BAUGRUPPENFERTIGUNG Baugruppenreinigung mit Datenerfassung und Traceability Daten verbessern Prozessund Ergebnissicherheit Bei der Reinigung von elektronischen Baugruppen sind die Erfassung von Prozessdaten sowie die Sicherstellung der Rückverfolgbarkeit dieser immer mehr gefordert. Doch nicht nur für Kunden der Elektronikproduzenten ergeben sich hierdurch Vorteile, sondern auch für den Hersteller selbst, der seinen Prozess anhand der vorliegenden Daten verbessern kann. Die Elektronikproduktion wird üblicherweise nicht automatisch mit der Integration von Reinigungsprozessen in Verbindung gebracht. Nichtsdestotrotz kann in bestimmten Produktionsschritten eine Reinigung durchaus sinnvoll und notwendig sein. So ist es z. B. üblich, Schablonen aus dem Pastendruckprozess entweder bereits im Drucker, spätestens aber nach Schablonenwechsel offline zu reinigen. Auch die Wartungsreinigung von Lötöfen und -zubehör ist gängige Praxis, um möglichst zuverlässige und reproduzierbare Lötprozesse zu gewährleisten. Was die Reinigung des erzeugten Endproduktes angeht sieht die Situation dagegen etwas differenzierter aus: Zwar versucht man einen Reinigungsprozess der bestückten Leiterplatten, meist aufgrund des bestehenden Kostendrucks, zu vermeiden, dem stehen jedoch zunehmend harschere Einsatzbedingungen und gleichzeitig steigende Performance- und Zuverlässigkeitsanforderungen gegenüber. Auch nachfolgende Prozesse wie Drahtbonden oder Schutzbeschichten können eine Reinigung erforderlich machen. Genereller Aufbau eines Reinigungsprozesses Reinigungsprozesse für elektronische Baugruppen bestehen in der Regel aus mindestens drei Prozessschritten: Reinigung: Die Aufgabe des Reinigungsschrittes ist es, durch chemische und mechanische Unterstützung unerwünschte Verunreinigungen (hauptsächlich Rückstände aus dem Lötprozess) zu entfernen. Dabei kommt es nicht nur auf eine Reinigung der zugänglichen Baugruppenoberfläche sondern auch auf die Entfernung von Verunreinigungen unterhalb der Komponenten an. Spülung: Der Spülschritt mittels VE-Wasser (vollentsalztem Wasser) oder einem leichtflüchtigen neutralen Lösemittel ist erforderlich, um Reiniger- und Verunreinigungsreste vom Waschgut zu entfernen und für eine optimale Trocknung vorzubereiten. Trocknung: Eine trockene Baugruppe ist notwendig, um diese sicher betreiben zu können. Restfeuchte, die ggf. auf dem Substrat verbleibt, kann zu Ausfällen führen oder Nachfolgeprozesse wie z. B. eine Schutzlackierung negativ beeinflussen. Daher ist es wichtig, mit mechanischer und thermischer Unterstützung, ggf. auch mittels Vakuum, vorhandene Spülreste vollständig zu entfernen. Foto: Zestron Foto: Zestron Ablauf eines Reinigungsprozesses und wichtige Prozessdaten für die Badüberwachung. Prozessparameter eines Reinigungsprozesses – Beurteilung hinsichtlich Automatisierbarkeit und Relevanz. 58 EPP Oktober 2018
