Печатные монтажные платы

Печатные платы (PWB) представляют собой взаимосвязанную электрическую структуру и физическую структуру, которые скрепляют различные электронные компоненты печатной платы. Основные категории печатных плат: односторонние, двусторонние, многослойные и гибкие. Требования к сложности и размещению все более плотных и меньших плат требуют, чтобы обе стороны платы были покрыты нижележащими схемами. Односторонние платы удовлетворяли требованиям первых калькуляторов и простых бытовых электронных устройств, но портативным ноутбукам, персональным цифровым помощникам и персональным музыкальным системам требовались двусторонние и многослойные печатные платы. Обработка рисунка печатных плат — это, по сути, фотолитографический процесс, который включает выборочное нанесение и удаление слоев материалов на диэлектрическую подложку, которая действует как электрическая «проводка», которая вытравливается или наносится на печатную плату.

Многослойные платы содержат два или более куска диэлектрического материала со схемой, которые уложены друг на друга и соединены вместе. Электрические соединения устанавливаются от одной стороны к другой и к схеме внутреннего слоя с помощью просверленных отверстий, которые впоследствии покрыты медью. Чаще всего в качестве диэлектрической подложки используются листы из стекловолокна (ламинат из эпоксидной смолы/стекловолокна). Другими материалами являются стекло (с полиимидными, тефлоновыми или триазиновыми смолами) и бумага, покрытая фенольной смолой. В Соединенных Штатах ламинированные плиты классифицируются на основе их огнетушащих свойств; свойства сверления, штамповки и механической обработки; свойства влагопоглощения; химическая и термостойкость; и механическая прочность (Sober 1995). FR-4 (подложка из эпоксидной смолы и стеклоткани) широко используется в высокотехнологичных приложениях.

Фактический процесс PWB включает в себя множество стадий и широкий спектр химических агентов. Таблица 1 иллюстрирует типичный многоуровневый процесс и проблемы EHS, связанные с этим процессом. Основное различие между односторонней и двусторонней платой заключается в том, что односторонняя плата начинается с сырья, покрытого медью только с одной стороны, и пропускает этап химического меднения. Стандартная двусторонняя плата имеет паяльную маску поверх голой меди и покрыта металлом через отверстия; на плате есть позолоченные контакты и легенда компонентов. Большинство печатных плат представляют собой многослойные двухсторонние платы с внутренними слоями, которые были изготовлены и зажаты внутри пакета ламината, а затем обработаны почти так же, как двухслойная плата.

Таблица 1. Процесс PWB: вопросы охраны окружающей среды, здоровья и безопасности

Cl₂ = газообразный хлор; CO = монооксид углерода; CuSO₄ = сульфат меди; ЧАС₂O₂ = перекись водорода; H₂SO₄ = серная кислота; ЧАС₃PO₄ = фосфорная кислота; HBR = бромистоводородная кислота; HCl = соляная кислота; HNO₃ = азотная кислота; К₂CO₃ = карбонат калия; КМНО₄ = перманганат калия; нет данных₃PO₄ = фосфат натрия; Северная Каролина₄Cl = хлорид аммония; Северная Каролина₄ОН = гидроксид аммония; NiSO₄ = сульфат никеля; Pb = свинец; Sn = олово; SnCl₂ = хлорид двухвалентного олова; УФ = ультрафиолет; ЛОС = летучие органические соединения.

Сборка печатных плат

Сборка печатной платы (ПП) включает жесткое крепление электронных компонентов к печатной плате с помощью свинцово-оловянного припоя (в машине для пайки волной припоя или наносится в виде пасты, а затем оплавляется в низкотемпературной печи) или эпоксидных смол ( отверждение в низкотемпературной печи). Базовая печатная плата (односторонняя, двусторонняя, многослойная или гибкая) будет определять плотность компонентов, которые можно прикрепить. Многочисленные проблемы процесса и надежности составляют основу для выбора процессов сборки печатных плат, которые будут использоваться. Основными технологическими процессами являются: технология тотального поверхностного монтажа (SMT), смешанная технология (включает как SMT, так и металлизированное сквозное отверстие (PTH)) и нижнее крепление.

