Tableros de cableado impresos

Las placas de cableado impreso (PWB) son el marco eléctrico interconector y la estructura física que mantienen unidos los diversos componentes electrónicos de una placa de circuito impreso. Las principales categorías de PWB son de un solo lado, de dos lados, multicapa y flexibles. Los requisitos de complejidad y espacio de placas cada vez más densas y pequeñas han requerido que ambos lados de la placa estén cubiertos con circuitos subyacentes. Las placas de un solo lado cumplían con los requisitos de las primeras calculadoras y dispositivos electrónicos de consumo simples, pero las computadoras portátiles, los asistentes digitales personales y los sistemas de música personales han requerido PWB de dos lados y de múltiples capas. El procesamiento del patrón de PWB es esencialmente un proceso fotolitográfico que implica depositar y eliminar selectivamente capas de materiales sobre un sustrato dieléctrico que actúa como el "cableado" eléctrico que se graba o deposita en la placa de cableado impresa.

Las placas multicapa contienen dos o más piezas de material dieléctrico con circuitos que se apilan y unen entre sí. Las conexiones eléctricas se establecen de un lado al otro, y al circuito de la capa interna, mediante orificios perforados que posteriormente se recubren con cobre. El sustrato dieléctrico más utilizado son las láminas de fibra de vidrio (epoxi/laminado de fibra de vidrio). Otros materiales son el vidrio (con resinas de poliimida, teflón o triazina) y el papel recubierto de resina fenólica. En los Estados Unidos, los tableros laminados se clasifican según sus propiedades de extinción de incendios; propiedades de taladrado, punzonado y maquinado; propiedades de absorción de humedad; resistencia química y al calor; y resistencia mecánica (Sober 1995). El FR-4 (sustrato de resina epoxi y tela de vidrio) es ampliamente utilizado para aplicaciones de alta tecnología.

El proceso PWB real implica numerosos pasos y una amplia variedad de agentes químicos. La Tabla 1 ilustra un proceso multicapa típico y los problemas de EHS asociados con este proceso. Las principales diferencias entre una placa de un solo lado y de dos lados es que el tablero de un solo lado comienza con materia prima revestida solo en un lado con cobre y omite el paso de recubrimiento de cobre sin electricidad. La placa estándar de doble cara tiene una máscara de soldadura sobre cobre desnudo y está enchapada a través de los orificios; la placa tiene contactos dorados y una leyenda de componentes. La mayoría de los PWB son tableros multicapa, que tienen dos caras con capas internas que se han fabricado e intercalado dentro del paquete laminado y luego se procesan de manera casi idéntica a un tablero de doble capa.

Tabla 1. Proceso PWB: cuestiones ambientales, de salud y seguridad

Cl₂ = cloro gaseoso; CO = monóxido de carbono; Cu SO₄ = sulfato de cobre; H₂O₂ = peróxido de hidrógeno;H₂SO₄ = ácido sulfúrico; H₃PO₄ = ácido fosfórico; HBR = ácido bromhídrico; HCl = ácido clorhídrico; HNO₃ = ácido nítrico; k₂CO₃ = carbonato de potasio; KMNO₄ = permanganato de potasio; N / A₃PO₄ = fosfato de sodio; NUEVA HAMPSHIRE₄Cl = cloruro de amonio; NUEVA HAMPSHIRE₄OH = hidróxido de amonio; NiSO₄ = sulfato de níquel; Pb = plomo; Sn = estaño; SnCl₂ = cloruro estannoso; UV = ultravioleta; COVs = compuestos orgánicos volátiles.

Conjunto de la placa de circuito impreso

El ensamblaje de la placa de circuito impreso (PCB) implica la unión fuerte de los componentes electrónicos a la PWB mediante el uso de soldadura de plomo/estaño (en una máquina de soldadura por ola o aplicada como una pasta y luego refluida en un horno a baja temperatura) o resinas epoxi ( curado en un horno de baja temperatura). El PWB subyacente (de un solo lado, de dos lados, multicapa o flexible) determinará las densidades de los componentes que se pueden unir. Numerosos problemas de proceso y confiabilidad forman la base para la selección de los procesos de ensamblaje de PCB que se utilizarán. Los principales procesos tecnológicos son: tecnología de montaje en superficie total (SMT), tecnología mixta (incluye SMT y orificio pasante enchapado (PTH)) y fijación por la parte inferior.

