Cum sunt utilizate încălzitoarele cu imersie PTFE în clătirea la cald a substraturilor ceramice pentru electronice?

Un substrat ceramic, baza tare, izolatoare pentru un modul LED-de mare putere sau un circuit sofisticat de senzori pentru automobile, este imprimat-screen cu paste de metale prețioase și apoi ars. La terminarea tragerii, pistolul trebuie curățat cu apă fierbinte ultrapură deionizată pentru a elimina orice particule libere și reziduuri ionice. Orice contaminare cu metal de la încălzitorul de clătire, în special ionii mobili, cum ar fi sodiu sau fier, s-ar depune pe suprafața ceramică, s-ar deplasa sub câmpul electric și ar forma un canal conductor care scurtcircuita circuitul fragil. Încălzitorul de clătire trebuie să fie la fel de pur ca apa însăși. Această etapă importantă de curățare necesită o intrare termică stabilă, fără metal, care este furnizată de un sistem de clătire a substratului ceramic de încălzire PTFE.

Proces de clătire la cald pentru substraturi ceramice
Utilizări ale apei calde DI
După arderea pastelor conductoare serigrafiate (de exemplu argint, aur sau argint paladiu), substraturile ceramice sunt în general mutate într-o stație de clătire cu apă deionizată fierbinte. Apa este încălzită la 60–80 de grade (140–176 de grade F), apoi pulverizată sau aruncată în cascadă pe substraturi. O clătire fierbinte elimină reziduurile de sinterizare, praful ceramic liber și orice impurități ionice care pot provoca electromigrarea sau dezvoltarea dendritică ulterioară. Apa în sine trebuie să fie de cea mai mare puritate, în mod normal cu o rezistivitate mai mare de 10 MΩ·cm, pentru a nu redepune ionii înapoi pe substrat.

Rolul încălzitorului cu imersie PTFE
Un încălzitor cu imersie din PTFE este instalat direct în rezervorul de apă deionizată sau într-o buclă de recirculare. Învelișul din PTFE este complet inert la apa ultrapură și nu eliberează niciun ioni metalici. Spre deosebire de încălzitoarele cu înveliș metalic-(de exemplu, oțel inoxidabil, Incoloy), un încălzitor PTFE nu scurge fier, crom, nichel, sodiu sau orice alte specii în baia de clătire. Suprafața sa ne-neaderentă și netedă împiedică, de asemenea, formarea și desprinderea oricăror calame sau particule în substrat. Căldura este pură, fiabilă și lipsită de metal, lăsând suprafața ceramică perfect curată și sterilă ionic pentru următorul pas în construirea circuitului.

Încălzitorul din PTFE este un gol ionic. O prezență liniștită, plăcută. Adăugând nimic altceva decât căldură pură și curativă la baia finală, care spăla fundația unui circuit electric puternic.

Notă de proces: Sistem de clătire cu buclă închisă cu DI continuu
Sistemul de clătire fierbinte este de obicei întotdeauna un sistem de recirculare în buclă închisă pentru a menține puritatea ultra-înaltă a apei de clătire. Apa este împinsă continuu din rezervorul de clătire printr-un cartuş de deionizare cu pat mixt-(DI) sau un modul de electrodeionizare (EDI) şi returnată în rezervor. Încălzitorul cu imersiune din PTFE este plasat fie direct în rezervor, fie într-o buclă de încălzire-laterală. Această lustruire permanentă păstrează rezistivitatea apei mai mare de 10 MΩ.cm și îndepărtează orice urmă de compuși organici sau particule care pot proveni din aerul ambiant sau din substraturile în sine. Încălzitorul trebuie să fie plasat în spatele polizorului DI, astfel încât să nu poată fi depuse lichide potențiale direct pe suprafețe.

