Badüberwachung in der Elektronikreinigung – entscheidender Teil der Qualitätssicherung

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Eine typische Medienüberwachung könnte somit eine Messparameterauswahl wie in Bild 2 enthalten.

In der Reinigungs- sowie in der Spülstufe sind pH-Wert und Leitfähigkeit zwei mögliche Prozessparameter. Diese Messmethoden können tendenziell Aussagen über die Badbeladung des Reinigungsmediums oder des Spülwassers erlauben, wenn eine konstante Konzentration des Reinigers sichergestellt ist.

Die Leitfähigkeit erfasst die Summe der im Medium vorhandenen Ionen. Sie stammen von Reinigerbestandteilen und den abgereinigten Verschmutzungen wie gelösten Metallionen, Aktivatoren, Halogeniden, Alkalien, Säuren oder Salzen. Steigt die Beladung in einem Reinigungsmedium oder im Spülwasser, dann kann der steigende Ionengehalt über eine Leitwertmessung mit Hilfe eines Konduktometer manuell oder automatisch ermittelt werden.

Der pH-Wert ist ein weiterer Prozessparameter. Bei Verschiebung des pH-Wertes z. B. bei einem alkalischen Reinigungsmedium in Richtung eines pH-neutralen oder gar sauren Bereiches können ebenfalls tendenziell Rückschlüsse auf die Badbeladung gezogen werden. So enthalten Flussmittel, die in einem Baugruppenreinigungsprozess eingetragen werden, organische Säuren als Aktivatoren, die in Lotpasten für das Fließverhalten und damit der Schaffung optimaler Lötdepots verantwortlich sind.

Durch eine Verseifungsreaktion bzw. Neutralisation kann die alkalische Reserve des Mediums langsam erschöpft werden, wodurch sich der pH Wert verändert. Dieser Messparameter lässt sich ebenso manuell mit Hilfe eines pH-Meters oder in die Anlage integriert mittels Potentialdifferenz-Glaselektroden anwenden (Bild 3).

Grundsätzlich zeigt die heutige Praxis, dass beide Messmethoden in den meisten Fällen zwar Tendenzen aufzeigen, aber ihre Absolutwerte keine Angaben über die wirksame Badladung bzw. Lebensdauer erlauben. Außerdem sind sowohl die Leitfähigkeit als auch die pH-Wertmessung durch viele weitere Prozessparameter beeinflussbar, was eine Interpretation erschwert. Verbessert wird die Interpretierbarkeit, wenn die Konzentration des Reinigers konstant gehalten wird. Hierzu können die nachstehenden Verfahren verwendet werden.

Die Konzentration als elementarer Messparameter für die Reinigung

Für die zwei bereits genannten Methoden ist für die Reinigungsstufe die Bestimmung der Reinigerkonzentration als grundlegender Messparameter von elementarer Bedeutung.

Aber warum ist die Konzentrationsüberwachung des Reinigers so wichtig?

Jedes wässrige Reinigungsmedium hat eine empfohlene Einsatzkonzentration, bei der es seine optimale Leistung zeigt. Wie bereits eingangs erwähnt kann es im laufenden Prozess durch Verschleppung oder Verdampfungsverluste zur Konzentrationsverschiebung im Reinigungsbad kommen.

Fällt die Konzentration eines Mediums deutlich unter die empfohlene Einsatzkonzentration, dann führt dies in der Praxis häufig zu verschlechterten Reinigungsergebnissen, da der Organikanteil bzw. die reinigungsaktiven Substanzen nicht mehr im ausreichendem Maße im Bad vorliegen. Eine Nachdosierung von Reinigerkonzentrat ist dann erforderlich, um den Prozess wieder in das optimale Prozessfenster zu führen.

Liegt die Einsatzkonzentration signifikant oberhalb der empfohlenen Einsatzkonzentration, dann steigen folglich die Prozesskosten durch einen erhöhten Reinigerverbrauch.

Wann eine signifikante bzw. kritische Über- oder Unterschreitung der Reinigerkonzentration im Prozess vorliegt, hängt vom jeweiligen Reinigungsprozess, dem Medium selber und vom dem zu reinigenden Gut, z. B. der Baugruppe ab. Eingriffsgrenzen sollten daher in Zusammenarbeit mit einem Experten im jeweiligen Reinigungsprozess bestimmt werden.

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