Как правило, на современных предприятиях по сборке электроники / компьютеров используется смешанная технология, при которой некоторые компоненты монтируются на поверхности, а другие разъемы / компоненты припаиваются с использованием технологии сквозного отверстия или пайки оплавлением. Ниже обсуждается «типичный» смешанный технологический процесс, в котором используется процесс поверхностного монтажа, включающий приклеивание, пайку волной припоя и пайку оплавлением. При использовании смешанной технологии иногда можно оплавить компоненты поверхностного монтажа (SMC) на верхней стороне двусторонней платы и припаять SMC волной припоя на нижней стороне. Такой процесс особенно полезен, когда технологии поверхностного монтажа и сквозного монтажа должны сочетаться на одной плате, что является нормой в современном производстве электроники. Первым шагом является монтаж SMC на верхней стороне платы с использованием процесса пайки оплавлением. Далее вставляются сквозные компоненты. Затем плата переворачивается, и нижняя сторона SMC приклеивается к плате. Завершающим этапом является пайка волной припоя как сквозных компонентов, так и нижних SMC.

Основные технологические этапы смешанной технологии включают в себя:

• предварительная и последующая уборка

• нанесение паяльной пасты и клея (трафаретная печать и размещение (SMT и PTH))

• вставка компонентов

• отверждение клея и оплавление припоя

• флюсование (PTH)

• пайка волной припоя (PTH)

• осмотр и доработка

• Тестирование

• переделка и ремонт

• вспомогательные операции — очистка трафарета.

Ниже приводится краткое обсуждение важных последствий для окружающей среды, здоровья и безопасности каждого этапа процесса.

Предварительная и последующая очистка

Коммерческие ПП обычно приобретаются у поставщика ПП и предварительно очищаются раствором деионизированной (ДИ) воды для удаления всех поверхностных загрязнений. До возникновения опасений по поводу истощения стратосферного озонового слоя производители электронных устройств использовали разрушающие озоновый слой вещества, такие как хлорфторуглерод (ХФУ), в качестве окончательной очистки или даже предварительной очистки. В конце процесса сборки печатной платы типичным было использование операции «обезжиривания паром» хлорфторуглерода для удаления остатков операции пайки флюсом/волной припоя. Опять же, из-за опасений по поводу разрушения озонового слоя и жесткого нормативного контроля за производством фреонов, были внесены изменения в процесс, которые позволили полным сборкам печатных плат не очищать очистку или использовать только очистку деионизированной водой.

Нанесение паяльной пасты и клея (трафаретная печать и размещение) и вставка компонентов

Нанесение свинцово-оловянной припойной пасты на поверхность печатной платы позволяет прикрепить компонент для поверхностного монтажа к печатной плате и является ключевым моментом в процессе поверхностного монтажа. Материал припоя действует как механическое соединение для электрической и тепловой проводимости, а также как покрытие для защиты поверхности и повышения способности к пайке. Паяльная паста примерно на 70–90 % состоит из нелетучих веществ (в пересчете на массу или массу на объем):

• свинцово-оловянный припой

• смесь модифицированных смол (смоляные кислоты или слабоактивированная канифоль)

• активаторы (в случае «нечистых» продуктов – смеси гидрогалогенидов аминов и кислот или только карбоновые кислоты).

Растворители (летучие вещества) составляют оставшуюся часть продукта (обычно это смесь спирта и гликолевого эфира, представляющая собой запатентованную смесь).

Паяльная паста печатается через трафарет, который представляет собой точный образец рисунка поверхности, который должен быть нанесен на поверхность печатной платы. Паяльная паста проталкивается через отверстия в трафарете на контактные площадки на печатной плате с помощью ракеля, который медленно перемещается по трафарету. Затем трафарет снимается, оставляя остатки пасты на соответствующих площадках на плате. Затем компоненты вставляются в печатную плату. Основные опасности EHS связаны с ведением домашнего хозяйства и личной гигиеной операторов, которые наносят паяльную пасту на поверхность трафарета, очищают ракель и очищают трафареты. Концентрация свинца в припое и склонность высохшей паяльной пасты прилипать к коже и рабочим поверхностям оборудования/помещений требуют использования защитных перчаток, тщательной очистки рабочих поверхностей, безопасного удаления загрязненных чистящих материалов ( обращение с окружающей средой) и строгое соблюдение личной гигиены операторами (например, мытье рук с мылом перед едой, питьем или нанесением косметических средств). Уровни воздействия в воздухе, как правило, ниже предела обнаружения свинца, и при надлежащем ведении домашнего хозяйства/личной гигиене показатели содержания свинца в крови находятся на фоновом уровне.