Probleme de proiectare ale încălzitoarelor din PTFE în acest serviciu Design sanitar, fără crăpături
Încălzitorul trebuie proiectat într-o manieră sanitară, fără crăpături, astfel încât să nu permită creșterea bacteriilor în apa caldă și săracă nutritivă. Bacteriile în sine nu reprezintă o problemă importantă pentru curățarea electronicelor, dar biofilmele pot prinde particule și pot provoca gradienți ionici locali. Mantaua din PTFE este netedă și ne-poroasă și toate interfețele de montare (flanșa peretelui rezervorului sau godeul termic, de exemplu) sunt construite cu colțuri radiale și etanșări de compresie, fără buzunare stagnante. Nu există piese detașabile, totuși se folosește un peste-camaș de PTFE sudat sau turnat integral.

Reglarea temperaturii și stabilitate
Temperatura de clătire este în general reglată la ±2 grade. Termocuplu sau RTD cu manta din PTFE instalat direct adiacent încălzitorului sau într-un godeu termic separat. Controlerul PID menține valoarea de referință, de obicei între 70 și 80 de grade, pentru cea mai bună îndepărtare a deșeurilor organice fără evaporare excesivă. Temperatura mai mare ar crește pierderile prin evaporare și ar concentra speciile ionice, subminând obiectivul clătirii ultrapure.

Rezistenta la Ciclul termic
Sistemul de clătire este un sistem de lot și încălzitorul poate fi oprit și pornit. PTFE este foarte rezistent la oboseala termică, iar un încălzitor cu imersie construit corespunzător (cu o potrivire strânsă între elementul de încălzire și mantaua din PTFE) va supraviețui la zeci de mii de cicluri fără rupere sau delaminare.

Comparație cu alte metode de încălzire
Metodă de încălzire Leșiere cu ioni metalici Rezistență la coroziune Formarea depunerilor Compatibilitate cu clătire Ultrapure
Ptfe Dip HeaterNiciun bun Nici unul (ne-lipitor)Excelent
Încălzitor cu imersiune din oțel inoxidabil Fe, Cr, Ni, MnBun (dar poate pătrunde în cloruri) Moderat Nu este de dorit pentru puritate ridicată
Încălzitor cu imersie (Incoloy, Ni-Cr{-Fe) Ni, Cr, FeFoarte bine Moderat Nepotrivit
Schimbător de căldură extern (căptușit cu abur sau PFA-)0 (presupunând că toate părțile umede sunt PFA/PTFE) Excelent Scăzut Adecvat, dar mai puțin eficient
Încălzire cu infraroșu sau cu microunde Nu Nu se aplică Nu se aplică Nu este fezabilă pentru mărfurile lichide în vrac
Încălzitorul cu imersiune din PTFE este o soluție directă, eficientă din punct de vedere energetic, compact, mult mai simplă decât un schimbător de căldură căptușit la exterior și mult mai curată decât orice încălzitor metalic.

Asigurarea calității și validarea
Într-o instalație tipică de producție de electronice, contaminarea ionică este monitorizată în mod obișnuit în sistemul de clătire. O probă de apă caldă DI este analizată prin cromatografie ionică (IC) în amonte și în aval de încălzitor. Nu ar trebui să existe o creștere peste limita de detectare (de obicei<0.1 ppb) in any metal ion (sodium, potassium, calcium, iron, copper, etc.) in the PTFE heater. The heater also has periodic megohm testing to ensure that the sheath insulation resistance stays high (>100 MΩ) pentru a preveni scurgerea oricărui curent electric în apa de clătire și cauzarea contaminării electrolitice.

Concluzie Căldură pură pentru suprafețe pure
Un încălzitor cu imersie din PTFE este sursa de căldură pură, ne-contaminantă și fiabilă pentru curățarea substraturilor electronice ceramice, asigurând curățenia ionică care stă la baza fiabilității circuitului pe termen lung. Oferă o apă caldă fără metal, fără calcar și biologic inertă pentru a pregăti suprafața ceramică pentru metalizarea ulterioară, atașarea matriței sau lipirea firelor fără riscul de scurgere a curenților sau defectarea dispozitivului. Cele mai curate și mai pure suprafețe sunt acolo unde sunt produse cele mai puternice electronice. În liniște, încălzitorul din PTFE oferă căldura care permite această curățenie.