Kontrola kvalitete nanošenja konformnog premaza

Kontrola kvalitete kritičan je aspekt procesa konformnog premazivanja i ključna je za uspješno dovršenje ove operacije.U ovom se članku govori o standardima za konformne premaze, značenju njihovih propisa, sposobnosti novih automatiziranih tehnoloških sredstava za primjenu kontrole kvalitete na konformne premaze i čimbenicima koji se moraju uzeti u obzir kako bi se osigurala pouzdana kontrola.

Konformni premazi su tanki, prozirni slojevi polimera koji se nanose na površine sklopova tiskanih krugova kako bi ih zaštitili od vanjskih čimbenika.Riječ 'konforman' izvedena je iz latinskog conformis - 'sličan', 'sličan', to jest, određuje sposobnost premaza da replicira oblik zaštićenog sklopa tiskanog kruga.

Standardi konformnog premaza:

Danas je primarni međunarodni standard koji koristi većina tvrtki diljem svijeta u području konformnog premaza IPC-A-610 Standard za prihvatljivost elektroničkih sklopova, čija se trenutna verzija (IPC-A-610E) može naručiti od IPC-a.Postoje i drugi standardi, uključujući propise tvrtke, ali ovaj se članak usredotočuje na A610 kako bi se pomoglo u određivanju potreba za kontrolom kvalitete aplikacija konformnog premaza.

Opseg pitanja obuhvaćenih IPC-A-610

IPC-A-610 treba proučavati odjeljak po odjeljak.To će pomoći da se razumiju i potrebe operatera i zahtjevi samog procesa konformnog premazivanja.Standard se sastoji od tri odjeljka: Opće informacije, Pokrivenost premaza i Debljina premaza

Opće informacije o konformnim premazima:

IPC-A-610 navodi da bi konformni premazi općenito trebali biti čisti i ujednačeni u boji i konzistenciji, te bi trebali jednoliko prekrivati ​​tiskanu ploču i njene komponente.Opseg pokrivenosti ovisi o načinu primjene.

Ovdje postoji mnogo prostora za tumačenje, što može dovesti do problema ako se pogrešno shvati.Vrijedno je napomenuti da svaka tehnologija konformnog nanošenja premaza – bilo da se radi o nanošenju četkom, selektivnom robotskom nanošenju s bezračnim ventilom ili raspršivanjem aerosola – ima svoje karakteristike.Svi oni proizvode različite razine završne obrade, koje dodatno variraju ovisno o organizaciji tehnološkog procesa, osobnosti operatera i uvjetima proizvodnog okruženja.

Zanimljivi su pojmovi 'homogenost' i 'ujednačenost' koji se koriste u tekstu norme.Sami po sebi, oni su prilično dvosmisleni, ali se moraju razumjeti u kontekstu zahtjeva za cjelovitošću i debljinom premaza o kojima se raspravlja u nastavku.Bez takvog konteksta, ovi pojmovi u konačnici malo pojašnjavaju.

Nadalje, ako premaz treba biti transparentan, postavlja se pitanje jesu li pigmentirani premazi prihvatljivi.O tome treba razgovarati s kupcem i procijeniti učinak pigmenta na performanse konformnog premaza.

Kompletnost pokrivenosti premazom:

Većina konformnih premaza sada sadrži luminiscentne aditive koji svijetle pod ultraljubičastim (UV) svjetlom.To olakšava kontrolu kvalitete nanošenja premaza.Međutim, neki nedostaci nisu vidljivi na UV svjetlu i mogu zahtijevati kontrolu na prirodnom (bijelom) svjetlu.Neki premazi po prirodi nemaju dovoljno UV luminiscencije, poput mnogih organosilikonskih premaza.To može komplicirati kontrolu.

Jednako je važno imaju li laminat ili fotorezist svoju vlastitu luminiscentnu emisiju koja se po intenzitetu može usporediti s emisijom premaza: neki konformni premazi su namjerno napravljeni neluminiscentnim na ultraljubičastom svjetlu, budući da u radnim uvjetima korišteni luminiscentni aditiv ima negativan učinak na premaz i tiskanu pločicu.

