة على المذيبات. لا تزال منتجات التحلل المذكورة في التدفقات القائمة على الصنوبري قابلة للتطبيق ، ويتطلب الرقم الهيدروجيني المعتدل أن تكون معدات معالجة التدفق مقاومة للأحماض. تشير بعض الأدلة القصصية إلى مشاكل جلدية أو تنفسية محتملة من الأحماض ثنائية الكربوكسيل المجففة الحمضية بشكل معتدل ومثبطات التآكل التي قد تصبح بقايا على متن الحاملات والعربات والأسطح الداخلية لمعدات اللحام الموجي التي تستخدم هذه المركبات. أيضًا ، قد لا يتبخر المكون المائي لهذه التدفقات بشكل كافٍ قبل الاصطدام بوعاء اللحام المنصهر ، مما قد يؤدي إلى تناثر اللحام الساخن.

موجة لحام

يمكن تحقيق إضافة التدفق إلى السطح السفلي لـ PWB إما عن طريق مذيب موجود داخل وحدة اللحام الموجي أو وحدة قائمة بذاتها عند مدخل وحدة اللحام الموجي. يوفر الشكل 2 تمثيلًا تخطيطيًا لوحدة لحام موجية قياسية مع وجود عامل التدفق داخليًا. يتم استخدام أي من التكوينين لرغوة التدفق أو رشه على PWB.

الشكل 2. مخطط وحدة لحام الموجة

التسخين المسبق

يجب تبخير ناقلات التدفق قبل اللحام. يتم تحقيق ذلك باستخدام أجهزة التسخين المسبق ذات درجة الحرارة العالية لطرد المكونات السائلة. هناك نوعان أساسيان من أجهزة التسخين المسبق قيد الاستخدام: مشع (قضيب ساخن) وحجمي (هواء ساخن). السخانات المشعة شائعة في الولايات المتحدة وتمثل احتمال اشتعال التدفق الزائد أو المذيب أو تحلل PWB في حالة تجميدها تحت التسخين المسبق. يتم توفير تهوية العادم المحلية على جانب الصهر / التسخين المسبق لوحدة اللحام الموجي لالتقاط واستنفاد مواد المذيبات / التدفق التي تم تبخيرها أثناء هذه العمليات.

لحام كوي

سبيكة اللحام (عادة 63٪ قصدير إلى 37٪ رصاص) موجودة في خزان كبير يسمى وعاء لحام ويتم تسخينه كهربائيًا للحفاظ على اللحام في حالة منصهرة. تشتمل السخانات على سخان سائب قوي للقيام بالصهر الأولي وإمداد حرارة منظم أصغر للتحكم في درجة الحرارة.

يتطلب اللحام الناجح على مستوى اللوحة أن يوفر تصميم وعاء اللحام وأنظمة مضخة إعادة التدوير باستمرار "موجة" ثابتة من اللحام الجديد. مع اللحام ، يتلوث اللحام النقي بمركبات الرصاص / القصدير المؤكسدة والشوائب المعدنية ومنتجات تحلل التدفق. هذه نفايات المعادن يتشكل على سطح اللحام المصهور ، وكلما زاد تكوين الخبث ، زاد الميل إلى تكوين إضافي. الخبث ضار بعملية اللحام وموجة اللحام. إذا كانت هناك تشكلات كافية في الوعاء ، فيمكن سحبها إلى مضخة إعادة التدوير والتسبب في تآكل المكره. مطلوب مشغلي لحام الموجة لإزالة الخبث الموجة بشكل روتيني. تتضمن هذه العملية قيام المشغل بإجهاد الخبث المتصلب من اللحام المصهور وجمع المخلفات لاستعادتها / إعادة تدويرها. تتضمن عملية إزالة الخبث أن يقوم المشغل بفتح باب الوصول الخلفي ماديًا (عادةً ما يكون تكوين جناح الخليج) المجاور لوعاء اللحام وإخراج الخبث الساخن يدويًا. خلال هذه العملية ، يتم تحرير الانبعاثات المرئية من الإناء والتي تسبب تهيجًا شديدًا لعيون وأنف وحنجرة المشغل. يجب على المشغل ارتداء القفازات الحرارية ، والمريلة ، والنظارات الواقية ، ودرع الوجه ، وحماية الجهاز التنفسي (لجسيمات الرصاص / القصدير ، والغازات المسببة للتآكل (HCl) والألدهيد الأليفاتي (الفورمالديهايد)). يتم توفير تهوية العادم المحلية من الجزء الداخلي لوحدة اللحام الموجي ، ولكن يتم سحب وعاء اللحام ميكانيكيًا من الخزانة الرئيسية للسماح للمشغل بالوصول المباشر إلى جانبي وعاء التسخين. بمجرد الانسحاب ، تصبح قناة العادم المحلية المثبتة في الخزانة غير فعالة لإزالة المواد المحررة. مخاطر الصحة والسلامة الأولية هي: الحروق الحرارية من اللحام الساخن ، والتعرض التنفسي للمواد المذكورة أعلاه ، وإصابات الظهر من التعامل مع سبائك اللحام الثقيلة وبراميل الخبث والتعرض لمخلفات لحام الرصاص / القصدير / الجسيمات الدقيقة أثناء أنشطة الصيانة.

