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清洗技术与免洗技术——新旧两代之间的差别

三月 20, 2020 | Barry Matties, I-Connect007
清洗技术与免洗技术——新旧两代之间的差别

KYZEN公司执行副总裁Tom Forsythe在本次采访中表示,随着人们对可靠性预期的增加,读者应该更加深入地了解清洗技术。他还介绍了是什么促使人们对清洗技术产生了新的兴趣,以及为什么免洗技术时代的工程师还没意识到自己需要更多地了解清洗技术。

Barry MattiesTom,首先请你给我们的读者介绍一下KYZEN新一代网板和针对误印电路板的清洗剂。

Tom Forsythe没问题。KYZEN E5631投入开发已经有一段时间了。对我们而言,需要应对的挑战就是污染物、助焊剂和焊膏都在不断地发展。全球很多著名的焊料制造商都在尝试改善其产品的性能,这一需求来自于我们共同的客户。不论是未经固化的粘合剂、网板印刷应用中未经固化的焊膏,还是印刷过程中的任何污染物,研究清洗技术的专业人员都要确保可以完全去除这些残留物。这就是关键所在,在过去5年至10年里我们对此进行了大量的研究。研究曾经有一段时间停滞不前,可一旦找到突破点并付诸实践,研发成果就会引导你朝着不同的方向前进,这就是5631成型的过程。

Matties是不是更精细的线路特征推动了清洗技术的发展?

Forsythe精细线路特征直接影响了网板的要求,即开孔越来越小、越来越密集、分辨率越来越高,所以网板制作公司遇到了问题。随着网板开孔变得越来越小,流体如焊膏要通过这些更小的孔变得更加困难。这些问题会引起连锁反应,但归根结底是材料问题。真正推动网板发展的主要因素是新材料。需要注意的是,当焊膏回流时,会产生很多挥发物。经过一个状态的转变,才能形成坚硬、密封的胶囊结构。

在处理原始焊膏时,这些东西会飘浮在周围的空气中。它具备很好的黏着性和延展性,这样才能印刷,也正因为此,原始焊膏难于清洗,但它不会像经过回流焊的材料那样难以清洗。目前用于清洗新材料的设备却不适合经常用于清洗回流焊后的材料,这才是挑战的根本。在这个领域当中,所有人都希望他们的网板保持清洁并且能够长久使用。没人希望材料对网板使用寿命或性能起到反作用。

没人希望那些铝框变暗或者受侵蚀,当然也不希望钢网或将钢网固定在铝框上的黏合剂遭受侵蚀。这虽然仅是负作用,但却也并不在意料之外(大笑)。因此一般都设有温度极限。切记这些网板框架非常昂贵,通常需要重复使用。希望用一种热敏性的黏合剂把所有东西都固定在一起,这样才能在想去除黏合剂时能够去除,可又达不到所需的温度去完成清洗;否则就会导致网板脱落,惹怒所有人。

Matties清洗方法是在线清洗还是批量清洗?

Forsythe一般来讲是使用批量清洗方法,大多数都是使用喷淋系统。网板倾向于采用喷淋系统清洗。市面上也有一些超声波清洗系统,但通常还是使用喷淋系统。网板比任何组件都要大,所以通常在宽阔的开放区域使用。在清洗网板时,要清洗的是原始焊膏,这就意味着清洁大量连接着其他物体的焊料球。多年来推荐的方式都是不要用同一个工具去清洗组件或错印的产品。每个人都想用非常棒的过滤系统等等,且焊料球体积小、毒性大,没有人想在组件上残留下这种物质。

Matties在这种工艺中你推荐加装二套清洗装置吗?

Forsythe推荐使用第二个清洗装置,这往往是离线的。采用批量离线清洗方法,长期以来这都是最佳方法。

Matties我认为第二个装置的投资是最少的。

Forsythe比买一顿午餐花的钱要多,但肯定比买一幢房子的钱要少。

Matties而且比因产品缺陷产生的损失要少。

Forsythe没错,这些设备的成本可以带来几百万倍的回报,所以说这是最佳操作方法,这也说明了为什么得到行业的普遍采用。

Matties你们正在将这款新产品推向市场。人们是否正在面临一些难题,或是说你想给那些遇到难题的人展示这款产品?

Forsythe挑战始终存在。我们对丝网清洗和网板清洗做了一些新的研究,因为我们意识到这个问题是永远存在的。我们之前一直在忙于应对免洗产品的不断演变,现在终于解决了大部分问题,但已经有一阵子没有关注网板清洗和维护清洗了。很多常用产品都已经面世15~20年了,这期间世界已经发生了翻天覆地的变化。

所以我们就在想,“为什么我们不主动出击?”现在已经有大量的创新技术推动着行业向前发展。网板清洗领域是人们不会有太多抱怨的领域,因为他们只是希望这个领域不要存在。但是你一旦开始做相关研究,你就会惊叹道,“等一下,你们有没有看到这个?”我们当然看到了。我们并不是为了告诉他们哪里出了问题;而是为了让他们知道他们其实已经知道一种有效的解决方案,只是他们不愿意投入工程时间去解决问题罢了。

Matties你说你们在处理焊料及其残留物,对环境是否会有负面影响?

