Ražošanas inženieri un kvalitātes vadītāji ražošanas telpās bieži saskaras ar nomāktām ražas problēmām. Šīs atkārtotās problēmas parasti rodas no neredzamā virsmas piesārņojuma un sliktas līmes saķeres. Šādi pastāvīgi defekti liek inženieru komandām izdarīt kritisku ražošanas izvēli. Viņiem ir jāizlemj starp tradicionālo mitro mazgāšanu vai uzlabotu sausās virsmas apstrādi.
Abas metodes veiksmīgi noņem piesārņotājus no komponentu virsmām. Tomēr tie darbojas pēc pilnīgi citiem fiziskiem principiem. Tie ir vērsti uz dažādiem atlieku veidiem, un tiem ir nepieciešami pilnīgi unikāli iekārtu iestatījumi. Nepareizas metodes izvēle neizbēgami noved pie neatbilstošas virsmas sagatavošanas. Šī kļūme bieži izraisa sekojošu pārklājuma atslāņošanos vai katastrofālu savienojuma kļūmi.
Alternatīvi, nepareiza faktisko ražošanas prasību novērtēšana rada nevajadzīgus kapitāla izdevumus un neatgriezeniskus komponentu bojājumus. Šajā visaptverošajā rokasgrāmatā ir izpētīts, kā jūs varat efektīvi novērtēt katru tehnoloģiju. Jūs uzzināsiet par mitrās un sausās apstrādes pamatmehānismiem. Mēs arī izklāstām, kā pielāgot pareizo instrumentu jūsu precīzajai piesārņojuma skalai, palīdzot jums īstenot perfektu sagatavošanās posmu jūsu līnijai.
Mehānisms: Ultraskaņas tīrīšana balstās uz fizisko kavitāciju šķidrā šķīdinātājā; plazmas tīrīšana izmanto jonizētu gāzi sausā, ķīmiskā/fizikālā reakcijā.
Piesārņojuma skala: Ultraskaņa ir paredzēta lielapjoma, makroskopiskai noņemšanai (smagās eļļas, skaidas, plūsma). Plazma ir paredzēta mikroskopiskai, molekulārā līmeņa tīrīšanai un virsmas aktivizēšanai.
Materiāla jutība: Ultraskaņas procesi apdraud trauslās mikroelektronikas fiziskus bojājumus kavitācijas spēku un šķidruma iesprūšanas dēļ, savukārt plazma piedāvā saudzējošu alternatīvu bez atliekām.
Hibrīdā realitāte: tās bieži vien papildina, nevis izslēdz viena otru — ultraskaņa sākotnējai lielapjoma mazgāšanai, plazma galīgai precīzai sagatavošanai.
Ultraskaņas sistēmas pilnībā balstās uz šķidruma šķidruma dinamiku. Mēs ievietojam detaļas smagā tvertnē, kas piepildīta ar ūdeni vai specializētiem ķīmiskiem šķīdinātājiem. Pārveidotāji, kas atrodas apakšā, rada augstas frekvences skaņas viļņus. Šie skaņas viļņi ātri pārvietojas pa šķidro vidi. Tie rada pārmaiņus augsta un zema spiediena ciklus visā vannā.
Zema spiediena ciklos šķīdinātājā veidojas mikroskopiski vakuuma burbuļi. Šo specifisko fizisko procesu sauc par kavitāciju. Kad notiek augstspiediena cikls, šie burbuļi vardarbīgi sabrūk. Pēkšņs sabrukums atbrīvo intensīvu, lokalizētu enerģiju. Tas rada spēcīgu mehānisku beršanas darbību pa iegremdēto virsmu. Šī mikroskopiskā beršana fiziski izspiež smagās daļiņas. Tas noplēš no materiāla biezus gružus. Mitrais process īpaši labi darbojas izturīgām daļām ar dziļiem aklo caurumiem.
Sausas virsmas sagatavošana darbojas pilnīgi bez šķidrumiem. Tas izmanto noslēgtu vakuuma kameru un apstrādā gāzes, piemēram, argonu vai skābekli. Mēs izmantojam radiofrekvences (RF) enerģiju tieši šīm gāzēm. Intensīvā enerģija uzbudina gāzes molekulas. Tie atdala elektronus un nonāk ļoti reaktīvā stāvoklī. Šis stāvoklis satur aktīvos jonus, brīvos elektronus un UV starojumu.