Što se tiče pokrivenosti, standard postavlja ciljeve kvalitete za završni premaz i različite razine kvalitete – klase 1, 2 i 3. Ciljevi uključuju sljedeće:

• Odsutnost područja s gubitkom prianjanja;

• Odsutnost šupljina ili mjehurića;

• Odsutnost vlaženja, lokalnog ljuštenja, šagrena, bora, pukotina, mreškanja, nedostataka poput 'ribljeg oka' i 'narančine kore';

• Odsutnost stranih inkluzija;

• Bez promjene boje ili gubitka prozirnosti;

• Potpuno stvrdnjavanje i homogena struktura.

Mnoge tehnologije premazivanja, vrste tiskanih pločica i materijali ne dopuštaju postizanje svih gore navedenih ciljnih pokazatelja u praksi.Sustavno postizanje istih općenito će biti izuzetno skupo kako u financijskom i investicijskom smislu, tako iu smislu vremena i truda utrošenog na kontrolu procesa.

Obratimo pozornost na takav ciljni pokazatelj kao što je odsutnost mjehurića.Čak i ako pogledate tiskanu pločicu golim okom, obično je nemoguće pronaći uzorak koji na jednom ili drugom mjestu nema mjehuriće, osim ako su ispunjeni sljedeći uvjeti:

• Proces konformnog premazivanja potpuno je kontroliran;

• Za postizanje ovog rezultata odabran je ispravan materijal za oblaganje;

• Uvjeti procesa su potpuno optimizirani;

• Operateri su opsežno obučeni o uzrocima mjehurića iu skladu s tim mogu kontrolirati proces;

• Nije došlo do promjena u PCB laminatu, procesu sastavljanja, komponentama ili konformnom premazu koje bi mogle izazvati neželjenu reakciju.

Srećom, postizanje ovih ciljeva, iako je poželjno, nije nužno za većinu tvrtki – inače bi konformni premaz bio isključiva domena nekoliko stručnjaka i nemoguć zadatak za mnoge.IPC pomaže u tom smislu nudeći vlastite kriterije kvalitete za ove ciljeve:

• Premaz je potpuno stvrdnut i strukturno ujednačen;

• Premaz se nanosi samo na mjesta gdje je to potrebno;

• Prianjanje premaza u blizini maskiranih područja;

• Nema premošćivanja između susjednih jastučića ili vodljivih površina zbog:

-- Gubitak prianjanja,

-- Praznine ili mjehurići,

-- Odvlaživanje,

-- Pucanje,

-- valovitost,

-- Riblje oči ili koža morskog psa;

• Strani uključci ne krše zahtjeve minimalnog izolacijskog razmaka između komponenti, kontaktnih ploča ili vodljivih površina;

• Premaz je tanak, ali ipak doseže rubove komponenti i uređaja.

Sve se to čini razumnim dok pobliže ne pogledate što IPC predlaže postići svojim konformnim procesom premazivanja.Možda ćete otkriti da proces koji koristite ili onaj koji vaš kupac traži nije tako očit kao što se na prvi pogled čini.

Najprije razmotrite zahtjev za premazivanje rubova komponenti i uređaja tankim slojem.Ovaj zahtjev je izuzetno teško, ako ne i nemoguće, ispuniti korištenjem većine standardnih procesa premazivanja.Vrlo je teško odrediti jesu li oštri rubovi premazani tijekom normalnog procesa kontrole kvalitete.Ako kupac izjavi da je to njegov zahtjev, važno je to pažljivo razmotriti.

Sada prijeđimo na zahtjev za nepostojanjem svih gore navedenih nedostataka, kao i mostova između susjednih vodljivih dijelova.To znači da operater mora pregledati razmake između svih vodljivih elemenata na tiskanoj pločici s komponentama montiranim na njoj i osigurati da nema nedostataka, poput mjehurića, koji bi narušili ovaj kriterij kvalitete.Takav zadatak zahtijeva ne samo najvišu razinu kvalifikacija, već i ogromne vremenske troškove, au velikoj proizvodnji prisutnost cijele vojske stručnjaka za kontrolu kvalitete.