Por lo general, en las modernas instalaciones de ensamblaje de computadoras/electrónica, se utiliza la tecnología mixta, con algunos componentes que se montan en la superficie y otros conectores/componentes se sueldan usando tecnología de orificio pasante o reflujo de soldadura. A continuación se analiza un proceso de tecnología mixta "típico", en el que se utiliza un proceso de montaje en superficie que incluye unión adhesiva, soldadura por ola y soldadura por reflujo. Con tecnología mixta, a veces es posible refluir componentes de montaje superficial (SMC) en la parte superior de una placa de doble cara y soldar por ola los SMC en la parte inferior. Dicho proceso es particularmente útil cuando las tecnologías de montaje en superficie y de orificio pasante deben combinarse en una sola placa, que es la norma en la fabricación de productos electrónicos actuales. El primer paso es montar los SMC en la parte superior de la placa mediante el proceso de reflujo de soldadura. A continuación, se insertan los componentes de orificio pasante. A continuación, la placa se invierte y los SMC de la parte inferior se montan con adhesivo en la placa. La soldadura por ola de los componentes de orificio pasante y los SMC de la parte inferior es el paso final.

Los principales pasos técnicos del proceso de tecnología mixta incluyen:

• limpieza previa y posterior

• aplicación de pasta de soldadura y adhesivo (serigrafía y colocación (SMT y PTH))

• inserción de componentes

• curado adhesivo y reflujo de soldadura

• fundente (PTH)

• soldadura por ola (PTH)

• inspección y retoque

• las pruebas

• reelaboración y reparación

• operaciones de apoyo—limpieza de esténciles.

A continuación se proporciona una breve discusión de las importantes implicaciones ambientales, de salud y seguridad para cada paso del proceso.

Limpieza previa y posterior

Los PWB comerciales generalmente se compran a un proveedor de PWB y se han limpiado previamente con una solución de agua desionizada (DI) para eliminar todos los contaminantes de la superficie. Antes de las preocupaciones sobre el agotamiento de la capa de ozono estratosférico, el fabricante de dispositivos electrónicos usaba una sustancia que agota el ozono, como un clorofluorocarbono (CFC), como limpieza final o incluso limpieza previa. Al final del proceso de ensamblaje de PCB, el uso de una operación de "desengrasado con vapor" de clorofluorocarbono para eliminar los residuos de la operación de soldadura por ola/fundente era habitual. Una vez más, debido a las preocupaciones sobre el agotamiento de la capa de ozono y los estrictos controles normativos sobre la producción de CFC, se realizaron cambios en el proceso que permitieron que los conjuntos completos de PWB pasaran por alto la limpieza o usaran solo una limpieza con agua desionizada.

Aplicación de pasta de soldadura y adhesivo (impresión y colocación de plantillas) e inserción de componentes

La aplicación de pasta de soldadura de plomo/estaño a la superficie de la PWB permite que el componente de montaje en superficie se conecte a la PWB y es clave para el proceso SMT. El material de soldadura actúa como enlace mecánico para la conducción eléctrica y térmica y como revestimiento para la protección de la superficie y la soldabilidad mejorada. La soldadura en pasta se compone de aproximadamente 70 a 90% de materia no volátil (sobre una base de peso por peso o peso por volumen):

• soldadura de plomo/estaño

• una mezcla de resinas modificadas (ácidos de colofonia o colofonia levemente activada)

• activadores (en el caso de productos “no clean”, mezclas de hidrohaluros de amina y ácidos o solo ácidos carboxílicos).

Los solventes (materia volátil) componen el resto del producto (típicamente una mezcla de alcohol y éter de glicol que es una mezcla patentada).