أثناء عملية اللحام الفعلية ، يتم إغلاق أبواب الوصول ويكون الجزء الداخلي من وحدة اللحام الموجي تحت ضغط سلبي بسبب تهوية العادم المحلي المتوفرة على جانبي وعاء التدفق واللحام للموجة. تؤدي هذه التهوية ودرجات حرارة التشغيل لوعاء اللحام (عادةً من 302 إلى 316 درجة مئوية ، وهي أعلى بقليل من نقطة انصهار اللحام) ، إلى الحد الأدنى من تكوين أبخرة الرصاص. يأتي التعرض الأولي لجزيئات الرصاص / القصدير أثناء أنشطة إزالة الخبث وصيانة المعدات ، من تحريك الخبث في الوعاء ، ونقله إلى وعاء الاستصلاح وتنظيف بقايا اللحام. يتم تشكيل جسيمات الرصاص / القصدير الدقيقة أثناء عملية إزالة الخبث ويمكن إطلاقها في غرفة العمل ومنطقة التنفس لمشغل اللحام الموجي. تم وضع استراتيجيات تحكم هندسية مختلفة لتقليل التعرض المحتمل لجسيمات الرصاص ، بما في ذلك دمج تهوية العادم المحلي في وعاء الاستصلاح (انظر الشكل 3) ، واستخدام فراغ HEPA لتنظيف البقايا ، وقنوات عادم مرنة مع أذرع مفصلية في الموضع التهوية في الوعاء الساخن أثناء إزالة الخبث. يجب حظر استخدام المكانس أو الفرشاة في تنظيف بقايا اللحام. يجب أيضًا أن تكون ممارسات التدبير المنزلي الصارمة والنظافة الشخصية مطلوبة. أثناء عمليات صيانة معدات اللحام الموجي (التي تتم على أساس أسبوعي وشهري وربع سنوي وسنوي) ، يتم تنظيف المكونات المختلفة للوعاء الساخن داخل الجهاز أو إزالتها وتنظيفها في غطاء مستنفد محليًا. قد تتضمن عمليات التنظيف هذه كشطًا جسديًا أو تنظيفًا ميكانيكيًا (باستخدام مثقاب كهربائي وملحق فرشاة سلكية) لمضخة اللحام والحواجز. يتم إنشاء مستويات عالية من جسيمات الرصاص أثناء عملية التنظيف الميكانيكي ، ويجب إجراء العملية في حاوية مستنفدة محليًا.

الشكل 3. عربة خبث مع غطاء فراغ

التفتيش واللمس والاختبار

يتم إجراء وظائف الفحص البصري واللمسة بعد اللحام الموجي وتتضمن استخدام العدسات المكبرة / مصابيح المهام لفحص العيوب بدقة ولمس العيوب. قد تتضمن وظيفة اللمسات الأخيرة استخدام ملف عصا اللحام مكواة لحام يدوية ولحام لب الصنوبري أو بالفرشاة على كمية صغيرة من تدفق السائل ولحام سلك الرصاص / القصدير. تتضمن الأبخرة المرئية من لحام العصا منتجات انهيار من التدفق. قد تشكل الكميات الصغيرة من حبة لحام الرصاص / القصدير التي لم تلتصق بمفصل اللحام مشكلة في التدبير المنزلي والنظافة الشخصية. يجب توفير إما مروحة مجاورة لمحطة العمل للتهوية العامة للتخفيف بعيدًا عن منطقة تنفس المشغل أو نظام عادم دخان أكثر تعقيدًا يلتقط منتجات الانهيار عند طرف مكواة اللحام أو بجوار العملية. يتم بعد ذلك توجيه الأبخرة إلى نظام عادم لتنقية الهواء يشتمل على ترشيح HEPA للجسيمات وامتصاص غاز الكربون المنشط للألدهيدات الأليفاتية وغازات حمض الهيدروكلوريك. تعتمد فعالية أنظمة عادم اللحام هذه بشكل كبير على سرعات الالتقاط ، والقرب من نقطة تولد الدخان ونقص المسودات المتقاطعة على سطح العمل. يتطلب الاختبار الكهربائي لثنائي الفينيل متعدد الكلور المكتمل معدات وبرامج اختبار متخصصة.

