Главная » Книги и журналы

1 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 31

Ilijmb юптываснт избепий

Чуть птНь/Ваемых извелий


Заерпгнсиныа jjacmeupuineni, в отстойнике

Рис. 4.1. Двух- и трехкамерное оборудование для обезжиривания в трихлорэтиле-

ие, тетрахлорэтилене: / - конденсатор; 2 - вытяжка; 3 - система пополнения растворителя; 4 - нагреватель

кова ИХ СТОЙКОСТЬ к воздействию растворителей, и, во-вторых, из каких материалов сделан элемент и какое влияние могут оказать растворители.

Данные, приведенные в табл. 4.2 и 4.3, облегчают выбор растворителей для очистки. Должны быть приняты во внимание и такие факторы, как токсичность и воспламеняемость растворителей. В табл. 4.1 данные о токсичности выражены в числах Трешольда, показывающих давление растворителя в воздухе (в ррш), при котором возникает опасность для здоровья человека. Чем меньше число Трешольда, тем опаснее растворитель. В частности, допустимое давление трихлорэтилена в 10 раз, а четыреххлористого углерода в 100 раз меньше допустимого давления этилового спирта или ацетона, которые, к сожалению, легко воспламеняются. Важными являются также поверхностное натяжение, смачиваемость и вязкость растворителя, которые облегчают проникновение растворителя в зазоры, поры и т. п.

Очистить поверхность можно разными способами: пульверизацией, окунанием в растворители, смачиванием кистью, очисткой в парах растворителей, с помощью ультразвука, пульсирующим опрыскиванием. Чаще всего используется очистка в жидком, подогретом и кипящем растворителе либо в его парах. Для этой цели служат многокамерные устройства (рис. 4.1), снабженные в верхней части конденсатором, охлаждающим пары растворителя и исключающим его испарение. Некоторые загрязнения деталей труднорастворимы и требуют длительной очистки, применения высоких температур и т. п. Некоторые загрязнения, например, продукты сгорания органических материалов (графит, сажа) не растворяются. Другие, прежде всего окислы разных металлов, растворяются только в щелочах, которые, однако, разрушают большинство металлов, входящих в конструкцию практически любого элемента. От таких загрязнений освбождаются меха-



Таблица 4.1. Свойства растворителей, используемых для очистки

Название растворителя

Химическая формула,

процентный состав


I. Метиловый спирт II. Этиловый спирт

III. Хлороформ

IV. Хлористый метилен V. Трихлорэтилен

VI. Трпхлорэтаи (1, 1,2)

VII. Перхлорэтплен

VIII. Четырехлорэтап (тетрахлор-этаи)

IX. Трихлорэтан X. Вода XI. Ацетон XII. Октанэтил

XIII. Бензол

XIV. Ксилол (смесь изомеров) XV. Бензин

XVI. Трихлорфторметан

XVII. Трифтортрихлорэтан

XVni. AaeorponXVII/XI XIX. Азеотроп XVII/III XX. Азеотроп XVII/II

XXI. Азеотроп XXV/1V

XXII. Смесь XVII/II

XXIII. Смесь XVII/изопропиловый

спирт

XXIV. Эмульсия XVllIX

СН30Н СНЗСН20Н

CHCI3

65 79 61

-98 -174° F -64

cHjCU

CICH-CCI2 CHaCl-CHCIa CCl2 = CClij

40 89 113 123

-9G.5 -84

-36,7 -22

CHC12-CHCI2 CCI3-CH3

CH3COCH..,

СНоСОгСоНб CeHe

СвН4(СНз)2

См. углевод CCI3F

147 73-84 100

127...160 115

23,9

-34 -50

0 -95 -99

-50 -168° F

CCIF-CFsCI

47,6

87,5/12,5 50,5/49,5

-13,5 47,4 49 36,5

-101 -51 -41,5 -78

97/3

91,516+2,5 % эмульгаторов

44,5

Примечания. 1. В обозначениях азеотроиов римские цифры обозначают составляющие ностиое натяжение, -температура воспламенения, Cwi - теплоемкость.

