Kontrola jakości zastosowania powlekania konformalnego

Kontrola jakości jest kluczowym aspektem procesu powlekania konformalnego i jest kluczem do pomyślnego ukończenia tej operacji. W tym artykule omówiono standardy powłok konformalnych, znaczenie ich przepisów, zdolność nowych zautomatyzowanych technologii do stosowania kontroli jakości do powłok konformalnych oraz czynniki, które należy wziąć pod uwagę w celu zapewnienia wiarygodnej kontroli.

Powłoki konformalne są cienkie, przezroczyste warstwy polimerowe, które są przyłożone na powierzchnie zespołów drukowanych obwodów, aby chronić je przed czynnikami zewnętrznymi. Słowo „konformalne ” pochodzi z łacińskiej zgodności - „podobne ”, „przypominają ”, to znaczy określa zdolność powłoki do replikacji kształtu chronionego zespołu obwodu drukowanego.

Standardy powłoki konformalnej:

Obecnie głównym międzynarodowym standardem stosowanym przez większość firm na całym świecie w obszarze powłoki konformalnej jest standard IPC-A-610 dla akceptowalności zespołów elektronicznych, której obecna wersja (IPC-A-610E) można zamówić w IPC. Istnieją inne standardy, w tym przepisy firmy, ale ten artykuł koncentruje się na A610, aby pomóc w ustaleniu potrzeb kontroli jakości konformalnych aplikacji powlekania.

Zakres problemów objętych IPC-A-610

IPC-A-610 należy zbadać sekcję według sekcji. Pomoże to zrozumieć zarówno potrzeby operatora, jak i wymagania samego procesu powlekania konformalnego. Standard składa się z trzech sekcji: ogólnych informacji, pokrycia powłok i grubości powłoki

Ogólne informacje o powłokach konformalnych:

IPC-A-610 stwierdza, że ​​powłoki konformalne powinny być ogólnie czyste i jednolite kolory i konsystencji, i powinny równomiernie pokryć płytkę drukowaną i jej komponenty. Zakres pokrycia zależy od metody aplikacji.

Jest tu dużo miejsca na interpretację, co może prowadzić do problemów, jeśli zostanie źle zrozumiane. Warto zauważyć, że każda technologia aplikacji powlekania konformacyjnego - czy to zastosowanie pędzla, selektywna aplikacja robotyczna z bezczelnym spryskiwaniem zaworu lub aerozolu - ma swoje własne cechy. Wszystkie wytwarzają różne poziomy wykończenia, które dodatkowo różnią się w zależności od organizacji procesu technologicznego, osobowości operatora i warunków środowiska produkcyjnego.

Warunki „jednorodność ” i „jednorodność ” używane w tekście standardu są interesujące. Same w sobie są dość niejednoznaczne, ale należy je zrozumieć w kontekście wymagań kompletności i grubości powłoki omówionej poniżej. Bez takiego kontekstu te warunki ostatecznie niewiele wyjaśniają.

Ponadto, jeśli powłoka ma być przezroczysta, pojawia się pytanie, czy powłoki pigmentowane są dopuszczalne. Należy to omówić z klientem i wpływem pigmentu na wyniki ocenianej powłoki konformalnej.

Kompletność pokrycia powlekania:

Większość powłok konformalnych zawiera teraz luminescencyjne dodatki, które świecą w świetle ultrafioletowym (UV). Ułatwia to kontrolowanie jakości aplikacji powłoki. Jednak niektóre wady nie są widoczne w świetle UV i mogą wymagać kontroli w naturalnym (białym) świetle. Niektóre powłoki nie mają wystarczającej luminescencji UV z natury, takich jak wiele powłok organokokiliconowych. Może to komplikować kontrolę.

Równie ważne jest, czy laminat lub fotorezyst ma własną emisję luminescencyjną porównywalną pod względem intensywności z emisją powłoki: niektóre powłoki konformalne są celowo wykonane nie luminescencyjne w świetle ultrafioletowym, ponieważ w warunkach pracy zastosowany dodatek luminescencyjny ma niekorzystny wpływ na powłokę i wydrukowaną płytkę.

Jeśli chodzi o zasięg, standardowe cele jakościowe dla powłoki wykończeniowej i różnych poziomów jakości - klasy 1, 2 i 3. Cele obejmują następujące:

• Brak obszarów z utratą przyczepności;

• Brak pustek lub bąbelków;

• Brak oddechu, lokalne obieranie, shagreen, zmarszczki, pęknięcia, fale, wady, takie jak „Fish Eye ” i 'Orange Peel ';

• Brak obcych wtrąceń;

• Brak przebarwienia lub utraty przejrzystości;

• Całkowite utwardzanie i jednorodna struktura.

Wiele technologii powlekania, rodzaje płyt i materiałów drukowanych nie pozwala na osiągnięcie wszystkich wyżej wymienionych wskaźników docelowych w praktyce. Systematyczne osiągnięcie ich będzie na ogół niezwykle drogie zarówno pod względem finansowym, jak i inwestycyjnym, a także pod względem czasu i wysiłku włożonego na kontrolę procesu.