Šī ļoti reaģējošā vide attīra komponentu virsmas, izmantojot spēcīgu divkāršu darbību. Pirmkārt, notiek ķīmiska reakcija. Skābekļa gāze oksidē organiskos atlikumus uz virsmas. Tas pārvērš šīs neredzamās plēves gaistošā oglekļa dioksīdā un ūdens tvaikos. Pēc tam vakuuma sūknis droši izņem šos blakusproduktus no kameras.
Otrkārt, tā veic precīzu fizisko ablāciju. Argona joni viegli bombardē substrāta virsmu. Šī fiziskā bombardēšana nozarē ir pazīstama kā izsmidzināšana. Tas maigi izsit mikroskopiskos neorganiskos piesārņotājus, nesabojājot pamatmateriālu.
Turklāt šis sausais process piedāvā unikālu ražošanas priekšrocību, ko sauc par virsmas aktivizēšanu. Jonizētā gāze īslaicīgi palielina substrāta virsmas enerģiju. Tas pārtrauc esošās molekulārās saites un piesaista reaktīvās skābekļa grupas. Šī transformācija ievērojami uzlabo šķidruma mitrināmību. Līmes, tintes un pārklājumi vienmērīgi izkliedējas un cieši pielīp pie aktivētās virsmas.
Jums rūpīgi jānovērtē piesārņojuma biezums. Šis novērtējums nosaka katras tehnoloģijas stingrās robežas. Makroskopiskiem gružiem ir nepieciešams smags mehānisks spēks, lai to izkustinātu. Molekulārais piesārņojums prasa precīzu ķīmisko precizitāti. Mitrās un sausās metodes kalpo pilnīgi dažādiem šī piesārņojuma spektra galiem.
Slapjā kavitācija ir izcila smagas rūpnieciskās celšanas gadījumā. Šī metode ir jānovērtē, mērķējot uz biezu, makroskopisku smērvielu. Tas efektīvi noņem noturīgas apstrādes eļļas un irdenas metāla skaidas. Tas arī atdala smago lodēšanas plūsmu no izturīgiem mehāniskiem mezgliem.
Jūsu veiksmes kritēriji šeit ir stingri vizuāli. Jūs vēlaties vizuāli tīras detaļas. Pēc izņemšanas no šķidruma tvertnes un žāvēšanas tie izskatās pilnīgi nevainojami. Tagad tie ir pilnībā gatavi vispārējai montāžai vai pamata piegādes iepakojumam. Tomēr vizuāli tīrs nenozīmē ķīmiski tīrs.
Absolūtai mikroskopiskai tīrībai nepieciešama sausa jonizācija. Novērtējiet šo precizitātes metodi, mērķējot uz neredzamām, nanomēroga organiskajām plēvēm. Tas ļoti efektīvi noņem īpaši plānus oksidācijas slāņus. Tas arī noņem noturīgos silikona veidņu atbrīvošanas līdzekļus, kas palikuši no plastmasas iesmidzināšanas formēšanas.
Jūsu veiksmes kritēriji mainās no vizuāliem uz ķīmiskiem. Nepieciešamas ķīmiski neskartas virsmas. Šīm virsmām jābūt nevainojami sagatavotām jutīgai molekulārajai saitei. Tas ietver aviācijas un kosmosa līmeņu, īpaši smalku stiepļu savienojumu vai specializētu optisko pārklājumu uzklāšanu.
Ir kāds kritisks ierobežojums, kas jāatzīmē. Šis process nevar noņemt biezas, beztaras eļļas. Ja vakuuma kamerā ievietojat stipri ieeļļotu daļu, process neizdodas. Intensīvā enerģija vienkārši savienos biezo eļļu. Tas pastāvīgi izcep smērvielu uz komponenta virsmas. Jums iepriekš fiziski jāizņem beztaras šķidrumi.
