A konform bevonat alkalmazásának minőségellenőrzése

A minőség-ellenőrzés kritikus szempont a konform bevonatolási folyamatban, és kulcsfontosságú a művelet sikeres befejezéséhez.Ez a cikk tárgyalja a megfelelő bevonatokra vonatkozó szabványokat, előírásaik jelentését, az új automatizált technológiai eszközök képességét a megfelelő bevonatok minőségellenőrzésére, valamint azokat a tényezőket, amelyeket figyelembe kell venni a megbízható ellenőrzés biztosításához.

A konform bevonatok vékony, átlátszó polimer rétegek, amelyeket a nyomtatott áramkörök felületére visznek fel, hogy megvédjék azokat a külső tényezőktől.A 'conformal' szó a latin conformis - 'hasonló', 'hasonló' szóból származik, vagyis meghatározza a bevonat azon képességét, hogy megismételje a védett nyomtatott áramkör-szerelvény alakját.

Megfelelő bevonat szabványok:

Ma a világ legtöbb cége által használt elsődleges nemzetközi szabvány a konformális bevonat területén az IPC-A-610 Standard for Acceptability of Electronic Assemblies, melynek aktuális változata (IPC-A-610E) megrendelhető az IPC-től.Vannak más szabványok is, beleértve a vállalati előírásokat is, de ez a cikk az A610-re összpontosít, hogy segítsen meghatározni a megfelelő bevonat alkalmazások minőség-ellenőrzési igényeit.

Az IPC-A-610 által lefedett problémák köre

Az IPC-A-610-et szakaszonként kell tanulmányozni.Ez segít megérteni mind a kezelő igényeit, mind pedig magának a megfelelő bevonási folyamatnak a követelményeit.A szabvány három részből áll: Általános információk, Bevonatfedés és Bevonatvastagság

Általános információk a konform bevonatokról:

Az IPC-A-610 kimondja, hogy a konform bevonatoknak általában átlátszónak és egységesnek kell lenniük színükben és állagukban, és egyenletesen kell fedniük a nyomtatott áramköri lapot és annak alkatrészeit.A lefedettség mértéke az alkalmazás módjától függ.

Itt nagy az értelmezési lehetőség, ami félreértés esetén problémákhoz vezethet.Érdemes megjegyezni, hogy minden konform bevonat felviteli technológiának – legyen szó ecsettel, szelektív, airless szelepes robotizált felvitelről vagy aeroszolos szórással – megvannak a maga sajátosságai.Mindegyikük különböző szintű kidolgozást készít, amely a technológiai folyamat megszervezésétől, a kezelő személyiségétől és a gyártási környezet körülményeitől függően változhat.

Érdekesek a szabvány szövegében használt 'homogenitás' és 'egységesség' kifejezések.Önmagukban meglehetősen kétértelműek, de a bevonat teljességére és vastagságára vonatkozó, alább tárgyalt követelmények összefüggésében kell értelmezni.Ilyen kontextus nélkül ezek a kifejezések végső soron keveset tisztáznak.

Továbbá, ha a bevonatnak átlátszónak kell lennie, felmerül a kérdés, hogy elfogadhatók-e a pigmentált bevonatok.Ezt meg kell beszélni az ügyféllel, és értékelni kell a pigment hatását a konform bevonat teljesítményére.

A bevonat fedésének teljessége:

A legtöbb konform bevonat ma már olyan lumineszcens adalékokat tartalmaz, amelyek ultraibolya (UV) fényben világítanak.Ez megkönnyíti a bevonatfelvitel minőségének ellenőrzését.Néhány hiba azonban nem látható UV-fényben, és természetes (fehér) fényben szabályozást igényelhet.Egyes bevonatok természeténél fogva nem rendelkeznek elegendő UV-lumineszcenciával, mint például sok szerves szilícium bevonat.Ez megnehezítheti az irányítást.

Ugyanilyen fontos, hogy a laminátumnak vagy a fotorezisztnek van-e saját, a bevonat emissziójához hasonló intenzitású lumineszcens emissziója: egyes konform bevonatok ultraibolya fényben szándékosan nem lumineszcensek, mivel működési körülmények között a használt lumineszcens adalék káros hatással van a bevonatot és a nyomtatott áramköri lapot.

I.C.T-U2 UV-szárító sütő

I.C.T-U1 UV-szárító sütő

IR szárító sütő

A lefedettség tekintetében a szabvány minőségi célokat határoz meg a befejező bevonathoz és a különböző minőségi szintekhez – 1., 2. és 3. osztály. A célok a következők:

• A tapadás elvesztésével járó területek hiánya;

• Ürességek vagy buborékok hiánya;

• Víztelenítés, helyi hámlás, shagreen, ráncok, repedések, hullámok, hibák, például 'halszem' és 'narancsbőr' hiánya;

• Idegen zárványok hiánya;

• Nincs elszíneződés vagy az átlátszóság elvesztése;

• Teljes kikeményedés és homogén szerkezet.