Нанесение клея включает в себя автоматическое нанесение небольших количеств эпоксидной смолы (обычно это смесь бисфенола А и эпихлоргидрина) на поверхность печатной платы, а затем «подбор и размещение» компонента и вставку его через эпоксидную смолу в печатную плату. Опасности EHS, в первую очередь, связаны с механическими опасностями, связанными с безопасностью устройств, работающих по принципу «подбери и помести», из-за их автоматизированных механических узлов, перемещения компонентов в задней части устройств и возможности серьезной травмы, если не используются соответствующие ограждения, световые завесы и аппаратные блокировки. настоящее время.

Адгезионное отверждение и оплавление припоем

Компоненты, которые были прикреплены с помощью трафаретной печати или нанесения клея, затем транспортируются по механическому конвейеру с фиксированной высотой в встроенную печь оплавления, которая «поджигает» припой путем оплавления паяльной пасты при температуре приблизительно от 200 до 400°C. Компоненты, которые были прикреплены эпоксидным клеем, также проходят через печь, расположенную ниже линии оплавления припоя и обычно работающую при температуре от 130 до 160°С.^oC. Компоненты-растворители паяльной пасты и эпоксидной смолы удаляются во время процесса в печи, но компонент свинец/олово не испаряется. В вытяжном канале печи оплавления будет накапливаться осадок в виде паутины, и для предотвращения этого можно использовать металлический сетчатый фильтр. PWB могут иногда застревать в конвейерной системе и перегреваться в печи, вызывая неприятные запахи.

Флюс

Для образования надежного паяного соединения на поверхности печатной платы и на выводах компонента они должны быть свободны от окисления и должны оставаться таковыми даже при повышенных температурах, используемых при пайке. Кроме того, расплавленный припой должен смачивать поверхности соединяемых металлов. Это означает, что флюс для припоя должен вступать в реакцию с оксидами металлов и удалять их с соединяемых поверхностей, а также предотвращать повторное окисление очищенных поверхностей. Также требуется, чтобы остатки не вызывали коррозии или легко удалялись. Флюсы для пайки электронного оборудования делятся на три широкие категории, широко известные как флюсы на основе канифоли, органические или водорастворимые флюсы и синтетические флюсы, удаляемые растворителем. Более новые флюсы с низким содержанием твердых частиц «без очистки» или флюсы с нелетучими органическими соединениями (NVOC) относятся к средней категории.

Флюсы на основе канифоли

Флюсы на основе канифоли являются наиболее часто используемыми флюсами в электронной промышленности. аэрозольный флюс or пенный флюс. Флюс может находиться либо внутри оборудования для пайки волной припоя, либо в виде отдельного блока, расположенного на входе в блок. В качестве основы флюсов на основе канифоли используется натуральная канифоль, или канифоль, полупрозрачная канифоль янтарного цвета, получаемая после перегонки скипидара из живицы и канальной смолы сосен. Смола собирается, нагревается и перегоняется, при этом удаляются любые твердые частицы, в результате чего получается очищенная форма натурального продукта. Это однородный материал с одной температурой плавления.

Колофония представляет собой смесь примерно 90% смоляной кислоты, которая в основном представляет собой абиетиновую кислоту (нерастворимую в воде органическую кислоту), с 10% нейтральных материалов, таких как производные стильбена и различные углеводороды. На рис. 1 представлена ​​химическая структура абиетиновой и пимаровой кислот.

Рисунок 1. Абиетиновая и пимаровая кислоты

Активным компонентом является абиетиновая кислота, которая при температуре пайки химически активна и атакует оксид меди на поверхности ПП, образуя абиетин меди. Флюсы на основе канифоли состоят из трех компонентов: растворителя или носителя, канифоли и активатора. Растворитель просто действует как транспортное средство для флюса. Чтобы быть эффективной, канифоль должна быть нанесена на доску в жидком состоянии. Это достигается путем растворения канифоли и активатора в системе растворителей, обычно изопропиловом спирте (IPA) или многокомпонентных смесях спиртов (IPA, метаноле или этаноле). Затем флюс либо вспенивается на нижнюю поверхность печатной платы путем добавления воздуха или азота, либо распыляется в смеси с низким содержанием твердых частиц, которая имеет более высокое содержание растворителя. Эти компоненты растворителя имеют разную скорость испарения, и в смесь флюса необходимо добавлять разбавитель, чтобы сохранить состав флюса. Основными категориями флюсов на основе канифоли являются: слабоактивные канифоли (RMA), которые являются типичными используемыми флюсами, к которым добавляется мягкий активатор; и канифоль активная (РА), к которому добавлен более агрессивный активатор.