La soldadura en pasta se imprime a través de una plantilla, que es un patrón exacto del diseño de la superficie que se agregará a la superficie del PWB. La soldadura en pasta se empuja a través de las aberturas en la plantilla hacia los sitios de las almohadillas en el PWB por medio de una escobilla de goma que atraviesa lentamente la plantilla. Luego se levanta la plantilla, dejando los depósitos de pasta en las almohadillas apropiadas en el tablero. Luego, los componentes se insertan en el PWB. Los peligros principales de EHS se relacionan con la limpieza y la higiene personal de los operadores que aplican la soldadura en pasta a la superficie del esténcil, limpian la escobilla de goma y limpian los esténciles. La concentración de plomo en la soldadura y la tendencia de la soldadura en pasta seca a adherirse a la piel y a las superficies de trabajo de los equipos/instalaciones requiere el uso de guantes protectores, una buena limpieza de las superficies de trabajo y la eliminación segura de los materiales de limpieza contaminados ( y manejo ambiental) y estricta higiene personal por parte de los operadores (por ejemplo, lavado de manos con jabón antes de comer, beber o aplicarse cosméticos). Los niveles de exposición en el aire suelen estar por debajo del límite de detección de plomo y, si se practica una buena limpieza/higiene personal, las lecturas de plomo en la sangre se encuentran en los niveles de fondo.

La aplicación del adhesivo implica la dispensación automática de pequeñas cantidades de una resina epoxi (típicamente una mezcla de bisfenol A y epiclorhidrina) sobre la superficie de la PWB y luego "recoger y colocar" el componente e insertarlo a través de la resina epoxi en la PWB. Los peligros de EHS se relacionan principalmente con los peligros mecánicos de seguridad de las unidades de "recoger y colocar", debido a sus ensamblajes mecánicos automatizados, los componentes de transporte en la parte trasera de las unidades y la posibilidad de lesiones graves si no se cuenta con la protección adecuada, las cortinas de luz y los enclavamientos de hardware. presente.

Curado adhesivo y reflujo de soldadura

Los componentes que se unieron mediante la impresión de plantillas o la aplicación de adhesivos se transportan en un transportador mecánico de altura fija a un horno de reflujo en línea que "reactiva" la soldadura al hacer fluir la soldadura en pasta a una temperatura aproximada de 200 a 400 °C. Los componentes que se unieron con el adhesivo epoxi también pasan por un horno que se encuentra en línea descendente con respecto al reflujo de la soldadura y, por lo general, funciona a una temperatura de 130 a 160^oC. Los componentes solventes de la soldadura en pasta y la resina epoxi se eliminan durante el proceso del horno, pero el componente de plomo/estaño no se volatiliza. Se acumulará un residuo tipo telaraña en el conducto de escape del horno de reflujo y se puede usar un filtro de malla metálica para evitarlo. Ocasionalmente, los PWB pueden quedar atrapados en el sistema de transporte y se sobrecalentarán en el horno, lo que provocará olores desagradables.

fundente

Para formar una junta de soldadura confiable en la superficie de la PWB y el cable del componente, ambos deben estar libres de oxidación y deben permanecer así incluso a las temperaturas elevadas que se usan en la soldadura. Además, la aleación de soldadura fundida debe humedecer las superficies de los metales a unir. Esto significa que el fundente de soldadura debe reaccionar y eliminar los óxidos metálicos de las superficies a unir y evitar la reoxidación de las superficies limpias. También requiere que los residuos sean no corrosivos o fácilmente removibles. Los fundentes para soldar equipos electrónicos se dividen en tres amplias categorías, comúnmente conocidas como fundentes a base de colofonia, fundentes orgánicos o solubles en agua y fundentes sintéticos eliminables con disolventes. Los fundentes de compuestos orgánicos no volátiles (NVOC, por sus siglas en inglés) o no limpios, con bajo contenido de sólidos más nuevos se encuentran en la categoría intermedia.

fundentes a base de colofonia

Los fundentes a base de colofonia son los fundentes más utilizados en la industria electrónica, ya sea como flujo de pulverización or flujo de espuma. El fluxer puede estar contenido dentro del equipo de soldadura por ola o como una unidad independiente ubicada en la entrada de la unidad. Los fundentes a base de colofonia tienen como base la colofonia natural o colofonia, la colofonia translúcida de color ámbar que se obtiene después de destilar la trementina a partir de la oleorresina y la resina de canal de los pinos. La resina se recoge, se calienta y se destila, lo que elimina cualquier partícula sólida, lo que da como resultado una forma purificada del producto natural. Es un material homogéneo con un único punto de fusión.

