Kontrola kakovosti nanosa konformnega premaza

Nadzor kakovosti je kritičen vidik postopka konformnega premazovanja in je ključnega pomena za uspešno dokončanje te operacije.Ta članek obravnava standarde za konformne premaze, pomen njihovih predpisov, sposobnost novih avtomatiziranih tehnoloških sredstev za uporabo nadzora kakovosti za konformne premaze in dejavnike, ki jih je treba upoštevati, da se zagotovi zanesljiv nadzor.

Konformni premazi so tanke, prozorne polimerne plasti, ki se nanesejo na površine sklopov tiskanih vezij, da jih zaščitijo pred zunanjimi dejavniki.Beseda 'konformen' izhaja iz latinskega conformis - 'podoben', 'podoben', kar pomeni, da določa sposobnost prevleke, da posnema obliko zaščitenega sklopa tiskanega vezja.

Standardi konformnega premaza:

Danes je glavni mednarodni standard, ki ga uporablja večina podjetij po vsem svetu na področju konformnih premazov, standard IPC-A-610 za sprejemljivost elektronskih sklopov, katerega trenutno različico (IPC-A-610E) lahko naročite pri IPC.Obstajajo tudi drugi standardi, vključno s predpisi podjetja, vendar se ta članek osredotoča na A610, da bi pomagal določiti potrebe po nadzoru kakovosti aplikacij konformnega premaza.

Obseg vprašanj, ki jih pokriva IPC-A-610

IPC-A-610 je treba preučiti odsek za odsekom.To bo pomagalo razumeti potrebe operaterja in zahteve samega postopka konformnega premazovanja.Standard je sestavljen iz treh razdelkov: Splošne informacije, Pokritost premaza in Debelina premaza

Splošne informacije o konformnih premazih:

IPC-A-610 navaja, da morajo biti konformni premazi na splošno čisti in enotni po barvi in ​​konsistenci ter morajo enakomerno pokrivati ​​tiskano vezje in njegove komponente.Obseg pokritosti je odvisen od načina nanosa.

Tukaj je veliko prostora za interpretacijo, ki lahko povzroči težave, če je napačno razumljena.Treba je omeniti, da ima vsaka konformna tehnologija nanašanja premaza – bodisi nanašanje s čopičem, selektivno robotsko nanašanje z brezzračnim ventilom ali aerosolno brizganje – svoje značilnosti.Vsi proizvajajo različne stopnje obdelave, ki se dodatno razlikujejo glede na organizacijo tehnološkega procesa, osebnost upravljavca in pogojev proizvodnega okolja.

Zanimiva sta izraza 'homogenost' in 'enotnost', uporabljena v besedilu standarda.Sami po sebi so precej dvoumni, vendar jih je treba razumeti v kontekstu zahtev za popolnost in debelino prevleke, obravnavane v nadaljevanju.Brez takega konteksta ti izrazi na koncu le malo pojasnijo.

Nadalje, če naj bo premaz transparenten, se postavlja vprašanje, ali so pigmentirani premazi sprejemljivi.O tem se je treba pogovoriti s stranko in oceniti učinek pigmenta na učinkovitost konformnega premaza.

Popolnost prevleke:

Večina konformnih premazov zdaj vsebuje luminescentne dodatke, ki svetijo pod ultravijolično (UV) svetlobo.Tako je lažje nadzorovati kakovost nanosa premaza.Vendar pa nekatere napake niso vidne v UV svetlobi in jih je morda treba nadzorovati pri naravni (beli) svetlobi.Nekateri premazi že po naravi nimajo zadostne UV luminiscence, na primer številni organosilicijevi premazi.To lahko zaplete nadzor.

Enako pomembno je, ali ima laminat ali fotorezist lastno luminiscenčno emisijo, ki je po intenzivnosti primerljiva z emisijo prevleke: nekateri konformni premazi so namenoma narejeni nesvetleči v ultravijolični svetlobi, saj v delovnih pogojih uporabljeni luminiscenčni dodatek škodljivo vpliva na prevleko in tiskano vezje.

Kar zadeva pokritost, standard določa cilje kakovosti za končni premaz in različne ravni kakovosti – razredi 1, 2 in 3. Cilji vključujejo naslednje:

• Odsotnost območij z izgubo oprijema;

• Odsotnost praznin ali mehurčkov;

• Odsotnost vlaženja, lokalnega luščenja, shagreena, gub, razpok, valov, napak, kot sta 'ribje oko' in 'pomarančna lupina';

• Odsotnost tujih vključkov;

• Brez razbarvanja ali izgube prosojnosti;

• Popolno strjevanje in homogena struktura.