Zwróćmy uwagę na taki wskaźnik docelowy, jak brak bąbelków. Nawet jeśli spojrzysz na drukowaną płytkę obwodu z nagim okiem, zwykle nie można znaleźć próbki, która nie ma pęcherzyków w takim czy innym miejscu, chyba że spełnione są następujące warunki:

• Proces powlekania konformalnego jest w pełni kontrolowany;

• W celu osiągnięcia tego wyniku wybierany jest prawidłowy materiał powłoki;

• Warunki procesu są w pełni zoptymalizowane;

• Operatorzy są szeroko przeszkoleni w zakresie przyczyn bąbelków i są w stanie odpowiednio kontrolować proces;

• Nie wystąpiły żadne zmiany w laminatu PCB, procesie montażu, składnikach lub powładzie konformalnej, które mogą powodować reakcję niepożądaną.

Na szczęście osiągnięcie tych celów, choć pożądane, nie jest konieczne dla większości firm - w przeciwnym razie powłoka konformalna byłaby wyłączną domeną kilku ekspertów i dla wielu niemożliwe. IPC pomaga w tym względzie, oferując własne kryteria jakości dla tych celów:

• Powłoka jest w pełni wyleczona i strukturalnie jednolita;

• Powłoka stosuje się tylko do obszarów, w których jest potrzebna;

• Przyczepność powłoki w pobliżu obszarów zamaskowanych;

• Brak pomostowania między sąsiednimi podkładkami lub powierzchniami przewodzącymi z powodu:

- utrata przyczepności,

- puste lub bąbelki,

- dewetting,

- pękanie,

- falistość,

- Rybacy lub Sharkkin;

• Włącze zagraniczne nie naruszają minimalnych wymagań dotyczących luki w izolacji między komponentami, podkładkami kontaktowymi lub powierzchni przewodzących;

• Powłoka jest cienka, ale nadal dociera do krawędzi komponentów i urządzeń.

Wszystko to wydaje się rozsądne, dopóki nie przyjrzysz się bliżej, co IPC proponuje osiągnięcie dzięki procesowi powlekania konformacyjnego. Może się okazać, że proces, którego używasz lub ten, o który prosi Twój klient, nie jest tak oczywisty, jak się wydaje.

Najpierw rozważ wymóg pokrycia krawędzi komponentów i urządzeń cienką warstwą. Ten wymóg jest niezwykle trudny, jeśli nie niemożliwy, aby spełnić większość standardowych procesów powlekania. Trudno jest ustalić, czy ostre krawędzie są powlekane podczas normalnego procesu kontroli jakości. Jeśli klient stwierdza, że ​​jest to ich wymóg, ważne jest, aby dokładnie to rozważyć.

Przejdźmy teraz do wymogu braku wszystkich powyższych wad, a także mostów między sąsiednimi sekcjami przewodzącymi. Oznacza to, że operator musi zbadać luki między wszystkimi elementami przewodzącymi na drukowanej płycie drukowanej z zamontowanymi na niej komponentów i upewnić się, że nie ma żadnych wad, takich jak bąbelki, które naruszałyby to kryterium jakości. Takie zadanie wymaga nie tylko najwyższego poziomu kwalifikacji, ale także ogromnych wydatków czasowych, a w produkcji na dużą skalę obecność całej armii specjalistów ds. Kontroli jakości.

Zanim zgodzisz się z klientem lub własnym inżynierem projektowania we wszystkich kryteriach jakości, szczegółowo zrozum, na co się zgadzasz.

Grubość powłoki konformalnej:

Ostatnim obszarem poruszonym przez IPC-A-610 to grubość powłoki zgodnej. Tabela standardu ustawia akceptowalne zakresy grubości suchej folii dla różnych materiałów polimerowych, takich jak akrylowe powłoki konformalne, od 0,03 mm do 0,13 mm, czyli 30 µm do 130 µm. Jest to szeroki zakres aplikacji powlekania konformalnego, jeśli proces jest odpowiednio zaimplementowany. Łatwo jest również przekroczyć te limity, jeśli nie jesteś świadomy problemów podstawowych. Kluczem jest zrozumienie zasad stosowanego procesu powlekania konformalnego i możliwości materiału.

Na przykład, jeśli obiekt ma zautomatyzowany system powlekania DIP , może być trudno uzyskać suchą warstwę powłoki akrylowej lub poliuretanowej na bazie rozpuszczalnika większej niż 30 mikronów i unikaj wszystkich wad wymienionych w kryteriach jakości. Powłoka będzie zazwyczaj cieńsza i może nie być wystarczająco gruba, aby spełnić kryteria.