ническими методами, которые при крупносерийном производстве очень дороги. Эффективной оказалась очистка в неагрессивных растворителях при использовании ультразвука с частотой 20 ...40 кГц, а в исключительных случаях с частотой 800 кГц [40, 4Ц. Ультразвуковой преобразователь закрепляют в дне или в стенке ванны, предназначенной для очистки; он преобразует электромагнитные колебания ВЧ генератора в механические той же частоты. Механические колебания через металлические стенки ванны передаются растворителю. Возникающие в жидкости колебания проявляются в виде переменных сжимающих и растягивающих напряжений. При достижении определенного уровня энергии эти колебания вызывают в жидкости (особенно на гра-



u обезжириваний поверхности изделий

ft Е

zap.

ьраг. кал/г

Пределы взрываемости, %, по объему

в смеси с воздухом min...max

Показатель КВ

Фирменное название

22,6 22,3 31,4

32 36

32,3

36 28,1

237 23,9 28,9 28,9 25,8 18,7

19.0

18,7 19,8

21,4

19,6

21,0

19,5

0,07

0,15 0,02 0,05 0,01

0,13

0,06

0,02

0,0086

0,0086

0,15 0,01

0,09

12,2 13,9 Негорючий

-17 . 5

-11 5 15 Негорючий

Негорючий

200 1000 50

500 100 100 100

1000 400 25 100 500

1000

1000

1000 500

1000 750

1000

1000

0,60 0,58 0,23

0,28 0,23 0,27 0,21

0,27 0,24 1,00 0,51 0,46 0,42 0,40 0,53 0,22

0,213

0.31 0,21 0,27 0,26

0.47

0,36

285 200 60

77 59 60 50

55 58 80 125 87 90 71

35.7

48 40 43 58

6...36,5 3,3...19 Негорючий

2,6...12,8 2,2...11,5 1,4...8,О 1,1...7,О 0,9...6 Негорючий

Негорючий

*

136 130

105...140

60 31

- 86 7500 500 21

Genklene Chlo-rothen NU

Фреон MF

Фреон TF, ApiuioH P Фреон ТА Фреон тс Фреон ТЕ Фреон ТМС, Арклон Е Фреон Т-Е-35

Фреон Т-Р-35, Арклон L Фреон T-W T-WD602, Арклон-W

их растворители. 2. Tw - температура кипения, Тг - температура замерзания. N д -испарения. 3. Вязкость IX ri=0.89 сСт; ХУП ri=0,694 сП.

- поверх

ничных поверхностях жидкость-деталь) кавитационные явления (рис. 4.2, а). При растягивающих напряжениях жидкости возникают пустые места - кавитационные полости (рис. 4.2, б), в которых существует больший или меньший вакуум. При сжимающих напряжениях полости сжимаются (рис. 4.2, е), вследствие чего вблизи участков, где до этого были полости, появляется волна давления. Если в жидкость, в которой созданы ультразвуковые колебания, погружаются изделия, на поверхности которых есть посторонние нерастворимые либо труднорастворимые частицы, то под, воздействием сил, возникающих на основании описанных явлений, загрязняющие частицы отрываются от поверхности (рис. 4.2, г).



Таблица 4.2. Растворимость загрязнений в растворителях

Растворитель (см. табл

4.1)

Вид загрязнения

>

>

>

>

>

><

>

>

>

>

>

X x.

>

Минеральные масла и соединения

Воски углеводородные

Масла и смазки кремнийор-ганические

Атмосферная пыль свежая

Атмосферная пыль несвежая

Частицы графита, сажи, продукты разложения органических соединений

Полировочные пасты

Отпечатки пальцев

+

Остатки гальваническох солей

Обозначения: Ж - растворимы; + ограниченно растворимы; - нерастворимы.



