Reinigung vor der
Reinigung vor der Schutzbeschichtung Bei hohen Anforderungen an die Ausfallsicherheit elektronischer Baugruppen sind abgestimmte Prozesse der Reinigung und Schutzlackierung eine wirksame Maßnahme gegen klimatische Einflüsse. Autor Jens-Hendrik Klingel Geschäftsführer KC-Kunststoff-Chemische Produkte GmbH Elektronische Baugruppen werden unter den verschiedensten klimatischen Verhältnissen betrieben. Am häufigsten wirkt dabei Feuchtigkeit störend, welche die Oberflächenisolation unter einen kritischen Wert bringt. Die Folge sind Fehlfunktionen als dauerhafte oder sporadische Ausfälle. Nicht selten funktioniert das analysierte Board im Labor wieder einwandfrei, was die Ursachenfindung weiter erschwert. Reinigung Bild 1: Elektrochemische Migration kann eine Ursache für den Ausfall elektronischer Baugruppen sein Vielfältige Beeinträchtigungsmöglichkeiten Es können aber auch Folgeeffekte visuell zutage treten, wie Metallkorrosion oder die Elektrochemische Migration (Bild 1) zwischen metallischen Leitern. Produktionsbedingte oder in der Umwelt vorhandene Fremdstoffe, wie Säuren, Stäube, Fette und dergleichen, leisten ebenso ihren Beitrag zum verfrühten Ausfall. Daher wird Elektronik bereits seit Jahrzehnten mit Schutzüberzügen aus polymeren Materialien versehen. Je nachdem, welche Anforderungen an die Anwendung gestellt werden und welche Applikationsmöglichkeiten nutzbar sind, gibt es mehrere Überzugsstufen. Sie können von äußerst dünnen Schichten, sogenannten Oberflächenmodifizierern, über klassische Elektro isolationslacke bis hin zu Dickschichtlacken und Vergussstoffen reichen. Dabei gilt, sehr allgemein ausgedrückt, dass mit steigender Schichtdicke des Polymers die Sperrwirkung gegen Fremdmedien zunimmt, sprich sich der Schutzgrad erhöht. Dass Klebstoffe, Lacke oder Verguss nur korrekt auf dem Untergrund haften und sich schön homogen verteilen, wenn das Substrat dafür geeignet ist, sollte allgemein bekannt sein. Neben der Materialkombination und der Oberflächenbeschaffenheit spielt hier vor allem die Sauberkeit eine wichtige Rolle. Warum soll das nicht auch für die Elektronik gelten? Waschen vor der Schutzbeschichtung Es ist verständlich, wenn aus Kostengründen nur die Herstellungsprozesse genutzt werden, die unbedingt nötig sind, doch sprechen diverse Gründe für das Waschen vor der Schutzbeschichtung. Es ist die tägliche Erfahrung des Lackierers, dass Polymere nicht anhaften, sich nicht flächig in einer gleichförmigen Schicht ausbreiten oder gar derart entnetzen, dass mangelhaft oder ungeschützte Bereiche zurückbleiben (Bild 2). Sobald die Ursachen dafür in entfernbaren Fremdstoffen zu finden sind, löst das vorherige Reinigen in aller Regel die Beschichtungsprobleme. Da diese Themen sehr komplex sind und von der Baugruppenbestückung über die Oberfläche bis zur Chemie reichen, sieht sich hier die Firma KC-Produkte als Spezialist. Ebenso tiefgehend fällt die Beratung bei KC-Produkte aus, die vor einer Lohnbeschichtung oder dem Kauf einer KC-Lackieranlage steht. „Eine Lackieranlage oder den Schutzlack zu beschaffen, ist heutzutage nicht mehr das Problem“, weiß Geschäftsführer Jens-Hendrik Klingel, „Doch einen funktionierenden, stabilen Prozess auf die Füße zu stellen und über alle Einflüsse Bescheid zu wissen, schon.“ Genau das ist Bild 2: Wird vor Aufbringen der Schutzbeschichtung nicht gereinigt, können ungeschützte Bereiche zurückbleiben 34 1/2017