Piesārņotāju noņemšanas salīdzinājums
Procesa veids |
Piesārņojuma mērķis |
Piesārņojuma skala |
Primārais mehānisms |
Virsmas aktivizēšana |
|---|---|---|---|---|
Ultraskaņas mazgāšana |
Bieza smērviela, metāla skaidas, spēcīga plūsma |
Makroskopisks (mikroni līdz milimetriem) |
Fiziskās kavitācijas iebrukumi |
Nē |
Sausā jonizācija |
Nanoorganiskās vielas, oksidēšana, pelējuma atbrīvošanās |
Mikroskopisks (nanometri) |
Ķīmiskā oksidēšana un fiziskā izsmidzināšana |
Jā |
Iespiedshēmas plates (PCB) rada ļoti unikālu ražošanas dilemmu. Šķidruma ievadīšana rada nopietnus uzticamības riskus sarežģītai elektronikai. Mūsdienu dēļiem ir mazi caurumi un neticami blīvs atstarpes starp komponentiem. Iegremdējot mazgāšanas tvertnē, mitrums viegli nokļūst šajās mikroskopiskajās spraugās. Nepilnīga žāvēšana vēlāk noved pie katastrofālām lauka atteicēm. Ieslodzīts šķidrums izraisa dendrīta augšanu, elektrisko īssavienojumu vai sprādzienbīstamu gāzu izdalīšanos turpmāko siltuma ciklos.
Vēsturiski ražotāji izmantoja mitru kavitāciju vispārējai plūsmas noņemšanai. Tomēr agresīvi kavitācijas spēki rada nopietnu mehānisku stresu mūsdienu mezgliem. Vardarbīgi burbuļu sabrukumi var viegli salauzt trauslas mikroelektromehāniskās sistēmas (MEMS), piemēram, žiroskopus. Tie nopietni bojā jutīgās integrālās shēmas (IC) paketes. Tie arī nostiprina smalkas alumīnija stieples saites. Šo mehānisko risku dēļ mitrā mazgāšana nav piemērota progresīvai, augsta blīvuma kosmosa vai medicīnas elektronikai.
Šī realitāte uzsver sausās precīzās apstrādes pieaugošo nozīmi. Tam ir svarīga vieta piltuves apakšas ražošanas posmos. Parasti jūs to izvietojat tieši pirms jutīgām, pastāvīgām apdares darbībām.
Tālāk ir norādīti konkrēti posmi, kuros šī sausā sagatavošana ir obligāta:
Tieši pirms aizsargpārklājumu uzklāšanas.
Pirms pilnīgas sveķu iekapsulēšanas vai ieklāšanas.
Tieši pirms smalkās zelta vai alumīnija stieples savienošanas.
Sausā jonizētā gāze droši noņem īpaši smalkas plūsmas atlikumus bez šķidruma. Tas aktīvi modificē lodēšanas masku vai tukšu FR4 substrātu. Šī mērķtiecīgā aktivizēšana krasi palielina ķīmisko virsmas enerģiju. Tas nodrošina konformisku pārklājumu perfektu mitrināšanu sarežģītās ģeometrijās. Tas novērš apgrūtinošu pārklājuma atslāņošanos, nepakļaujot plāksni šķidruma slodzei. Viss PCB plazmas tīrīšanas process paliek pilnīgi maigs, bez atlikumiem un ļoti kontrolēts.
Rūpniecības budžeta apsvērumi pārsniedz sākotnējo aprīkojuma iegādes cenu. Sākotnējās izmaksas ir jāsalīdzina ar ikdienas darbības izdevumiem.
Ultraskaņas sistēmas parasti piedāvā daudz zemāku sākotnējo CapEx. Nerūsējošā tērauda tvertnes un pjezoelektriskie devēji iepriekš maksā salīdzinoši maz. Tomēr tie veic ļoti augstu pašreizējo OpEx. Jums pastāvīgi jāiegādājas dārgi, svaigi ķīmiskie šķīdinātāji. Jūs maksājat par lielu ikdienas ūdens patēriņu un specializētu atkritumu apstrādi. Milzīgo šķidruma tvertņu sildīšanai ir nepieciešama ievērojama elektriskā enerģija. Lai noņemtu atlikušo mitrumu, jums ir nepieciešamas arī augstas temperatūras žāvēšanas krāsnis, kas prasa enerģiju.