Таблица 4.3. Устойчивость материалов к обработке в течение 24 ч растворителями при комнатной температуре

Материал

Растворитель (см. стр.4.1)

Сополимер ABS Целлюлоза Полиамиды

Фенольные пластмассы Полиэтилен Полиэфиракрилаты Полистирол PCW

Поликарбонаты Хлоропреновын каучук Акрилонитриловая резина Резина SBR

Резина кремнийорганическая Бутилкаучук Каучук натуральный Хлорсульфированный полиэтилен

Эластомеры фторированные Эластомеры полиуретано-вые

Полиформальдегид Полипропилен Эпоксидные массы

Обозначения: О - полностью устойчивый; 1 - малая убыль массы; 2 - частично растворимый; 3 - неустойчивый.

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>



/Лу*1Ш ШШ7777/,


Рис. 4.2. Механизм обезжиривания с помощью ультразвука:

а - загрязнения; б - образование вакуумных кавитационных пузырей; в - возникновение волны давления; г - отрыв загрязнений



2 п 2


n 2


2 Vl

Рис. 4.3. Устройства очистки: t - ультразвуковые колебания; 2 - нагревание; 3 - охлаждение; i - отделитель воды



rrmrr

Рис. 4.4. Устройство для очистки ультразвуком с непрерывной фильтрацией и опрыскиванием

При очистке ультразвуком требуются различные технологические приспособления (рис. 4.3) в зависимости от конструкции обрабатываемых изделий. Простейшее приспособление, используемое при незначительных загрязнениях, состоит из двух камер. В первой изделия проходят очистку ультразвуком в жидком холодном растворителе, а во второй .....в парах растворителя. Очистка

в однокамерных устройствах с помощью органических растворителей нерациональна, так как быстро накапливающиеся отходы требуют частой смены растворителя. Хорошие результаты дает промывка изделий па последней стадии очистки чистым растворителем.

Для обработки сильно загрязненных изделий используют трех-и четырехкамерные устройства, во второй или в третьей камере происходит очистка ультразвуком. Если изделия не герметизируют сразу же после очистки, то можно на последней операции очистки покрыть их тонким слоем минерального масла, которое является временным защитным покрытием. Для этого к растворителю в последней камере добавляется несколько процентов масла. После изъятия из камеры и испарения растворителя на изделиях остается тонкий слой масла.

Очистка ультразвуком может повредить хрупкие изделия, поэтому необходима их предварительная проверка. С очень хрупких деталей сильное загрязнение и труднорастворимые осадки удаляют пульсирующим опрыскиванием струей растворителя под давлением 4 МПа (40 атм), прерываемой с частотой 20 ...30 кГц. Такая струя удаляет прилипшие к поверхности изделия нерастворимые частицы диаметром в несколько тысячных миллиметра.

Автоматические устройства фирмы Henicke Corp., предназначенные для электронной промышленности, позволяют удалять все посторонние загрязнения с сильно загрязненных элементов в течение 5 мин. Цикл-обработки предусматривает промьшку в водном растворе или органическом растворителе, а затем ополаскивание деионизованной водой или чистым растворителем так, чтобы не настугшло повторное осаждение загрязнений в моющем растворе.

При очистке интегральных микросхем следует обратить особое внимание на механические загрязнения, так как диаметр даже очень малых частичек может быть больше, чем расстояния между элементами ИС. Следует принимать во внимание, что уже сам растворитель содержит определенное количесгво твердых Частиц (табл. 4.4). Поэтому часто возникает необходимость непрерывного фильтрования растворителя (рис. 4.4). Для выполнения этой операции могут подходить все шире используемые фильтры типа Millipore {791, удаляющие частицы диаметром 0,1 мкм. Устройства для очистки ИС, когда требуется высокая степень чистоты (удаление твердых частиц), имеют в своем составе анализаторы содержания твердых частиц, действующие на принципе отражения света. Эти устройства сигнализируют о превы-



Таблица 4.4. Механические примеси в разных растворителях (в состоянии поставки) [79]

Растворитель

Число частиц

в объеме 100 см, имеющих диаметр

5...65 мкм

Свыше 65 мкм

Волокнистые

Фреон TF (трифтортрихлор-

180...540

10...21

1...3

Очень много

Спирт этиловый

Хлористый метил

1750

Трихлорэтилен

шении допустимой концентрации частиц и прекращают процесс очистки.