Številne tehnologije premazov, vrste tiskanih vezij in materiali v praksi ne omogočajo doseganja vseh zgoraj navedenih ciljnih kazalnikov.Sistematično doseganje le-teh bo na splošno izjemno drago tako v finančnem in investicijskem smislu kot v smislu časa in truda, porabljenega za nadzor procesa.

Bodimo pozorni na tak ciljni indikator, kot je odsotnost mehurčkov.Tudi če tiskano vezje pogledate s prostim očesom, je običajno nemogoče najti vzorec, ki na enem ali drugem mestu ne bi imel mehurčkov, razen če so izpolnjeni naslednji pogoji:

• Postopek nanosa konformnega premaza je popolnoma nadzorovan;

• Za dosego tega rezultata je izbran pravilen premazni material;

• Procesni pogoji so popolnoma optimizirani;

• Operaterji so obsežno usposobljeni o vzrokih za nastanek mehurčkov in lahko ustrezno nadzorujejo proces;

• V laminatu PCB, postopku sestavljanja, komponentah ali konformnem premazu ni prišlo do nobenih sprememb, ki bi lahko povzročile neželeni učinek.

Na srečo doseganje teh ciljev, čeprav je zaželeno, za večino podjetij ni potrebno – sicer bi bil konformni premaz izključna domena nekaj strokovnjakov in nemogoča naloga za mnoge.IPC pri tem pomaga s ponudbo lastnih meril kakovosti za te cilje:

• Premaz je popolnoma utrjen in strukturno enoten;

• Premaz se nanaša samo na področja, kjer je to potrebno;

• Oprijem prevleke v bližini maskiranih območij;

• Brez premostitve med sosednjimi blazinicami ali prevodnimi površinami zaradi:

-- Izguba oprijema,

-- Praznine ali mehurčki,

-- Razmočenje,

-- Pokanje,

-- valovitost,

-- Ribje oči ali koža morskega psa;

• Tuji vključki ne kršijo zahtev glede minimalne izolacijske reže med komponentami, kontaktnimi ploščicami ali prevodnimi površinami;

• Premaz je tanek, vendar še vedno sega do robov komponent in naprav.

Vse to se zdi razumno, dokler si podrobneje ne ogledate, kaj IPC predlaga doseči s svojim postopkom konformnega premazovanja.Morda boste ugotovili, da postopek, ki ga uporabljate, ali postopek, ki ga zahteva vaša stranka, ni tako očiten, kot se zdi na prvi pogled.

Najprej upoštevajte zahtevo po premazu robov komponent in naprav s tanko plastjo.To zahtevo je izjemno težko, če ne celo nemogoče, izpolniti z uporabo večine standardnih postopkov premazovanja.Precej težko je ugotoviti, ali so ostri robovi prevlečeni med običajnim postopkom nadzora kakovosti.Če stranka izjavi, da je to njena zahteva, je pomembno, da to skrbno pretehtate.

Zdaj pa preidimo na zahtevo po odsotnosti vseh zgoraj navedenih napak, pa tudi mostov med sosednjimi prevodnimi odseki.To pomeni, da mora operater pregledati reže med vsemi prevodnimi elementi na tiskanem vezju z nameščenimi komponentami in se prepričati, da ni nobenih napak, kot so mehurčki, ki bi kršili to merilo kakovosti.Takšna naloga ne zahteva le najvišje stopnje usposobljenosti, temveč tudi ogromne časovne stroške, v obsežni proizvodnji pa prisotnost celotne vojske strokovnjakov za nadzor kakovosti.

Preden se s stranko ali lastnim projektantom dogovorite o vseh kriterijih kakovosti, natančno razumejte, s čim natančno se strinjate.

Konformna debelina prevleke:

Končno področje, ki ga obravnava IPC-A-610, je konformna debelina prevleke.Standardna tabela določa sprejemljive razpone debeline suhega filma za različne polimerne materiale, kot so akrilni konformni premazi, v razponu od 0,03 mm do 0,13 mm ali od 30 µm do 130 µm.To je širok razpon za uporabo konformnega premaza, če je postopek pravilno izveden.Te omejitve je tudi enostavno preseči, če se ne zavedate osnovnih težav.Ključno je razumeti načela uporabljenega postopka konformnega premazovanja in zmogljivosti materiala.

Na primer, če ima objekt avtomatizirano sistem potapljanja, bo morda težko doseči suh film akrilnega ali poliuretanskega premaza na osnovi topil, debelejši od 30 mikronov, in se izogniti vsem napakam, navedenim v merilih kakovosti.Prevleka bo običajno tanjša in morda ne bo dovolj debela, da bi izpolnjevala merila.