Számos bevonási technológia, nyomtatott áramköri laptípus és anyag nem teszi lehetővé az összes fent említett célmutató elérését a gyakorlatban.Ezek szisztematikus megvalósítása általában rendkívül költséges mind pénzügyi, mind befektetési szempontból, mind pedig a folyamatszabályozásra fordított idő és erőfeszítés tekintetében.

Figyeljünk egy olyan célmutatóra, mint a buborékok hiánya.Még ha szabad szemmel nézi is a nyomtatott áramköri lapot, általában lehetetlen olyan mintát találni, amelyen egyik vagy másik helyen nincs buborék, hacsak nem teljesülnek a következő feltételek:

• A konform bevonat folyamata teljes mértékben ellenőrzött;

• Az eredmény eléréséhez a megfelelő bevonóanyagot választják ki;

• A folyamat feltételei teljesen optimalizáltak;

• A kezelők alapos képzésben részesülnek a buborékok kialakulásának okairól, és ennek megfelelően tudják irányítani a folyamatot;

• Nem történt olyan változás a PCB laminátumban, az összeszerelési folyamatban, az alkatrészekben vagy a megfelelő bevonatban, amely nemkívánatos reakciót okozhatna.

Szerencsére ezeknek a céloknak az elérése, bár kívánatos, a legtöbb vállalat számára nem szükséges – különben a konformális bevonat csak néhány szakértő dolga lenne, sokak számára pedig lehetetlen feladat.Az IPC segít ebben azáltal, hogy saját minőségi kritériumait kínálja az alábbi célokhoz:

• A bevonat teljesen megkötött és szerkezetileg egységes;

• A bevonatot csak olyan területeken alkalmazzák, ahol szükség van rá;

• A bevonat tapadása maszkolt területek közelében;

• Nincs áthidalás a szomszédos betétek vagy vezető felületek között a következők miatt:

-- a tapadás elvesztése,

-- Ürességek vagy buborékok,

-- Nedvességtelenítés,

-- Repedés,

-- Hullámosság,

-- Halszem vagy cápabőr;

• Az idegen zárványok nem sértik az alkatrészek, az érintkezőbetétek vagy a vezető felületek közötti minimális szigetelési hézag követelményeit;

• A bevonat vékony, de még mindig eléri az alkatrészek és eszközök széleit.

Mindez ésszerűnek tűnik mindaddig, amíg közelebbről meg nem nézi, hogy az IPC mit javasol a konform bevonatolási eljárásával.Előfordulhat, hogy az Ön által használt vagy az ügyfele által kért folyamat nem olyan nyilvánvaló, mint amilyennek elsőre tűnik.

Először is vegye figyelembe az alkatrészek és eszközök széleinek vékony réteggel való bevonását.Ezt a követelményt rendkívül nehéz, ha nem lehetetlen teljesíteni a legtöbb szabványos bevonási eljárással.Meglehetősen nehéz meghatározni, hogy az éles szélek bevonattal járnak-e normál minőség-ellenőrzési folyamat során.Ha egy ügyfél azt állítja, hogy ez az ő követelménye, fontos ezt alaposan átgondolni.

Most térjünk át a fenti hibák hiányának követelményére, valamint a szomszédos vezető szakaszok közötti hidakra.Ez azt jelenti, hogy az üzemeltetőnek meg kell vizsgálnia a réseket a nyomtatott áramköri lapon lévő összes vezető elem között a rászerelt alkatrészekkel együtt, és meg kell győződnie arról, hogy nincsenek olyan hibák, mint például buborékok, amelyek sértenék ezt a minőségi kritériumot.Egy ilyen feladat nem csak a legmagasabb szintű képzettséget, hanem óriási időráfordítást, a nagyüzemi gyártásnál pedig minőségellenőrző szakemberek egész hadának jelenlétét is megköveteli.

Mielőtt megállapodna az ügyféllel vagy saját tervezőmérnökével az összes minőségi kritériumban, ismerje meg részletesen, hogy pontosan mit is vállal.

Konform bevonat vastagság:

Az IPC-A-610 által megcélzott végső terület a konform bevonatvastagság.A szabvány táblázata elfogadható száraz rétegvastagság-tartományokat határoz meg különböző polimer anyagokhoz, például akril konform bevonatokhoz, 0,03 mm és 0,13 mm, vagy 30 µm és 130 µm között.Ez egy széles tartomány a megfelelő bevonat alkalmazásához, ha az eljárást megfelelően hajtják végre.Könnyű túllépni ezeket a határokat, ha nincs tisztában a mögöttes problémákkal.A kulcs az alkalmazott konform bevonatolási eljárás elveinek és az anyag képességeinek megértése.

Például, ha egy létesítmény automatizált dip bevonat rendszer, nehéz lehet 30 mikronnál vastagabb oldószerbázisú akril vagy poliuretán bevonat száraz filmjét elérni, és elkerülni a minőségi kritériumokban felsorolt ​​hibákat.A bevonat általában vékonyabb, és nem biztos, hogy elég vastag ahhoz, hogy megfeleljen a kritériumoknak.