Трихлорэтилен - наиболее широко применяемый растворитель для очистки поверхности изделий. Он отличается низкой стоимостью, негорюч, хорошо растворяет масла, смазки, жиры, имеет хорошую температурную стабильность, а также устойчив к гидролизу (табл. 4.5). Трихлорэтилен используется для очистки перед герметизацией толстопленочных ИС, керамических конденсаторов и т. п. Однако высокая способность растворения искусственных материалов делает невозможным использование трихлорэтилена для очистки более сложных узлов, в состав которых входят стирофлексные и поликарбонатные конденсаторы, корпуса катушек из полистирола и других пластмасс, так как все эти материалы растворяются в трихлорэтилене. Трудности возникают также при очистке толстопленочных микросхем, в состав которых входят диоды и транзисторы в металлических корпусах, покрытых эмалями, растворяемыми в трихлорэтилене. При обезжиривании алюминиевых деталей следует остерегаться коррозионного воздействия, в особенности при использовании ультразвука. Существуют мнения, что при обезжиривании алюминия не исключена опасность взрыва. Применение специальных сортов трихлорэтилена ICI-Triklone позволяет избежать этой опасности.

Трихлорэтан (1, 1, 1) - хлоруглеводородный растворитель со свойствами, близкими трихлорэтилену, но со значительно меньшей токсичностью (допустимое давление 350 ррш), более низкими темпе-

Таблица 4.5. Увеличение содержания НС1, ррш, в различных растворителях после 100 ч дистилляции

В присутствии хло-

В присутствии воды

рированного парафи-

Растворитель

нового и сильфоно-

и порошка

вого масел, порошка

Fe и AI

Fe и AI

Трихлорэтилен стабилизированный Четыреххлористый углерод

52,7

1230,0

15,6

Хлористый меТилен

965,0

Трифтортрихлорэтилен



ратурой кипения и иоверхиостным натяжением, что обеспечивает хорошую смачиваемость и быстрое испарение. Трихлорэтан имеет, однако, существенный недостаток - малую стабильность, которая проявляется в склонности к гидролизу под воздействием воды. Гидролиз приводит к появлению сильно коррозирующих соединений. Этот недостаток некоторым фирмам (Dow Chemical-Chlorothene NU, ICI- Genklone) удалось ликвидировать с помощью специальных стабилизаторов, химический состав которых неизвестен (потребитель вынужден покупать продукцию специализирующейся на производстве химикатов фирмы).

Так, только специальные фирменные сорта (ICI-Genktone LV, Chlorethene VG-Dow Chemical) пригодны для обезжиривания в парах, как это может быть сделано с помощью трихлорэтилена. Устройства для очистки в трихлорэтане должны содержать фильтры для постоянного или периодического удаления воды. При обезжиривании алюминия следует соблюдать особую осторожность, особенно при повышенной температуре или при использовании ультразвука.

Перхлорэтилен (тетрахлорэтилен) используется для удаления восков и смазок с высокой температурой плавления с деталей, стойких к температуре выше 100° С (373 К).Температура кипения растворителя 123° С (396 К), достоинство - отсутствие агрессивности по отношению к алюминию.

Хлористый метилен применяется для очистки изделий, которые не могут быть нагреты до температуры выше 50° С. Температура кипения растворителя 40° С, токсичность в пять раз меньше, чем трихлорэтилена (число Трешольда 500 ррт), недостаток - большая летучесть. В помещениях с плохой вентиляцией в жаркие дни он находится вблизи точки кипения, а когда температура доходит до 40° С, начинает кипеть, что при использовании закрытых сосудов приводит к повышению давления.