Poleg tega obstaja neposredna povezava med številom mehurčkov v suhem premaznem filmu in debelino mokrega premaznega filma, nanesenega v enem prehodu.To je enostavno ugotoviti: če v enem prehodu nanesete predebel sloj, se bo njegov površinski del strdil (posušil), še preden bodo mehurčki priplavali iz debeline in bodo ostali v notranjosti.Nanos premaza v tankih slojih je najpomembnejši pogoj za preprečitev nastanka mehurčkov.Vendar pa robot za selektivno nanašanje običajno deluje v načinu z enim prehodom.Zato je potrebno najti kompromis in prilagoditi tehnološki proces nanosa premaza tako, da bo dosegel optimalne rezultate.

Kaj pravzaprav pomeni zahtevati enoten premaz in enoten nanos?Ali to pomeni 'enotno' v območju 30–130 µm?Ali moramo paziti, da nanesemo tanko plast na ostre robove, kjer se premaz rad širi?Nazadnje, kot je navedeno v standardu, če se premaz nabere pod napravo, je na določenih območjih enostavno preseči dovoljeno mejo debeline 130 µm.Na žalost, v nasprotju z zdravo pametjo, več ni vedno bolje, zato se je treba izogibati predebelim nanosom, saj predebeli nanosi dolgoročno pokajo.

Tehnološki procesi za avtomatsko kontrolo kakovosti nanosa konformnega premaza:

Kot že omenjeno, je za izpolnjevanje zgoraj opisanih meril kakovosti potreben temeljit pregled celotnega tiskanega vezja.To je izjemno težka naloga zaradi dejavnikov, kot so utrujenost oči, odvračanje pozornosti in omejen pretok.Ali je mogoče avtomatizirati nadzor kakovosti konformnega premaza?

Možno je, vendar z nekaterimi zadržki in omejitvami.

Oglejmo si avtomatizirane sisteme konformnega premazovanja, ki so na voljo na trgu.Vključujejo nekaj zelo visokotehnoloških sistemov z odličnimi kamerami in skenerji, odlično programsko opremo in najvišjo kakovostjo nadzora procesov.Lahko se ukvarjajo s serijsko obdelavo izdelkov ali vključitvijo v proizvodne linije in zdi se, da premostijo obstoječo tehnološko vrzel.

Kamere so nameščene na tri- ali štiriosne sisteme.Vsaka kamera mora odpraviti popačenje paralakse pri pregledovanju velikih tiskanih vezij, kjer bodo ob straneh komponent skrita območja.Sistemi, ki temeljijo na optičnih bralnikih, imajo enako popačenje paralakse in zdaj so na voljo sistemi za skeniranje, ki odpravljajo paralakso.

Vendar imajo vsi ti sistemi pomanjkljivost: lahko pregledajo vsak centimeter tiskanega vezja iz vseh kotov in še vedno zgrešijo problematična področja.Vendar to običajno ni odločilni dejavnik pri avtomatizirani kontroli kakovosti konformnega premaza.Sistemi za avtomatsko optično pregledovanje (AOI) poudarjajo težave pri izpolnjevanju meril kakovosti IPC v okviru standardnih konformnih postopkov nanašanja premazov.Ti sistemi pokažejo napake v prevleki PCB in 'vidijo' veliko več, kot bi lahko kateri koli operater.

Za uporabnika sistema se to morda zdi kot odprta Pandorina skrinjica, saj ima zdaj celo vrsto tiskanih vezij z napakami po vsej površini.Če je temu tako in je sistem za avtomatiziran optični pregled nastavljen tako, da pregleduje tiskana vezja v skladu s temi pravili, se bo proizvodna linija po kratkem času ustavila.Ali je kriv nadzorni sistem ali konformni postopek nanašanja premazov?Kje naj bo krivda?

Odgovor je preprost: večina tehnoloških procesov ne zagotavlja ravni kakovosti, ki jo zahtevajo standardi IPC.Avtomatizirani sistemi optičnega nadzora jasno prepoznajo vse napake (če mehanski in optični dejavniki to dopuščajo).Poleg tega vidijo obstoječe napake jasneje kot s prostim očesom.

Rešitev za konformni premaz:

Za razvoj optimalne rešitve je potrebno izvesti iterativni proces.

1. ugotoviti, katere napake (merila kakovosti) so sprejemljive in jih opredeliti.

2. Ugotovite, kakšno raven nadzora je mogoče doseči v okviru obstoječega in novega postopka konformnega premazovanja in katere napake lahko povzročita oba procesa

3. Če sistem omogoča izpolnjevanje meril, bodo vse strani zadovoljne.V nasprotnem primeru je treba spremeniti merila ali postopek.

Navsezadnje je treba uporabiti zdravo kmečko pamet, nato pa je s pravo stopnjo znanja mogoče sprejeti pravo odločitev.Z razvojem optimalnega procesa nadzora kakovosti se je mogoče izogniti nepotrebnim stroškom, sporom in nasprotnim obtožbam kasneje, ko se pojavijo težave.