Forsythe网板清洗的挑战当然是要去除焊料球,而这些焊料球是由金属制成的。金属不应该被排放到下水道等地方。如果能把金属完全过滤掉,当然是没问题的。一般情况下,清洗网板后的溶液会含有来自焊膏的污染物,所以不能直接排放到下水道中。但有时候也可以直接排放,这取决于当地法规。把网板清洗剂直接排放的方式也很常见,因为所有的金属都溶解在里面了。至少所有这些材料都是弱碱性的。里面已经不含铅了,但溶解的金属绝不会有利于环境。

Matties但你们的清洗溶液是无害且可生物降解的。

Forsythe没错。我们从上至下都是采用绿色方案。真正的难题是污染物不利于环境保护。很多领域都遇到了这种情况,尤其是之前使用批量清洗剂在清洗槽清洗锡-铅焊料时。需要去除大量的铅。

Matties我们从总体的角度来谈谈清洗技术。对于清洗技术的发展趋势,你怎么看?

Forsythe对于主营清洗技术的公司而言,所有的发展趋势都是积极乐观的。我们之前曾经谈到过,微型化技术和日益增加的电路板密度正在改变人们对清洗技术的认知,因为相同的污染物在过去可能无足轻重,但现在在电路板空间越来越宝贵的发展趋势下就需要考虑去除或者说必须要去除。客户正在针对这些决策制定方案,这也让那些将清洗视为增值制程的公司增加了市场份额。并没有像球场上获得胜利以后人们点燃焰火、冲向球场的庆祝。这是一个非常平稳、循序渐进的上升过程。

Matties似乎现在仍需要对清洗技术做培训。

Forsythe当然,这种培训近几年更是增多了,因为大约在过去的20年里,免洗技术一直占居主导地位。20年已经可以培养出下一代,所以说我们有整代人使用并且相信行业所说的免洗技术。

Matties这就是那个限定词——免洗技术始于20年前。

Forsythe现在也是。世界上大部分工厂都在采用免洗技术,即大多数都不清洗电路板。

Matties他们成功采用了免洗技术?

Forsythe他们成功了。这项技术很适合,但也在渐渐改变。即使是在早些时候,人们在生产医疗设备或军事航空电子设备时,因为一直都很清楚风险回报曲线是什么样的——只有风险没有回报,所以他们从未停止清洗环节。但更广泛的消费类产品制造商大多数选择不清洗,或者只是局部清洗。

但事情始终是发展的。看看我们的电话,20年前我们认为的好电话是那种可以清楚听到对方声音的电话,而现在已经没有人讨论电话的通话质量了。我的孩子们在上大学,在我印象里他们好像彼此之间并不会通过打电话交谈(除了和我打电话),他们更喜欢采用其他通讯技术。

航空电子设备之所以总是需要彻底清洗,是因为一旦出现故障就会有很大的风险,会引起严重后果。如今电话的实用性有了很大的提升,已经不再只属于给人们带来便利的范畴了。实际上,苹果公司就研究了一款带有心电图(EKG)功能的新应用程序,借助该程序,病人可检查心率以便医生诊断,所以手机的正常工作甚至也开始决定起了人的生命与否。

Matties人们仍把它称作手机,但从某种程度上讲,它可以被认为是一种医疗设备了。

Forsythe我同意这个说法,人们对于可靠性有了不同的期望。行业正在想办法应对清洗还是免

洗这个进退两难的困境,我不认为需要针对这种情况做投票之类的活动。但人们正在做出决定,他们的决定就是要让清洗技术再次为更广阔的市场领域增加价值。这还仅仅只是针对手机,想想家中那些几年前还未面世的产品,消费者对于那些设备、性能所带来的危急价值的理解已经发生了改变,所以期待值和需求也在改变。每当人们对可靠性的期待值有所增加时,清洗技术都会发挥作用。

Matties汽车领域也是如此。显然,这个领域内的风险与回报可以说是灾难性的。

Forsythe汽车领域的变化更像是一种深远的改变。坦白讲,是汽车领域率先采用了免洗技术。他们看到了免洗技术背后的价值并且让这种技术变得可行。因为汽车出故障停止运行是不同于飞机从空中坠落的;汽车只是不能移动了,带来了不便。重要的是,这不是一个会危及生命的情况。电动汽车增加了风险,而且使用的电压也更高了,所以清洗技术就起到了更大的作用。在行业转向生产自动驾驶汽车时,对可靠性的要求与飞机一样,并没有不同——这就是发展趋势。自动驾驶汽车技术还在规划当中,并没有真正面世。