Colophony es una mezcla de aproximadamente 90% de ácido resínico, que es principalmente ácido abiético (un ácido orgánico no soluble en agua) con 10% de materiales neutros como derivados de estilbeno y varios hidrocarburos. La Figura 1 proporciona las estructuras químicas de los ácidos abiético y pimárico.

Figura 1. Ácidos abiético y pimárico

El componente activo es el ácido abiético, que a la temperatura de soldadura es químicamente activo y ataca el óxido de cobre en la superficie del PWB, formando cobre abiético. Los fundentes a base de colofonia tienen tres componentes: el solvente o vehículo, la colofonia y el activador. El solvente simplemente actúa como un vehículo para el fundente. Para que sea eficaz, la colofonia debe aplicarse al tablero en estado líquido. Esto se logra disolviendo la colofonia y el activador en un sistema solvente, típicamente alcohol isopropílico (IPA) o mezclas multicomponentes de alcoholes (IPA, metanol o etanol). Luego, el fundente se espuma sobre la superficie inferior de la PCB mediante la adición de aire o nitrógeno, o se rocía en una mezcla de "bajo contenido de sólidos" que tiene un mayor contenido de solvente. Estos componentes solventes tienen diferentes velocidades de evaporación y se debe agregar un diluyente a la mezcla de fundente para mantener una composición de fundente constituyente. Las categorías principales de fundentes a base de colofonia son: colofonia levemente activa (RMA), que son los fundentes típicos en uso, a los que se les añade un activador suave; y resina activa (RA), al que se le ha añadido un activador más agresivo.

El principal peligro para la EHS de todos los fundentes a base de colofonia es la base de solvente de alcohol. Los riesgos de seguridad se relacionan con la inflamabilidad en el almacenamiento y uso, la clasificación y el manejo como desechos peligrosos, las emisiones al aire y los sistemas de tratamiento necesarios para eliminar los COV y los problemas de higiene industrial relacionados con la inhalación y la exposición cutánea (cutánea). Cada uno de estos elementos requiere una estrategia de control diferente, educación y capacitación de los empleados y permisos/cumplimiento normativo (Association of the Electronics, Telecommunications and Business Equipment Industries 1991).

Durante el proceso de soldadura por ola, el fundente se calienta de 183 a 399 °C; Los productos aerotransportados generados incluyen aldehídos alifáticos, como el formaldehído. Muchos fundentes también contienen un activador de clorhidrato de amina orgánica, que ayuda a limpiar el área que se está soldando y libera ácido clorhídrico cuando se calienta. Otros componentes gaseosos incluyen benceno, tolueno, estireno, fenol, clorofenol y alcohol isopropílico. Además de los componentes gaseosos del fundente calentado, se crea una cantidad significativa de partículas, cuyo tamaño oscila entre 0.01 micras y 1.0 micras, conocidas como vapores de colofonia. Se ha descubierto que estos materiales particulados son irritantes respiratorios y también sensibilizantes respiratorios en personas sensibles (Hausen, Krohn y Budianto 1990). En el Reino Unido, los estándares de exposición en el aire requieren que los niveles de humo de colofonia se controlen a los niveles más bajos posibles (Comisión de Salud y Seguridad 1992). Además, la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) ha establecido un valor límite de umbral separado para los productos de pirólisis de la soldadura con núcleo de colofonia de 0.1 mg/m³, medido como formaldehído (ACGIH 1994). Lead Industries Association, Inc. identifica la acetona, el alcohol metílico, los aldehídos alifáticos (medidos como formaldehído), el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, el metano, el etano, el ácido abiético y los ácidos diterpénicos relacionados como productos de descomposición típicos de la soldadura con núcleo de colofonia (Lead Industries Association 1990 ).