Основной опасностью EHS всех флюсов на основе канифоли является спиртовая основа растворителя. Угрозы безопасности связаны с воспламеняемостью при хранении и использовании, классификацией и обращением с опасными отходами, выбросами в атмосферу и системами очистки, необходимыми для удаления ЛОС, и проблемами промышленной гигиены, связанными с вдыханием и воздействием на кожу (кожу). Каждый из этих пунктов требует отдельной стратегии контроля, обучения и подготовки сотрудников, а также разрешений/соблюдения нормативных требований (Ассоциация производителей электроники, телекоммуникаций и бизнес-оборудования, 1991 г.).

В процессе пайки волной припоя флюс нагревается до 183–399°C; продукты, образующиеся в воздухе, включают алифатические альдегиды, такие как формальдегид. Многие флюсы также содержат активатор гидрохлорида органического амина, который помогает очистить область пайки и выделяет соляную кислоту при нагревании. Другие газообразные компоненты включают бензол, толуол, стирол, фенол, хлорфенол и изопропиловый спирт. В дополнение к газообразным компонентам нагретого флюса образуется значительное количество частиц размером от 0.01 микрона до 1.0 микрона, известных как канифольные пары. Было обнаружено, что эти твердые частицы являются раздражителями дыхательных путей, а также респираторными сенсибилизаторами у чувствительных людей (Hausen, Krohn and Budianto 1990). В Соединенном Королевстве стандарты воздействия в воздухе требуют, чтобы уровни паров канифоли контролировались до минимально достижимых уровней (Health and Safety Commission 1992). Кроме того, Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH) установила отдельное пороговое предельное значение для продуктов пиролиза припоя на основе канифоли в размере 0.1 мг/мXNUMX.³, измеряемый как формальдегид (ACGIH 1994). Lead Industries Association, Inc. определяет ацетон, метиловый спирт, алифатические альдегиды (измеряемые как формальдегид), двуокись углерода, моноксид углерода, метан, этан, абиетиновую кислоту и родственные дитерпеновые кислоты как типичные продукты разложения при пайке канифольного сердечника (Lead Industries Association 1990). ).

Органические флюсы

Органические флюсы, иногда называемые промежуточными флюсами или водорастворимыми флюсами, представляют собой композиты, которые более активны, чем флюсы на основе канифоли, и менее агрессивны, чем кислотные флюсы, используемые в металлообрабатывающей промышленности. Общие активные соединения этого класса флюсов делятся на три группы:

• кислоты (например, стеариновая, глутаминовая, молочная, лимонная)

• галогены (например, гидрохлориды, бромиды, гидразин)

• амиды и амины (например, мочевина, триэтаноламин).

Эти материалы и другие части состава, такие как поверхностно-активные вещества, способствующие снижению поверхностного натяжения припоя, растворяют в полиэтиленгликоле, органических растворителях, воде или, как правило, в смеси нескольких из них. Органические флюсы следует считать коррозионно-активными, но их можно легко смыть горячей водой.

Синтетические активированные (АС) флюсы

В то время как флюсы на основе канифоли представляют собой твердые материалы, растворенные в растворителе, флюсы AS обычно представляют собой полностью жидкие составы (растворитель + флюс). Растворитель-носитель удаляется во время фазы предварительного нагрева при пайке волной припоя, оставляя влажный и маслянистый остаток на поверхности платы, который необходимо удалить сразу после пайки. Основным свойством флюсов AS является их способность удаляться с помощью подходящего растворителя, обычно на основе фторуглерода. С ограничениями на использование озоноразрушающих веществ, таких как фторуглероды (фреон TF, фреон TMS и т. д.), необходимость использования этих чистящих материалов резко ограничила использование этого класса флюсов.