Un otrādi, sausā vakuuma sistēmām ir nepieciešams augstāks sākotnējais CapEx. Precīzi apstrādātām vakuuma kamerām, RF ģeneratoriem un sausajiem sūkņiem ir nepieciešami ievērojami sākotnējie ieguldījumi. Tomēr tie nodrošina ievērojami zemāku OpEx visā dzīves laikā. Nepieciešamās procesa gāzes ir pārsteidzoši lētas. Tie patērē minimālu elektroenerģiju salīdzinājumā ar lielajiem rūpnieciskajiem sildelementiem. Jūs pilnībā novēršat žāvēšanas krāsns izmaksas un grīdas platību.
Regulējošais slogs lielā mērā ietekmē mūsdienu ražošanas lēmumus. Ultraskaņas šķīdinātāji bieži saskaras ar stingru vides pārbaudi no tādām aģentūrām kā EPA. Daudzas ļoti efektīvas tīrīšanas ķimikālijas izdala gaistošos organiskos savienojumus (GOS). Šīm bīstamajām emisijām ir nepieciešamas dārgas telpu ventilācijas sistēmas. Turklāt izlietotās ķīmiskās vannas bieži tiek klasificētas kā bīstamie atkritumi. Jums ir jāmaksā specializētiem EHS darbuzņēmējiem par likumīgu un prasībām atbilstošu iznīcināšanu. Operatora iedarbībai uz šiem toksiskajiem izgarojumiem ir nepieciešami arī stingri drošības protokoli.
Sausā jonizācija izceļas kā patiesi 'zaļa' ražošanas tehnoloģija. Tas rada praktiski nulle toksisku notekūdeņu. Process stingri pārvērš mikroskopiskas organiskās plēves nekaitīgos dabasgāzes daudzumos. Jums nav jāmaksā par bīstamu ķīmisko vielu iznīcināšanu. Operatori nekad nerīkojas ar bīstamiem šķidriem šķīdinātājiem. Tas pilnībā vienkāršo jūsu objekta EHS atbilstības slogu.
Ir arī jāsalīdzina dažādi ražošanas mērogošanas modeļi. Nepārtrauktas līnijas ultraskaņas konveijera sistēmas ātri apstrādā milzīgus izturīgu detaļu apjomus. Tie īpaši labi iederas liela apjoma nepārtrauktas plūsmas ražošanas līnijās. Tomēr tie patērē milzīgu daudzumu rūpnīcas platības. Mazgāšanas, skalošanas un žāvēšanas zonas stiepjas metru garumā.
Vakuuma apstrāde parasti darbojas atsevišķās partijās. Jūs ievietojat kamerā komponentu paplātes. Izsūknēšanas, apstrādes un atgaisošanas cikls aizņem vairākas minūtes. Lai gan pakešu apstrāde šķiet lēnāka katrā atsevišķā ciklā, lielas kameras vienlaikus apstrādā simtiem mazu komponentu. Turklāt šīm kompaktajām iekārtām ir nepieciešams daudz mazāks telpu nospiedums.
Lai izvēlētos starp šīm divām tehnoloģijām, ir nepieciešama skaidra, objektīva sistēma. Jums rūpīgi jāanalizē konkrētais substrāta materiāls un piesārņojuma veids.
Daļas ir ļoti netīras smagas apstrādes, štancēšanas vai metāla liešanas rezultātā.
Komponentu materiāli ir ļoti izturīgi, piemēram, masīvi metāli vai izturīga plastmasa.
Virsmas ķīmiskā aktivizēšana noteikti nav obligāta pakārtotajos montāžas posmos.
Jūsu galvenais ražošanas mērķis ir pēc iespējas ātrāk noņemt lielapjoma gružus.
Daļas jau ir 'vizuāli tīras', taču tām nepārprotami nepieciešama molekulārā līmeņa tīrība.
Pakārtotajiem procesiem ir nepieciešama augstas uzticamības adhēzija līmēšanai, salikšanai vai konformālam pārklājumam.