إعادة العمل والإصلاح

بناءً على نتائج اختبار اللوحة ، يتم تقييم اللوحات المعيبة لفشل مكونات معينة واستبدالها. قد تتضمن إعادة صياغة الألواح هذه لحامًا بالعصا. إذا كانت المكونات الأساسية في ثنائي الفينيل متعدد الكلور مثل المعالج الدقيق بحاجة إلى الاستبدال ، أ إعادة عمل وعاء لحام يستخدم لغمر هذا الجزء من اللوحة الذي يحتوي على المكون أو المفصل المعيب في وعاء لحام صغير ، وإزالة المكون ثم إدخال مكون وظيفي جديد مرة أخرى على اللوحة. إذا كان المكون أصغر حجمًا أو تمت إزالته بسهولة ، فسيتم فتح ملف بطالة الهواء يستخدم النظام الذي يستخدم الهواء الساخن لتسخين مفصل اللحام والفراغ لإزالة اللحام. يتم وضع وعاء اللحام المعاد تشكيله داخل حاوية مستنفدة محليًا توفر سرعة عادم كافية لالتقاط منتجات تحلل التدفق المتكونة عندما يتم تنظيف اللحام السائل على السبورة ويتم إجراء تلامس للحام. يشكل هذا القدر أيضًا خبثًا ويتطلب معدات وإجراءات لإزالة الخبث (على نطاق أصغر بكثير). لا يتطلب نظام فراغ الهواء أن يتم وضعه داخل حاوية ، ولكن يجب التعامل مع لحام الرصاص / القصدير الذي تمت إزالته كنفايات خطرة واستعادته / إعادة تدويره.

عمليات الدعم - تنظيف الاستنسل

تضمنت الخطوة الأولى في عملية تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور استخدام استنسل لتوفير نمط مواقع الترابط لعجينة لحام الرصاص / القصدير ليتم مسحها من خلالها. عادة ، تبدأ فتحات الاستنسل في الانسداد ويجب إزالة بقايا عجينة الرصاص / القصدير على أساس كل نوبة. عادةً ما يتم إجراء التنظيف المسبق في طابعة الشاشة لالتقاط التلوث الإجمالي على اللوحة ، عن طريق مسح سطح اللوحة بخليط كحول مخفف ومناديل مبللة يمكن التخلص منها. لإزالة المخلفات المتبقية تمامًا ، يلزم إجراء عملية تنظيف رطب. في نظام مشابه لغسالة الأطباق الكبيرة ، يتم استخدام الماء الساخن (57 درجة مئوية) والمحلول الكيميائي للأمينات الأليفاتية المخففة (مونو إيثانول أمين) لإزالة معجون اللحام كيميائيًا من الاستنسل. يتم غسل كميات كبيرة من الرصاص / لحام القصدير من على اللوح وإما ترسب في غرفة الغسيل أو في محلول في مياه الصرف الصحي. تتطلب هذه النفايات السائلة الترشيح أو الإزالة الكيميائية للرصاص وتعديل الأس الهيدروجيني للأمينات الأليفاتية المسببة للتآكل (باستخدام حمض الهيدروكلوريك). تستخدم منظفات الاستنسل الحديثة ذات النظام المغلق نفس محلول الغسيل حتى يتم استنفاده. يتم نقل المحلول إلى وحدة التقطير ، ويتم تقطير المواد المتطايرة حتى يتم تكوين بقايا شبه سائلة. ثم يتم التعامل مع هذه البقايا على أنها نفايات خطرة ملوثة بالرصاص / القصدير.

عملية تجميع الكمبيوتر

بمجرد تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور النهائي ، يتم نقله إلى عملية تجميع الأنظمة لإدماجها في منتج الكمبيوتر النهائي. عادة ما تكون هذه العملية كثيفة العمالة ، حيث يتم توريد الأجزاء المكونة التي يتم تجميعها إلى محطات العمل الفردية على عربات النقل على طول خط التجميع الميكانيكي. تتعلق المخاطر الرئيسية للصحة والسلامة بحركة المواد وتجهيزها (الرافعات الشوكية ، والرفع اليدوي) ، والآثار المريحة لعملية التجميع (نطاق الحركة ، وقوة الإدخال المطلوبة "لضبط" المكونات ، وتركيب البراغي والموصلات) والتعبئة النهائية ، يتقلص التغليف والشحن. تتضمن عملية تجميع الكمبيوتر النموذجية ما يلي:

• إعداد الهيكل / العلبة

• ثنائي الفينيل متعدد الكلور (لوحة الأم وابنتها) الإدراج

• إدخال المكون الأساسي (القرص المرن ، القرص الصلب ، مزود الطاقة ، محرك الأقراص المضغوطة)

• عرض التجميع (الأجهزة المحمولة فقط)

• إدخال الماوس ولوحة المفاتيح (الأجهزة المحمولة فقط)

• الكابلات والموصلات ومكبرات الصوت

• تجميع الغطاء العلوي

• تنزيل البرامج

• تجربه بالعربي

• إعادة العمل

• شحن البطارية (الأجهزة المحمولة فقط) والتغليف

• تقليص التغليف والشحن.

تتضمن المواد الكيميائية الوحيدة التي يمكن استخدامها في عملية التجميع التنظيف النهائي لعلبة الكمبيوتر أو الشاشة. بشكل نموذجي ، يتم استخدام محلول مخفف من كحول الأيزوبروبيل والماء أو خليط تجاري من المنظفات (على سبيل المثال ، Simple Green - محلول سليل بوتيل مخفف ومحلول مائي).

الرجوع