Reinigung Bild 3: Reinigerkonzentrationsmessung mit dem Zestron Bath Analyzer die Stärke des Unternehmens aus Friolzheim bei Pforzheim, wo man sich seit 1977 als Lohnbeschichter und Anlagenhersteller sehr intensiv mit dem klimatischen Schutz von Elektronik auseinandersetzt. Entsprechend breit sind die Fertigungsmöglichkeiten bei der Vorbehandlung, wie dem Beschichtungsprozess an sich. Sprüh- und Tauchanlagen Mit speziell entwickelten Baugruppenreinigern können die Baugruppen entsprechend der Zielvorgaben gereinigt werden. Zum Einsatz kommen Sprüh- und Tauchanlagen mit Badüberwachung und Prozessdokumentation. Doch auch bei der Reinigung steckt der Teufel im Detail. So macht es einen großen Unterschied, ob im Vorfeld alle Prozesse konstant abliefen und dadurch die Fremdstoffe in Art und Menge bekannt sind. Auch, ob die Lötung der Baugruppe wenige Tage oder mehrere Wochen her ist, spielt für die Reinig barkeit eine gewichtige Rolle. Damit das Waschen immer innerhalb des gewünschten Prozessfensters abläuft, wird bei KC-Produkte mit dem Bath Analyzer Kit von Zestron (Bild 3) die Konzentration überwacht, und nach vorgeschriebenen Zyklen werden Medien, Filter und Kartuschen getauscht. Im Detail beschrieben Anhand des Beispiels einer hochwertigen Automobilbaugruppe aus der Lohnbeschichtung bei KC-Produkte lässt sich ein typischer Prozessablauf vollständig darstellen und begreifbar machen. Nach dem Waren eingang wird neben der Typ- und Mengenprüfung auch das vom Kunden angegebene Datum der Lötung betrachtet. Die Baugruppen müssen innerhalb von 15 Tagen gereinigt worden sein. Aufgrund einer früheren Versuchsreihe hat sich bei den verwendeten Flussmitteln und Lötprozessen ein pH-neutraler Reiniger, angewendet im Sprühverfahren, als das geeignetste Reinigungsmittel herausgestellt. Die Baugruppen werden daher in die Beladekörbe der Reinigungsanlage gesetzt und anschließend nach einem festgelegten und ebenso erprobten Reinigungsprogramm gewaschen. Neben der Zeit und der Temperatur in der Reinigung sind vor allem das Spülen und Trocknen wichtig. Nur wenn die Bild 5: Selektive Tauchlackierung Milli-Coat bietet der Schaltung sehr hohen Schutz Rückstände gelöst und forttransportiert wurden, ist die Baugruppe auch wirklich sauber. Die Trocknung ist für die nachfolgende Schutzlackierung sehr wichtig. Zuvor wird das Reinigungsergebnis ermittelt. Hierzu nutzt man bei KC-Produkte die Zestron-Prüftinten für die Detektion der Harzund der Aktivatorrückstände (vgl. Bild 4). Mit weiteren Tinten wird die Oberflächenspannung abgeschätzt, um die Lackierbarkeit des Substrates freigeben zu können. Anschließend erfolgt im Kontaminometer eine Vergleichsmessung der verbliebenen, leitfähigen Salze. Erst wenn alle Kriterien erfüllt und dokumentiert wurden, folgt die beidseitige Schutzlackierung. In diesem Fall wird ein sehr präzises, maschinelles Tauchlackierverfahren namens Milli-Coat verwendet. Dadurch lässt sich der lösemittelbasierte Schutzlack in sehr engen Grenzen partiell in Teilbereichen auftragen. Die Bauteile sind umhüllt und solide gegen Feuchtebelastung und vor Vibration geschützt. Schließlich wird bei der visuellen Überprüfung der Beschichtung mit Lackier- und Freizonen auch die Schichtdicke des Lackes ermittelt und protokolliert. Auch hierfür gelten Vorgaben, angelehnt an die Regularien aus IPC-A-610, innerhalb welcher die Beschichtung liegen muss. Durch die Überprüfungen an verschiedenen Stellen der Prozesskette werden Abweichungen rasch erkannt, und es kann entsprechend gegengesteuert werden. Damit erhält der Kunde die Sicherheit der Einhaltung validierter Prozesse auch in Fremdfertigung. Fazit Reinigen bzw. Lackieren ist nicht in allen Fällen erforderlich. Bei hohen Zuverlässigkeitsanforderungen ist dies jedoch unabdingbar. ◄ Bild 4: Neben Harz- und Aktivatorrückständen ist es auch ratsam, das Reinigungsergebnis auf Flussmittelrückstände zu untersuchen 1/2017 35