fundentes orgánicos

Los fundentes orgánicos, a veces llamados fundentes intermedios o fundentes solubles en agua, son compuestos que son más activos que los fundentes a base de colofonia y menos corrosivos que los fundentes ácidos utilizados en las industrias metalúrgicas. Los compuestos activos generales de esta clase de fundentes se dividen en tres grupos:

• ácidos (p. ej., esteárico, glutámico, láctico, cítrico)

• halógenos (p. ej., clorhidratos, bromuros, hidrazina)

• amidas y aminas (p. ej., urea, trietanolamina).

Estos materiales y otras partes de la formulación, como los tensioactivos para ayudar a reducir la tensión superficial de la soldadura, se disuelven en polietilenglicol, disolventes orgánicos, agua o, por lo general, una mezcla de varios de estos. Los fundentes orgánicos deben considerarse corrosivos, pero se pueden limpiar fácilmente, con solo agua caliente.

Fundentes sintéticos activados (AS)

Mientras que los fundentes a base de colofonia son materiales sólidos disueltos en un disolvente, los fundentes AS suelen ser fórmulas totalmente líquidas (disolvente + fundente). El portador de solvente se elimina durante la fase de precalentamiento de la soldadura por ola, dejando un residuo húmedo y aceitoso en la superficie de la PWB, que debe limpiarse inmediatamente después de la soldadura. El atributo principal de los fundentes AS es su capacidad para eliminarse mediante el uso de un solvente adecuado, generalmente a base de fluorocarbono. Con restricciones en el uso de sustancias que agotan la capa de ozono, como los fluorocarbonos (Freon TF, Freon TMS, etc.), el uso requerido de estos materiales de limpieza ha restringido severamente el uso de esta clase de fundentes.

Fundentes de bajo contenido de sólidos "no clean" o sin VOC

La necesidad de eliminar la limpieza posterior a la soldadura de residuos de flux corrosivos o pegajosos con solventes de fluorocarbono ha llevado al uso generalizado de una nueva clase de flux. Estos fundentes son similares en actividad a los fundentes RMA y tienen un contenido de sólidos de aproximadamente 15%. El contenido de sólidos es una medida de la viscosidad y es igual a la relación entre el fundente y el disolvente. Cuanto menor sea el contenido de sólidos, mayor será el porcentaje de disolvente. Cuanto mayor sea el contenido de sólidos, más activo será el fundente y mayor será la posibilidad de necesitar un paso de limpieza posterior a la soldadura. El fundente con bajo contenido de sólidos (LSF) se usa comúnmente en la industria electrónica y, por lo general, no requiere el paso posterior a la limpieza. Desde la perspectiva de las emisiones ambientales al aire, el LSF eliminó la necesidad de desengrasar con vapor de fluorocarbono las placas soldadas por ola, pero con su mayor contenido de solventes, aumentaron la cantidad de solventes a base de alcohol evaporados, lo que resultó en niveles más altos de VOC. Los niveles de emisión de VOC al aire están estrictamente controlados en los Estados Unidos y en muchos lugares del mundo. Esta situación se abordó con la introducción de fundentes "no clean", que son a base de agua (en lugar de a base de disolvente) pero contienen activadores y colofonias fundentes similares. Los principales ingredientes activos son a base de ácido dicarboxílico (2 a 3%), típicamente ácidos glutárico, succínico y adípico. surfactantes y inhibidores de corrosión (aproximadamente 1 %), lo que da como resultado un pH (acidez) de 3.0 a 3.5. Estos fundentes prácticamente eliminan las emisiones al aire de COV y otros peligros para la salud, la seguridad y la salud asociados con el uso de fundentes a base de solventes. Los productos de descomposición observados en los fundentes a base de colofonia siguen siendo aplicables, y el pH suave requiere que el equipo de manejo del fundente sea resistente a los ácidos. Algunas pruebas anecdóticas apuntan a posibles problemas dérmicos o respiratorios a causa de los ácidos dicarboxílicos secos y ligeramente ácidos y los inhibidores de la corrosión que pueden convertirse en residuos a bordo de los transportadores, carros y superficies internas de los equipos de soldadura por ola que utilizan estos compuestos. Además, es posible que el componente de agua de estos fundentes no se evapore adecuadamente antes de golpear el crisol de soldadura fundido, lo que puede provocar salpicaduras de la soldadura caliente.