Флюсы с низким содержанием твердых частиц «без очистки» или флюсы без летучих органических соединений

Необходимость отказа от очистки после пайки от агрессивных или липких остатков флюса фторуглеродными растворителями привела к широкому использованию нового класса флюсов. Эти флюсы аналогичны по активности флюсам RMA и имеют содержание твердых частиц примерно 15%. Содержание твердых частиц является мерой вязкости и равняется отношению флюса к растворителю. Чем ниже содержание твердых веществ, тем выше процент растворителя. Чем выше содержание твердых частиц, тем активнее флюс и тем больше вероятность того, что потребуется этап очистки после пайки. Флюс с низким содержанием твердых частиц (LSF) обычно используется в электронной промышленности и обычно не требует этапа последующей очистки. С точки зрения выбросов в окружающую среду, LSF устраняет необходимость в обезжиривании парами фторуглерода плат для пайки волной припоя, но благодаря более высокому содержанию растворителя они увеличивают количество испаряемых растворителей на спиртовой основе, что приводит к более высоким уровням летучих органических соединений. Уровни выбросов ЛОС в атмосферу строго контролируются в Соединенных Штатах и ​​во многих местах по всему миру. Эта ситуация была решена путем введения «нечистых» флюсов, которые основаны на воде (а не на основе растворителя), но содержат аналогичные активаторы и флюсовые канифоли. Основными активными ингредиентами являются дикарбоновые кислоты (от 2 до 3%). обычно глутаровая, янтарная и адипиновая кислоты. Поверхностно и ингибиторы коррозии (примерно 1%), в результате чего pH (кислотность) составляет от 3.0 до 3.5. Эти флюсы практически исключают выбросы летучих органических соединений в атмосферу и другие опасности для окружающей среды и окружающей среды, связанные с использованием флюсов на основе растворителей. Продукты разложения, обнаруженные во флюсах на основе канифоли, по-прежнему применимы, а низкий уровень pH требует, чтобы оборудование для работы с флюсами было кислотоустойчивым. Некоторые неподтвержденные данные указывают на потенциальные проблемы с кожей или дыхательными путями из-за высушенных слабокислых дикарбоновых кислот и ингибиторов коррозии, которые могут оседать на держателях плат, тележках и внутренних поверхностях оборудования для пайки волной припоя, использующего эти соединения. Кроме того, водная составляющая этих флюсов может не испариться должным образом до попадания в ванну с расплавленным припоем, что может привести к разбрызгиванию горячего припоя.

Волновая пайка

Добавление флюса к нижней поверхности печатной платы может быть выполнено либо с помощью флюса, расположенного внутри модуля пайки волной припоя, либо с помощью автономного устройства на входе в модуль пайки волной припоя. На рис. 2 схематично представлен стандартный модуль для пайки волной припоя с расположенным внутри флюсом. Любая конфигурация используется для вспенивания или распыления флюса на печатную плату.

Рис. 2. Схема устройства для пайки волной припоя

Прогревание

Перед пайкой флюсоносители должны быть выпарены. Это достигается за счет использования высокотемпературных подогревателей для отгонки жидких компонентов. Применяются два основных типа подогревателей: лучистые (горячий стержень) и объемные (горячий воздух). Лучистые нагреватели широко распространены в Соединенных Штатах и ​​представляют собой потенциальную возможность воспламенения избыточного флюса или растворителя или разложения печатной платы, если она окажется иммобилизованной под подогревателем. Местная вытяжная вентиляция предусмотрена на стороне флюса/подогревателя установки для пайки волной припоя для улавливания и отвода растворителя/флюса, испаряющегося во время этих операций.

паять

Припой (обычно 63 % олова и 37 % свинца) содержится в большом резервуаре, называемом паяльный горшок, и нагревается электрически, чтобы поддерживать припой в расплавленном состоянии. Нагреватели включают в себя мощный объемный нагреватель для начального плавления и меньший регулируемый источник тепла для термостатического контроля температуры.