Ponadto istnieje bezpośredni związek między liczbą bąbelków w suchej folii powłoknej a grubością mokrej warstwy nakładanej w jednym przejściu. Łatwo jest dowiedzieć się: jeśli nakładasz zbyt grubą warstwę w jednym przejściu, jego część powierzchniowa stwardnienie (sucha), zanim pęcherzyki będą mogły unosić się z grubości i pozostaną w środku. Zastosowanie powłoki w cienkie warstwy jest najważniejszym warunkiem wyeliminowania występowania bąbelków. Jednak robot do powłoki selektywnej zwykle działa w trybie jednorazowym. Dlatego konieczne jest znalezienie kompromisu i dostosowanie procesu technologicznego zastosowania powlekania w taki sposób, aby uzyskać optymalne wyniki.

Co tak naprawdę oznacza wymaganie jednolitej powłoki i jednolitej aplikacji? Czy oznacza to „mundury ” w zakresie 30–130 µm? Czy musimy uważać, aby nałożyć cienką warstwę na ostre krawędzie, w których powłoka ma tendencję do rozprzestrzeniania się? Wreszcie, jak zauważono w standardzie, jeśli powłoka gromadzi się pod urządzeniem, łatwo jest przekroczyć dopuszczalną granicę grubości 130 µm w niektórych obszarach. Niestety, w przeciwieństwie do zdrowego rozsądku, więcej nie zawsze jest lepsze i należy unikać nadmiernie grubych powłok, ponieważ nadmiernie grube powłoki mają tendencję do pękania w perspektywie długoterminowej.

Procesy technologiczne do automatycznej kontroli jakości zastosowania powlekania konformalnego:

Jak wspomniano, aby spełnić powyższe kryteria jakości, wymagana jest dokładna kontrola całej PCB. Jest to niezwykle trudne zadanie ze względu na takie czynniki, jak zmęczenie oczu, rozproszenie uwagi i ograniczona przepustowość. Czy można zautomatyzować kontrolę jakości powłok konformalnej?

Jest to możliwe, ale z pewnymi zastrzeżeniami i ograniczeniami.

Spójrzmy na zautomatyzowane systemy powłok konformalnych dostępne na rynku. Obejmują one niektóre bardzo zaawansowane technologicznie systemy z doskonałymi kamerami i skanerami, doskonałe oprogramowanie i najwyższą jakość kontroli procesu. Mogą obsługiwać seryjne przetwarzanie produktów lub być zintegrowane z liniami produkcyjnymi i wydają się wypełniać istniejącą lukę technologiczną.

Kamery są montowane w systemach trój- lub czteroosiowych. Każda kamera musi wyeliminować zniekształcenie paralaksy podczas kontroli dużych płyt drukowanych, w których wzdłuż boków komponentów będą ukryte obszary. Systemy oparte na skanerach cierpią na to same zniekształcenie paralaksy, a teraz dostępne są systemy skanowania, które eliminują paralaksa.

Jednak wszystkie te systemy mają wadę: mogą zbadać każdy cal PCB pod każdym kątem i nadal pominąć obszary problemowe. Ale zwykle nie jest to decydujący czynnik automatycznej kontroli jakości powłok konformacyjnych. Systemy zautomatyzowanej inspekcji optycznej (AOI) podkreślają trudność spełnienia kryteriów jakości IPC w ramach standardowych procesów powlekania konformacyjnego. Systemy te pokazują wady w powładzie PCB i „See ” znacznie więcej niż jakikolwiek operator mógł.

Dla użytkownika systemu może to wydawać się otwarciem pudełka Pandory, ponieważ ma on teraz całą linię płyt drukowanych z defektami na całej powierzchni. Jeśli tak jest, a zautomatyzowany system inspekcji optyczny jest ustawiony na sprawdzenie drukowanych płyt obwodów zgodnie z tymi zasadami, po krótkim czasie zatrzyma się linia produkcyjna. Czy winy jest system inspekcji, czy proces powlekania konformalnego? Gdzie powinna kłamać?

Odpowiedź jest prosta: większość procesów technologicznych nie zapewnia poziomu jakości wymaganego przez standardowe kryteria IPC. Zautomatyzowane systemy kontroli optycznej wyraźnie identyfikują wszystkie wady (jeśli chodzi o czynniki mechaniczne i optyczne). Ponadto widzą istniejące wady wyraźniej niż nagie oko.

Rozwiązanie powlekania konformalnego ：

Konieczne jest wdrożenie iteracyjnego procesu opracowania optymalnego rozwiązania.

1. Stablish, które wady (kryteria jakości) są dopuszczalne i definiują je.

2. Określ, jaki poziom kontroli można osiągnąć w ramach istniejącego i nowego procesu powlekania konformalnego i jakie wady mogą być wygenerowane przez oba procesy

3. Jeśli system pozwala na spełnienie kryteriów, wszystkie strony będą zadowolone. W przeciwnym razie kryteria lub proces należy zmienić.

Ostatecznie należy użyć zdrowego rozsądku, a następnie przy odpowiednim poziomie wiedzy można podjąć właściwą decyzję. Opracowując optymalny proces kontroli jakości, niepotrzebne koszty, spory i kontraktacje można uniknąć później, gdy pojawią się problemy.