Soldadura por ola

La adición de fundente a la superficie inferior de la PWB se puede lograr mediante un fundente ubicado en el interior de la unidad de soldadura por ola o una unidad independiente en la entrada de la unidad de soldadura por ola. La Figura 2 proporciona una representación esquemática de una unidad de soldadura por ola estándar con el fundente ubicado internamente. Cualquiera de las configuraciones se usa para espumar o rociar el fundente sobre el PWB.

Figura 2. Esquema de la unidad de soldadura por ola

Precalentamiento

Los portadores de fundente deben evaporarse antes de soldar. Esto se logra mediante el uso de precalentadores de alta temperatura para expulsar los componentes líquidos. Se utilizan dos tipos básicos de precalentadores: radiante (hot rod) y volumétrico (aire caliente). Los calentadores radiantes son comunes en los Estados Unidos y presentan el potencial de ignición del exceso de fundente o solvente o la descomposición de un PWB si se inmoviliza debajo del precalentador. Se proporciona ventilación de extracción local en el lado del fundente/precalentador de la unidad de soldadura por ola para capturar y expulsar los materiales de solvente/fundente evaporados durante estas operaciones.

Soldadura

La aleación de soldadura (típicamente 63% de estaño a 37% de plomo) está contenida en un depósito grande llamado olla de soldadura, y se calienta eléctricamente para mantener la soldadura en estado fundido. Los calentadores incluyen un poderoso calentador a granel para hacer el derretimiento inicial y un suministro de calor regulado más pequeño para controlar la temperatura termostáticamente.

La soldadura exitosa a nivel de placa requiere que el diseño del crisol de soldadura y los sistemas de bomba de recirculación proporcionen continuamente una "ola" consistente de soldadura fresca. Con la soldadura blanda, la soldadura pura se contamina con compuestos de plomo/estaño oxidados, impurezas metálicas y productos de descomposición del fundente. Este escoria se forma en la superficie de la soldadura fundida, y cuanto más escoria se forme, mayor será la tendencia a la formación adicional. La escoria es dañina para el proceso de soldadura y la ola de soldadura. Si se forma suficiente en la olla, puede ser jalado hacia la bomba de recirculación y causar abrasión en el impulsor. Se requieren operadores de soldadura por ola para eliminar la escoria la ola de forma rutinaria. Este proceso implica que el operador filtre la escoria solidificada de la soldadura fundida y recolecte los residuos para recuperarlos o reciclarlos. El proceso de eliminación de escoria implica que el operador abra físicamente la puerta de acceso trasera (típicamente una configuración de ala de golfo) adyacente al crisol de soldadura y saque manualmente la escoria caliente. Durante este proceso, se liberan emisiones visibles de la olla que son altamente irritantes para los ojos, la nariz y la garganta del operador. El operador debe llevar guantes térmicos, delantal, gafas de seguridad y pantalla facial y protección respiratoria (para partículas de plomo/estaño, gases corrosivos (HCl) y aldehído alifático (formaldehído)). Se proporciona ventilación de escape local desde el interior de la unidad de soldadura por ola, pero el crisol de soldadura se retira mecánicamente del gabinete principal para permitir que el operador tenga acceso directo a ambos lados del crisol. Una vez retirado, el conducto de escape local que está montado en el gabinete se vuelve ineficaz para eliminar los materiales liberados. Los principales peligros para la salud y la seguridad son: quemaduras térmicas por soldadura caliente, exposición respiratoria a los materiales mencionados anteriormente, lesiones en la espalda por manipular lingotes de soldadura pesados ​​y tambores de escoria y exposición a residuos de soldadura de plomo/estaño/partículas finas durante las actividades de mantenimiento.