Успешная пайка на уровне платы требует, чтобы конструкция припойного тигля и системы рециркуляционного насоса постоянно обеспечивали постоянную «волну» свежего припоя. При пайке чистый припой загрязняется окисленными соединениями свинца и олова, металлическими примесями и продуктами разложения флюса. Этот окалина образуется на поверхности расплавленного припоя, и чем больше образуется окалины, тем больше склонность к дополнительному образованию. Окалина вредна для процесса пайки и волны припоя. Если в баке образуется достаточное количество жидкости, она может попасть в рециркуляционный насос и вызвать истирание крыльчатки. Операторы пайки волной припоя должны удалять окалину волна в обычном режиме. В этом процессе оператор процеживает затвердевший шлак из расплавленного припоя и собирает остатки для утилизации/переработки. Процесс удаления окалины включает в себя то, что оператор физически открывает заднюю дверцу доступа (обычно в конфигурации «крыло залива») рядом с ванночкой для припоя и вручную вычерпывает горячий окалина. Во время этого процесса из горшка высвобождаются видимые излучения, которые сильно раздражают глаза, нос и горло оператора. Оператор должен носить термоперчатки, фартук, защитные очки и защитную маску, а также средства защиты органов дыхания (от частиц свинца/олова, агрессивных газов (HCl) и алифатического альдегида (формальдегида)). Местная вытяжная вентиляция обеспечивается изнутри установки для пайки волной припоя, но припойная ванночка механически выдвигается из основного корпуса, чтобы обеспечить оператору прямой доступ к обеим сторонам горячей ванны. После извлечения местный вытяжной канал, установленный в шкафу, становится неэффективным для удаления высвободившихся материалов. Основными угрозами для здоровья и безопасности являются: термические ожоги от горячего припоя, попадание в дыхательные пути указанных выше материалов, травмы спины при работе с тяжелыми слитками припоя и барабанами для шлака, а также воздействие остатков свинцового/оловянного припоя/мелкодисперсных частиц во время работ по техническому обслуживанию.

Во время фактического процесса пайки дверцы доступа закрыты, а внутренняя часть установки для пайки волной припоя находится под отрицательным давлением из-за местной вытяжной вентиляции, предусмотренной на сторонах волны для флюса и припоя. Эта вентиляция и рабочая температура припойного тигля (обычно от 302 до 316°C, что чуть выше точки плавления припоя) приводят к минимальному образованию паров свинца. Основное воздействие частиц свинца/олова происходит во время операций по удалению окалины и технического обслуживания оборудования, при перемешивании окалины в ванне, переносе в емкость для регенерации и очистке от остатков припоя. Мелкие частицы свинца/олова образуются во время операции удаления окалины и могут попасть в рабочее помещение и зону дыхания оператора пайки волной припоя. Для сведения к минимуму потенциального воздействия частиц свинца были разработаны различные стратегии инженерного контроля, в том числе включение местной вытяжной вентиляции в резервуар для регенерации (см. вентиляция в горячем котле во время удаления окалины. Использование веников или щеток для подметания остатков припоя должно быть запрещено. Необходимо также соблюдать строгие правила ведения домашнего хозяйства и личной гигиены. Во время операций по техническому обслуживанию оборудования для пайки волной припоя (которые проводятся еженедельно, ежемесячно, ежеквартально и ежегодно) различные компоненты горячего тигля либо очищаются внутри оборудования, либо удаляются и очищаются в локальном вытяжном шкафу. Эти операции по очистке могут включать физическое соскабливание или механическую очистку (с использованием электродрели и проволочной щетки) насоса для припоя и отражателей. В процессе механической очистки образуются высокие уровни частиц свинца, и этот процесс должен выполняться в помещении с локальной вытяжкой.

Рис. 3. Тележка для окалины с вакуумной крышкой

Осмотр, доработка и тестирование

Функции визуального осмотра и подкраски проводятся после пайки волной припоя и включают использование увеличительных линз/проблесковых ламп для тонкой проверки и подкраски дефектов. Функция подкраски может включать использование припой ручной паяльник и припой с канифольным сердечником или нанесение щеткой небольшого количества жидкого флюса и припоя из свинцово-оловянной проволоки. В видимых испарениях от пайки стержнем присутствуют продукты распада флюса. Небольшие количества шариков свинцово-оловянного припоя, которые не прилипли к паяному соединению, могут создавать проблемы при ведении хозяйства и личной гигиене. Должен быть предусмотрен либо примыкающий к рабочему месту вентилятор для общей проветривания вдали от зоны дыхания оператора, либо более совершенная система отвода дыма, улавливающая продукты распада на жало паяльника или рядом с рабочим местом. Затем дым направляется в выхлопную систему воздушного скруббера, которая включает фильтрацию HEPA для твердых частиц и адсорбцию газа активированным углем для алифатических альдегидов и газообразных соляных кислот. Эффективность этих паяльных вытяжных систем сильно зависит от скорости улавливания, близости к месту образования дыма и отсутствия поперечной тяги на рабочей поверхности. Электрические испытания готовой печатной платы требуют специального испытательного оборудования и программного обеспечения.