Foto: Asys Group Mobiles Assistenzsystem, Pulse, welches Maschinenmeldungen als optimierte Taskliste anzeigt. Reinigungsprozessüberwachung für stabilen Prozess Generell ist, wie bei allen technischen Fertigungsprozessen, eine Überwachung des Reinigungsprozesses sinnvoll, um einen stabilen Prozess und ein reproduzierbares Ergebnis zu gewährleisten. Im Zuge der zunehmenden Anforderungen hinsichtlich der Rückverfolgbarkeit von Daten sind diese Prozesse aber idealerweise nicht nur zu überwachen, sondern auch zu dokumentieren und sollten rückblickend einzelnen Produktionschargen zugeordnet werden können. Erfassbare Prozessdaten im Reinigungsprozess In einem Reinigungsprozess sind vielerlei Prozessdaten erfassbar. Die beiden generellen, jedem der oben genannten Prozessschritte zuzuordnenden Parameter sind dabei Zeit und Temperatur. Darüber hinaus gibt jeder Prozessschritt aber auch noch spezifische Parameter her, die überwacht werden könnten. Reinigungsschritt: • Reinigertyp und -charge • Reinigerkonzentration am Reinigungsgut • Badbeladung • Ultraschallenergie & -frequenz • Spritz-/Filter- und/oder Differenzdruck • Durchflussmenge (Filterbeladung) Spülschritt: • Spülwasser-/Spülmediumqualität ↦ Frischwasser und Spültank • Ultraschallenergie & -frequenz • Spritz-/Filter- und/oder Differenzdruck • Durchflussmenge (Filterbeladung) Trocknungsschritt: • Blasdruck • Filterdruck • Volumenstrom • Unterdruck (bei Vakuumtrocknung) Für die tatsächliche Erfassung der oben genannten Prozessdaten sind je nach Datentyp die unterschiedlichsten Off- (manuelle) oder Online- (automatisierte) Verfahren möglich, welche zum Teil bereits etabliert und von vielen Reinigungsanlagenherstellern standardmäßig in ihre Systeme integriert sind. Andere Verfahren sind hingegen sehr spezifisch oder nicht automatisierbar. Während Off-Line-Verfahren zwar generell ausreichend sind, um Momentaufnahmen über den Zustand eines Prozesses zu liefern, ist eine kontinuierliche Prozess- und Ergebnissicherung damit nicht zu gewährleisten, von einer echten Traceability und substratspezifischen Zuordnung von Prozessdaten ganz zu schweigen. Daneben sind auch nicht alle erfassbaren Daten ergebniskritisch und es macht daher nur begrenzten Sinn sie in Gänze zu erfassen. Die wichtigsten zu überwachenden Daten sind diejenigen, die zeitlichen Schwankungen oder kontinuierlichen Änderungen unterworfen sind. Als am augenscheinlichsten in einem Reinigungsprozess ist hier die Reinigerkonzentration zu nennen, die durch Verdünnung oder Aufkonzentration solchen Schwankungen unterliegen kann. Dabei geht es nicht nur um Reiniger, die typischerweise als Konzentrat dargereicht und für den Prozess auf eine definierte Konzentration herunter verdünnt werden, sondern auch um sogenannte Fertigmischungen, die in der Realität im Prozess ebenfalls Schwankungen unterliegen können, da auch sie in der Regel aus mehr als einer einzigen Komponente zusammengesetzt sind. Gerade bei der Konzentrationsmessung geht es aber mehr als um nur das Erfassen eines Wertes. Da viele wässrige Systeme zu mehr oder weniger starken, dichtebedingten Entmischungen im Vorhaltetank neigen und nicht alle Medientanks mit einer ausreichenden Durchmischung aufwarten können, kann es passieren, dass eine Konzentrationsmessung im Tank anderen Werten entspricht als die Reinigerkonzentration am Reinigungsgut, welches die eigentlich relevante Größe ist. Es ist daher wichtig sich nicht nur Gedanken über die Art der Prozessdaten und dafür geeignete Messverfahren zu machen, sondern auch über die Einbausituation der zur Erfassung eingesetzten Sensoren. Für die Messung der Reinigerkonzentration ist daher zum Beispiel einem Durchflusssensor im Sprühkreislauf einer Spritzreinigungsanlage, gegenüber einem Tauchsensor im Vorhaltetank der Vorzug zu geben. EPP Oktober 2018 59
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