Durante el proceso de soldadura real, las puertas de acceso están cerradas y el interior de la unidad de soldadura por ola está bajo una presión negativa debido a la ventilación de escape local provista en los lados de la ola del fundente y del crisol de soldadura. Esta ventilación y las temperaturas de funcionamiento del crisol de soldadura (típicamente de 302 a 316 °C, que está justo por encima del punto de fusión de la soldadura), dan como resultado la formación mínima de vapores de plomo. La exposición principal a las partículas de plomo/estaño se produce durante las actividades de eliminación de escoria y mantenimiento del equipo, desde la agitación de la escoria en el crisol, la transferencia al recipiente de recuperación y la limpieza de los residuos de soldadura. Las partículas finas de plomo/estaño se forman durante la operación de eliminación de escoria y pueden liberarse en la sala de trabajo y la zona de respiración del operador de soldadura por ola. Se han ideado varias estrategias de control de ingeniería para minimizar estas posibles exposiciones a partículas de plomo, incluida la incorporación de ventilación de escape local al recipiente de recuperación (consulte la figura 3), el uso de aspiradoras HEPA para la limpieza de residuos y conductos de escape flexibles con brazos articulados para posicionar ventilación en la olla caliente durante el desescoriado. Debe prohibirse el uso de escobas o cepillos para barrer residuos de soldadura. También se deben exigir prácticas estrictas de limpieza e higiene personal. Durante las operaciones de mantenimiento del equipo de soldadura por ola (que se realizan semanalmente, mensualmente, trimestralmente y anualmente), varios componentes de la olla caliente se limpian dentro del equipo o se retiran y limpian en una campana con escape local. Estas operaciones de limpieza pueden implicar el raspado físico o la limpieza mecánica (con un taladro eléctrico y un accesorio de cepillo de alambre) de la bomba de soldadura y los deflectores. Se generan altos niveles de partículas de plomo durante el proceso de limpieza mecánica, y el proceso debe realizarse en un recinto con escape local.

Figura 3. Carro de escoria con cubierta de vacío

Inspección, retoque y prueba

Las funciones de inspección visual y retoque se llevan a cabo después de la soldadura por ola e implican el uso de lentes de aumento/luces de trabajo para una inspección fina y retoque de imperfecciones. La función de retoque puede implicar el uso de un soldadura de barra soldador de mano y soldadura con núcleo de colofonia o aplicar con brocha una pequeña cantidad de fundente líquido y soldadura de alambre de plomo/estaño. Los vapores visibles de la soldadura con varilla involucran productos de descomposición del fundente. Pequeñas cantidades de cordón de soldadura de plomo/estaño que no se adhirieron a la junta de soldadura pueden presentar un problema de limpieza e higiene personal. Debe proporcionarse un ventilador adyacente a la estación de trabajo para la ventilación de dilución general lejos de la zona de respiración del operador o un sistema de extracción de humos más sofisticado que capture los productos de descomposición en la punta del soldador o junto a la operación. Luego, los humos se envían a un sistema de escape depurador de aire que incorpora filtración HEPA para partículas y adsorción de gas de carbón activado para los aldehídos alifáticos y los gases de ácido clorhídrico. La eficacia de estos sistemas de escape de soldadura depende en gran medida de las velocidades de captura, la proximidad al punto de generación de humos y la ausencia de corrientes cruzadas en la superficie de trabajo. La prueba eléctrica de la PCB completa requiere equipo y software de prueba especializados.