Ezenkívül közvetlen kapcsolat van a száraz bevonófilmben lévő buborékok száma és az egy menetben felvitt nedves bevonófilm vastagsága között.Ez könnyen kideríthető: ha túl vastag réteget viszünk fel egy menetben, akkor a felületi része megkeményedik (szárad), mielőtt a buborékok felúsznának a vastagságból, és bent maradnak.A bevonat vékony rétegekben történő felhordása a legfontosabb feltétele a buborékképződés megszüntetésének.A szelektív bevonatoló robot azonban általában egymenetes üzemmódban működik.Ezért szükséges kompromisszumot találni, és a bevonatfelvitel technológiai folyamatát úgy módosítani, hogy optimális eredményt érjünk el.

Mit jelent valójában az egységes bevonat és az egységes felhordás követelménye?Ez azt jelenti, hogy 'egyenletes' a 30-130 µm tartományban?Vigyáznunk kell arra, hogy vékony réteget vigyünk fel az éles szélekre, ahol a bevonat szétterül?Végül, ahogy a szabvány is megjegyzi, ha a bevonat felhalmozódik az eszköz alatt, akkor bizonyos területeken könnyen túllépheti a megengedett 130 µm vastagsági határt.Sajnos a józan ésszel ellentétben a több nem mindig jobb, és kerülni kell a túl vastag bevonatokat, mivel a túl vastag bevonatok hosszú távon hajlamosak megrepedni.

Technológiai eljárások a megfelelő bevonatfelvitel automatikus minőségellenőrzéséhez:

Amint megjegyeztük, a fent vázolt minőségi kritériumok teljesítéséhez a teljes PCB alapos ellenőrzésére van szükség.Ez rendkívül nehéz feladat olyan tényezők miatt, mint a szem fáradtsága, a figyelemelvonás és a korlátozott áteresztőképesség.Automatizálható a konform bevonat minőség-ellenőrzése?

Lehetséges, de bizonyos fenntartásokkal és korlátozásokkal.

Nézzük meg a piacon elérhető automatizált konform bevonatrendszereket.Ezek közé tartozik néhány nagyon csúcstechnológiás rendszer kiváló kamerákkal és szkennerekkel, kiváló szoftverrel és a legmagasabb minőségű folyamatvezérléssel.Képesek a termékek sorozatos feldolgozására vagy a gyártósorokba integrálni, és úgy tűnik, hogy áthidalják a meglévő technológiai hiányt.

A kamerákat három- vagy négytengelyes rendszerekre szerelik fel.Minden kamerának meg kell szüntetnie a parallaxis torzítást a nagy nyomtatott áramköri lapok vizsgálatakor, ahol az alkatrészek oldalain rejtett területek vannak.A szkenner alapú rendszerek ugyanazt a parallaxis torzulást szenvedik, és ma már elérhetők olyan szkennelő rendszerek, amelyek kiküszöbölik a parallaxist.

Mindazonáltal ezeknek a rendszereknek van egy hátránya: minden szögből megvizsgálják a PCB minden hüvelykjét, és továbbra is kihagyják a problémás területeket.De általában nem ez a meghatározó tényező az automatizált konform bevonat minőségellenőrzésében.Az automatizált optikai ellenőrző (AOI) rendszerek rávilágítanak az IPC minőségi kritériumainak való megfelelés nehézségére a szabványos konform bevonási folyamatokon belül.Ezek a rendszerek hibákat mutatnak a NYÁK-bevonatban, és sokkal többet látnak, mint bármely kezelő.

A rendszer használója számára ez Pandora szelencéjének kinyílásának tűnhet, hiszen most egy egész sor nyomtatott áramköri kártyával rendelkezik, amelyek felületükön hibás.Ha ez a helyzet, és az automatizált optikai ellenőrző rendszer úgy van beállítva, hogy ezeknek a szabályoknak megfelelően ellenőrizze a nyomtatott áramköri kártyákat, akkor rövid idő múlva a gyártósor leáll.Az ellenőrző rendszer a hibás, vagy a megfelelő bevonási folyamat?Hol legyen a hibás?

A válasz egyszerű: a legtöbb technológiai folyamat nem biztosítja az IPC szabvány kritériumai által megkövetelt minőségi szintet.Az automatizált optikai ellenőrző rendszerek egyértelműen azonosítanak minden hibát (amennyire a mechanikai és optikai tényezők megengedik).Ráadásul tisztábban látják a meglévő hibákat, mint szabad szemmel.

Konform bevonat megoldás:

Az optimális megoldás kidolgozásához egy iteratív folyamatot kell végrehajtani.

1. állapítsa meg, mely hibák (minőségi kritériumok) elfogadhatók, és definiálja azokat.

2. Határozza meg, milyen szintű ellenőrzés érhető el a meglévő és az új konform bevonatolási folyamaton belül, és milyen hibákat generálhat mindkét eljárás

3. Ha a rendszer lehetővé teszi a kritériumok teljesítését, akkor minden fél elégedett lesz.Ellenkező esetben módosítani kell a kritériumokat vagy a folyamatot.

Végső soron a józan észt kell használni, és akkor a megfelelő tudásszint birtokában meg lehet hozni a megfelelő döntést.Az optimális minőségellenőrzési folyamat kialakításával a későbbi problémák felmerülésekor elkerülhetők a felesleges költségek, viták és ellenvádak.