Matties我认为自动驾驶汽车已经面世了。我们只是还没有投入大规模使用,因为社会还没有准备好接受这项新技术。

Forsythe还有很多需要弄清楚的事情,比如法律责任。

Matties这是一个全新的市场,律师会因此而疯狂的。我们都看到过那个视频——一个人坐在车里睡觉,而他的电动汽车载着他以时速65英里的速度沿着高速路行驶。

Forsythe一旦人们真正普遍接受了乘坐自动驾驶汽车,那这个世界就会发生根本性的改变。我认为这对清洗技术公司是非常有利的。它的价值链选项将变得非常重要。

Matties我认为这种情况已经出现了。

Forsythe可以说这种情况正在发生,而且也有机会。目前还是行业内的一小部分。我们希望这种发展趋势可以持续下去,但对于汽车行业而言这是非常巨大的变化,因为有整整一代人都没有担心过清洗。所以20年前还是年轻工程师的那些人已经成为了无所不知的资深从业者,他们要去培训新人,可因为他们成长的年代并不使用清洗技术,也没有人向他们传授过,所以他们对清洗技术一无所知。

长期以来清洗技术的缺席导致一条技术鸿沟出现,这也是KYZEN在培训体系中扮演着重要角色的原因之一。我们会在SMTA活动、IPC活动以及世界各地不同的技术论坛上发表论文,起到了重要的作用。“这就是当下正在发展的科学。也许你会遇到一些难题,但我们研究出了能够增加价值、解决问题的方案。”就像电影《Yesterday》里演的那样,男主角在某天醒来之后发现所有人都不知道披头士乐队了。如果你在某天醒来以后发现自己不知道电子产品清洗技术是什么,那你又怎么知道这项技术能够帮助你解决问题呢?

Matties非常不错的观点。我还没思考过你刚才说的这些内容。我们有整整一代人都不知道清洗技术是什么。

Forsythe我们这些业内专业人员应该发表相关论文、做演讲和培训,来帮助人们填补这个知识鸿沟,这是我们义不容辞的责任。我们一直在做这些事,这类活动始终是公司计划的组成部分。我们的首席技术官Mike Bixenman博士一直在各地发表演讲,因为他长期参与各个地方的相关项目。你必须要解释清楚现在的状况,因为清洗技术可不是什么黑魔法;它是科学,而科学技术才有意义的。我们正在努力做的事情就是研究出专利方案科学方案。

Matties在某些领域当中,清洗还未被列入标准操作方法,对于那些即将进入这些领域的年轻工程师,你有什么建议?

Forsythe这取决于其公司产品的应用领域。如果是消费类电子产品,他们面临的情况还不是很紧迫;对于汽车领域而言,是时候学习清洗技术了;如果是航空航天或医疗产品,那么就必须掌握清洗技术了。清洗是众多工具之一。工程师在现场操作时会携带什么?他们带着工具去解决这些难题,因为组装制程有一百万个输入,可输出却只有一个。当每个人的SPC曲线稍有升高的时候,通常都是有问题出现,因为整个概念的基础就在于并不是所有事情都以相同的方式倾斜。船只倾翻就是因为这个原因。清洗技术就是可以给他们带来优势的工具之一,就像很多其他事情一样,例如去了解回流焊、印刷和日常处理的制程等。这样一来,你就可以在问题出现时及时解决问题。

Matties有时当问题与清洗相关时——比如一块被污染电路板的负面影响,甚至要到一个月以后才会显现。

Forsythe是的。这就成了产品生命周期问题。一般来说,人们会在这个时候意识到问题出现了。他们会说,“哇,我们开始遇到这样的问题了,但我们很长时间以来都是用这种方式操作的,我们掌握着数据,而且事情一直挺顺利的。”但电子行业是一个不断变化的领域,偶尔可能会出现大的变化,但最终的情况就是某些环节不再能互相配合,产生的一系列问题让你无从下手。行业正在遇到这类挑战。客户总是在问“我们该怎么办?”希望他们能看到我们发表的文章或者在APEX或SMTAI上发表的白皮书,然后说“我的老板对现在这种状况非常不满意,我要打电话咨询一下KYZEN,他们好像有解决之道。”

Matties我还能想到一种情况,对方甚至可能是来自免洗技术那一代的工程师,他们可能都没有意识到自己需要和清洗技术领域的专业人员沟通。

Forsythe没错。这也是我们要面临的挑战之一。我们希望人们能够知道,行业组织对我们行业的工程师而言是巨大的资源财富,因为人们可以互相分享经验知识。我们通过参加一些会议以及和不同的人交流沟通得到了很多建议。如果你是刚入行的年轻工程师,你可以向从业多年的前辈学习很多宝贵的经验。

Forsythe我也很高兴见到你。你能来参加productronica展会真是太好了。

标签:
#制造工艺与管理  #清洗  #免洗  #可靠性 

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