Переделка и ремонт

По результатам тестирования плат дефектные платы оцениваются на наличие отказов определенных компонентов и заменяются. Эта доработка плат может включать пайку палочкой. Если первичные компоненты на печатной плате, такие как микропроцессор, нуждаются в замене, переделка припоя используется для погружения той части платы, на которой находится неисправный компонент или соединение, в небольшой припой, извлечения компонента и последующей установки нового функционального компонента обратно на плату. Если компонент меньше или легче удаляется, воздушный вакуум применяется система, использующая горячий воздух для нагрева паяного соединения и вакуум для удаления припоя. Резервуар для ремонтного припоя размещен внутри кожуха с локальной вентиляцией, обеспечивающей достаточную скорость истечения для улавливания продуктов разложения флюса, образующихся при нанесении жидкого припоя на плату и установлении контакта с припоем. Этот горшок также образует окалина и требует оборудования и процедур для удаления окалины (в гораздо меньших масштабах). Воздушно-вакуумная система не требует размещения в корпусе, но удаленный свинцово-оловянный припой следует утилизировать как опасные отходы и утилизировать/перерабатывать.

Вспомогательные операции — очистка трафаретов

Первый шаг в процессе сборки печатной платы заключался в использовании трафарета для создания рисунка мест соединения для пасты свинцово-оловянного припоя. Как правило, отверстия трафарета начинают засоряться, и остатки свинцово-оловянной припойной пасты приходится удалять каждую смену. Предварительная очистка обычно выполняется на трафаретном принтере, чтобы уловить сильное загрязнение на доске, путем протирания поверхности доски разбавленной спиртовой смесью и одноразовыми салфетками. Для полного удаления оставшихся остатков требуется процесс влажной уборки. В системе, похожей на большую посудомоечную машину, для химического удаления паяльной пасты с трафарета используется горячая вода (57°C) и химический раствор разбавленных алифатических аминов (моноэтаноламин). Значительное количество свинцово-оловянного припоя смывается с платы и либо осаждается в промывочной камере, либо растворяется в сточных водах. Эти стоки требуют фильтрации или химического удаления свинца, а также регулировки pH для коррозионно-активных алифатических аминов (с использованием соляной кислоты). В более новых очистителях трафаретов с закрытой системой используется один и тот же моющий раствор, пока он не будет израсходован. Раствор переносят в перегонную установку и отгоняют летучие вещества до образования полужидкого остатка. Затем с этим остатком обращаются как с опасными отходами, загрязненными свинцом/оловом.

Процесс сборки компьютера

После того, как окончательная печатная плата собрана, она передается на операцию сборки системы для включения в конечный компьютерный продукт. Эта операция, как правило, очень трудоемка, поскольку собираемые детали доставляются на отдельные рабочие места на направляющих тележках вдоль механизированной сборочной линии. Основные опасности для здоровья и безопасности связаны с перемещением и размещением материалов (вилочные погрузчики, ручной подъем), эргономическими последствиями процесса сборки (диапазон движения, усилие вставки, необходимое для «установки» компонентов, установка винтов и соединителей) и окончательной упаковкой. , термоусадочная упаковка и доставка. Типичный процесс сборки компьютера включает в себя:

• подготовка шасси/кейса

• Вставка печатной платы (материнской и дочерней плат)

• вставка основного компонента (дисковода, жесткого диска, блока питания, дисковода компакт-дисков)

• дисплей в сборе (только портативные)

• вставка мыши и клавиатуры (только портативные компьютеры)

• кабели, разъемы и динамики

• верхняя крышка в сборе

• загрузка программного обеспечения

• тестXNUMX

• переделывать

• зарядка аккумулятора (только портативные) и упаковка

• термоусадочная упаковка и доставка.

Единственные химические вещества, которые могут использоваться в процессе сборки, связаны с окончательной очисткой корпуса компьютера или монитора. Обычно используется разбавленный раствор изопропилового спирта и воды или коммерчески доступная смесь очистителей (например, Simple Green — разбавленный бутилцеллозольв и водный раствор).

Назад