Трифтортрихлорэтан является негорючим и не имеет недостатков, присущих трихлорэтилену, хлороформу и т. п. Этот хлорированный углеводород, известный под торговым названиями фреон 113 или фреон TF, содержит наряду с хлором фтор.

Для этого растворителя характерны: низкая температура кипения (47,6° С), что позволяет быстро обезжиривать в парах, не опасаясь термических повреждений очищенных изделий; малая токсичность (как у этилового спирта); стойкость к тепловым воздействиям: даже длительный нагрев в присутствии воды в отличие от обычных хлоруг-леводородов не вызывает выделения соляной кислоты, кроме того, этот растворитель не требует стабилизаторов и может быть легко регенерирован путем дестилляции; отсутствие агрессивного воздействия даже при температуре кипения в. течение времени, необходимого для очистки деталей, по отношению к большинству металлов, синтетических материалов, резин, лаков и т. п., относительно высокая растворимость многих видов загрязнений, хотя в этом отношении его превосходят обычно хлорированные углеводороды; малые поверхностное натяжение и вязкость, что обеспечивает хорошую смачиваемость и проникновение во все щели, поры, полости обрабатываемых деталей;



низкая теплоемкость и малая теплота парообразования, обеспечивающие при низкой температуре кипения быстрое высыхание растворителя; негорючесть, что вместе с малой токсичностью позволяет значительно упростить используемое оборудование и снизить их стоимость.

Перечисленные свойства трифтортрихлорэтана и в первую очередь его низкая температура кипения и способность к селективному растворению смазок и масел без разрушения синтетических материалов и металлов позволяют вести очистку не только деталей и узлов, но и целых устройств, в состав которых входят разнородные материалы. Длительное воздействие трифтортрихлорэтана при участии большого количества воды может привести к коррозии, таких металлов, как цинк, магний, алюминий, бериллий. Однако это в основном касается конструкционных материалов установок для очистки, а не очищаемых изделий, контакт которых с растворителем непродолжителен. Воздействие трифтортрихлорэтана на эластичные детали, приводящее к их растрескиванию, значительно слабее, чём других растворителей. Вымывание пластификаторов из эластичных полимеров незначительно. Практически можно считать, что растворитель не воздействует на эластичные детали во время очистки изделий. При комнатной температуре растворитель не разрушает ни один из термопластов, а при температуре кипения - только полистирол.

Трифтортрихлорэтан при всех своих преимуществах имеет, разумеется, и определенные недостатки, в частности, цена его примерно в 10 раз выше трихлорэтилена. Такая высокая,цена частично компенсируется низкой стоимостью эксплуатации. При использовании трифтортрихлорэтана не требуется устройства вытяжкой системы, достаточно естественной вентиляции. Потребление электрической энергии также меньше, чем для других растворителей. Регенерация загрязненного растворителя вследствие его высокой стабильности может не-однократно повторяться. При очистке в трифтортрихлорэтане число дефектов, возникающих в процессе операции очистки, меньше, чем при использовании других растворителей. При использовании трифтортрихлорэтана не нужно демонтировать чувствительные к воздействию температуры детали из собранных узлов.

В результате при соответствующем оборудовании и надлежащем выборе технологических и экономических параметров процесса очистки использование трифтортрихлорэтана может оказаться не намного дороже, чем более распространенных растворителей. Трифтортрихлорэтан, как и другие растворители, не все загрязнения хорошо растворяет; Однако в этом отношении трихлорэтилен и ксилол превосходят трифтортр^1хлорэтан, но они разрушают синтетические материалы. Для преодоления этого недостатка разработаны смеси трифтортрихлорэтана с растворителями, энергично растворяющими загрязнения. Эти смеси сочетают обычно свойства двух растворителей. Это так называемые азеотропы, или смеси, которые не меняют своего процентного состава ни при дистилляции, ни при длительной работе, ни в результате неизбежного испарения составных частей. Смеси эти имеются в продаже, но могут быть также изготовлены самостоятельно. В



1 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 31
Яндекс.Метрика