Reelaboración y reparación

En función de los resultados de las pruebas de la placa, las placas defectuosas se evalúan en busca de fallas de componentes específicos y se reemplazan. Esta reelaboración de las placas puede implicar soldadura con electrodos. Si es necesario reemplazar los componentes principales de la placa de circuito impreso, como el microprocesador, olla de soldadura de reelaboración se utiliza para sumergir la parte de la placa que aloja el componente defectuoso o la junta en un pequeño crisol de soldadura, retirar el componente y luego insertar un nuevo componente funcional en la placa. Si el componente es más pequeño o más fácil de quitar, un aspiradora de aire Se emplea un sistema que utiliza aire caliente para calentar la junta de soldadura y vacío para eliminar la soldadura. El crisol de soldadura de reelaboración está alojado dentro de un recinto con escape local que proporciona suficiente velocidad de escape para capturar los productos de descomposición del fundente que se forman cuando la soldadura líquida se cepilla en la placa y se establece el contacto de la soldadura. Esta olla también forma escoria y requiere equipos y procedimientos de eliminación de escoria (en una escala mucho menor). El sistema de vacío de aire no requiere estar alojado dentro de un recinto, pero la soldadura de plomo/estaño extraída debe manejarse como un desecho peligroso y recuperarse/reciclarse.

Operaciones de apoyo—limpieza de esténciles

El primer paso en el proceso de ensamblaje de la placa de circuito impreso involucró el uso de una plantilla para proporcionar el patrón de las ubicaciones de unión para pasar la soldadura en pasta de plomo/estaño. Por lo general, las aberturas de la plantilla comienzan a obstruirse y los residuos de pasta de soldadura de plomo/estaño deben eliminarse cada turno. Por lo general, se realiza una limpieza previa en la impresora de pantalla para capturar la contaminación grave en el tablero, limpiando la superficie del tablero con una mezcla de alcohol diluido y toallitas desechables. Para eliminar completamente los residuos restantes, se requiere un proceso de limpieza en húmedo. En un sistema similar a un lavaplatos grande, se usa agua caliente (57 °C) y una solución química de aminas alifáticas diluidas (monoetanolamina) para eliminar químicamente la soldadura en pasta del esténcil. Cantidades significativas de soldadura de plomo/estaño se lavan de la placa y se depositan en la cámara de lavado o en solución en el efluente de agua. Este efluente requiere filtración o eliminación química de plomo y ajuste de pH para las aminas alifáticas corrosivas (utilizando ácido clorhídrico). Los limpiadores de esténciles de sistema cerrado más nuevos utilizan la misma solución de lavado hasta que se gasta. La solución se transfiere a una unidad de destilación y los volátiles se eliminan por destilación hasta que se forma un residuo semilíquido. Este residuo luego se maneja como un desecho peligroso contaminado con plomo/estaño.

Proceso de ensamblaje de computadoras

Una vez ensamblada la placa de circuito impreso final, se transfiere a la operación de ensamblaje de sistemas para su incorporación en el producto informático final. Esta operación suele requerir mucha mano de obra, y las piezas componentes que se van a montar se suministran a las estaciones de trabajo individuales en carros de preparación a lo largo de la línea de montaje mecanizada. Los principales peligros para la salud y la seguridad se relacionan con el movimiento y la puesta en escena de los materiales (carretillas elevadoras, elevación manual), las implicaciones ergonómicas del proceso de montaje (rango de movimiento, fuerza de inserción necesaria para "fijar" los componentes, instalación de tornillos y conectores) y el embalaje final. , envoltura retráctil y envío. Un proceso típico de ensamblaje de una computadora involucra:

• preparación del chasis/carcasa

• Inserción de PCB (placa madre e hija)

• Inserción del componente principal (unidad de disquete, disco duro, fuente de alimentación, unidad de CD-ROM)

• ensamblaje de pantalla (solo portátiles)

• inserción de mouse y teclado (solo portátiles)

• cableado, conectores y parlantes

• montaje de la cubierta superior

• descarga de software

• test

• rehacer

• carga de la batería (solo portátiles) y embalaje

• envoltura retráctil y envío.

Los únicos productos químicos que se pueden usar en el proceso de ensamblaje implican la limpieza final de la carcasa o el monitor de la computadora. Por lo general, se utiliza una solución diluida de alcohol isopropílico y agua o una mezcla comercial de limpiadores (p. ej., Simple Green, una solución diluida de butilcelosolve y agua).

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