Īpašās sastāvdaļas ir ļoti jutīgas pret mitrumu vai mehāniski trauslas.
Jums steidzami jāizvairās no bīstamu ķīmisko vielu iznīcināšanas un sarežģītiem EHS noteikumiem.
Bieži vien progresīvām ražošanas līnijām ir nepieciešamas abas tehnoloģijas. Viņi darbojas kā ļoti papildinoši spēki, nevis tiešie konkurenti. Apsveriet sarežģītu scenāriju, kas ietver aviācijas un kosmosa alumīnija korpusus, kuriem nepieciešama strukturāla līme.
Pirmkārt, jūs izmantojat smagu ultraskaņas mazgāšanu. Šis solis agresīvi noņem no neapstrādātā korpusa biezo apstrādes eļļu un noturīgās metāla skaidas. Pēc tam jūs rūpīgi izžāvējiet izturīgo daļu rūpnieciskajā krāsnī. Visbeidzot, jūs izmantojat sauso jonizāciju. Šis apdares posms maigi noņem neredzamo mikroskopisko oksidācijas slāni. Tas ķīmiski aktivizē metāla virsmu. Tagad korpuss ir nevainojami sagatavots bezdefektu, ļoti izturīgai līmējošai saitei.
Kritiskā izvēle starp mitru un sausu virsmu sagatavošanu galu galā ir atkarīga no diviem atšķirīgiem faktoriem. Jums ir pareizi jānovērtē piesārņojuma fiziskais izmērs un jūsu substrāta mehāniskā jutība. Tas nekad nav tikai vienkāršs aprīkojuma budžeta jautājums. Slapjā kavitācija efektīvi tiek galā ar makroskopiskiem gružiem uz izturīgiem materiāliem. Sausā jonizētā gāze prasmīgi novērš molekulāros atlikumus trauslā mikroelektronikā.
Jūsu tūlītējais nākamais solis ir skaidri definēt precīzus atteices režīmus. Uzdodiet savai inženieru komandai vienkāršu jautājumu. Vai mums neizdodas liela apjoma netīrumu dēļ, vai arī mēs piedzīvojam mikroskopiskas ķīmiskās adhēzijas problēmas? Kad esat noskaidrojis precīzu galveno cēloni, varat droši rīkoties. Mēs ļoti iesakām šodien pieprasīt koncepcijas pierādījuma (PoC) testu. Sazinieties tieši ar aprīkojuma pārdevējiem. Palūdziet viņiem apstrādāt jūsu konkrētos substrātus savā lietošanas laboratorijā. Šie vērtīgie empīriskie dati pilnībā apstiprinās jūsu izvēli pirms jebkādu CapEx lēmumu pieņemšanas.
A: Nē. Šīs divas atšķirīgās metodes kalpo ļoti dažādiem rūpnieciskiem mērķiem. Ja daļai ir smaga eļļa, smērvielas vai lielapjoma fiziski atkritumi, vispirms ir jāveic ultraskaņas tīrīšana vai cita mitra mazgāšana. Sausā jonizētā gāze darbojas kā precīzs apdares solis. Tas nevar fiziski nomazgāt makroskopiskus netīrumu gabalus vai biezus tauku slāņus.
A: Ultraskaņa noņem tikai fiziskas barjeras, piemēram, netīrumus un netīrumus. Tas nemaina substrāta pamatā esošo ķīmisko virsmas enerģiju. Sausā jonizācija aktīvi maina virsmas ķīmiju. Tas mērķtiecīgi piesaista reaktīvās skābekļa grupas, lai uzlabotu šķidruma mitrināmību un būtiski nostiprinātu turpmāko līmes saiti.
A: Jā. Izmantojot pareizo procesa gāzu maisījumu, piemēram, argonu/skābekli, un atbilstošus RF jaudas iestatījumus, tas joprojām ir ārkārtīgi drošs. Tas ir nesagraujošs, ļoti kontrolēts un sauss process. Ražotāji to regulāri izmanto augstas uzticamības kosmosa, automobiļu un medicīnas elektronikas jomā, lai rūpīgi sagatavotu pilnībā aizpildītas plāksnes galīgajam konformālajam pārklājumam.