Prije nego što se s klijentom ili vlastitim projektantom dogovorite o svim kriterijima kvalitete, detaljno shvatite na što točno pristajete.

Konformna debljina premaza:

Završno područje kojim se bavi IPC-A-610 je konformna debljina premaza.Standardna tablica postavlja prihvatljive raspone debljine suhog filma za različite polimerne materijale, kao što su akrilni konformni premazi, u rasponu od 0,03 mm do 0,13 mm, ili 30 µm do 130 µm.Ovo je širok raspon za primjenu konformnog premaza ako se postupak pravilno provodi.Također je lako prekoračiti ta ograničenja ako niste svjesni temeljnih problema.Ključno je razumjeti principe procesa konformnog premazivanja koji se koristi i mogućnosti materijala.

Na primjer, ako objekt ima automatizirani sustav premazivanja uranjanjem, može biti teško postići suhi film akrilnog ili poliuretanskog premaza na bazi otapala debljine veće od 30 mikrona i izbjeći sve nedostatke navedene u kriterijima kvalitete.Premaz će obično biti tanji i možda neće biti dovoljno debeo da zadovolji kriterije.

Štoviše, postoji izravan odnos između broja mjehurića u suhom premaznom filmu i debljine mokrog premaznog filma nanesenog u jednom prolazu.To je lako utvrditi: ako u jednom prolazu nanesete predebeo sloj, tada će se njegov površinski dio stvrdnuti (osušiti) prije nego što mjehurići mogu isplivati ​​iz debljine, te će ostati unutra.Nanošenje premaza u tankim slojevima najvažniji je uvjet za sprječavanje pojave mjehurića.Međutim, robot za selektivno premazivanje obično radi u jednom prolazu.Stoga je potrebno naći kompromis i prilagoditi tehnološki proces nanošenja premaza na način da se dobiju optimalni rezultati.

Što zapravo znači zahtijevati jednoličan premaz i jednoličnu primjenu?Znači li to 'jednoliko' u rasponu od 30–130 µm?Trebamo li paziti na nanošenje tankog sloja na oštre rubove gdje se premaz sklon raširenju?Konačno, kao što je navedeno u standardu, ako se premaz nakupi ispod uređaja, lako je prekoračiti dopuštenu granicu debljine od 130 µm na određenim područjima.Nažalost, suprotno zdravom razumu, više nije uvijek bolje, pa treba izbjegavati pretjerano debele premaze, jer predebeli premazi imaju tendenciju dugoročnog pucanja.

Tehnološki procesi automatske kontrole kvalitete nanošenja konformne prevlake:

Kao što je navedeno, da bi se ispunili gore navedeni kriteriji kvalitete, potrebna je temeljita inspekcija cijelog PCB-a.Ovo je iznimno težak zadatak zbog čimbenika kao što su umor očiju, smetnja i ograničena propusnost.Može li se kontrola kvalitete konformnog premaza automatizirati?

Moguće je, ali uz određene rezerve i ograničenja.

Pogledajmo automatizirane konformne sustave premazivanja dostupne na tržištu.Oni uključuju neke vrlo visokotehnološke sustave s izvrsnim kamerama i skenerima, izvrsnim softverom i najvišom kvalitetom kontrole procesa.Oni mogu podnijeti serijsku obradu proizvoda ili biti integrirani u proizvodne linije, i čini se da premošćuju postojeći tehnološki jaz.

Kamere se postavljaju na sustave s tri ili četiri osi.Svaka kamera mora eliminirati izobličenje paralakse pri pregledu velikih tiskanih ploča gdje će biti skrivenih područja duž strana komponenti.Sustavi temeljeni na skenerima pate od istog izobličenja paralakse, a sada su dostupni sustavi skeniranja koji eliminiraju paralaksu.

Međutim, svi ovi sustavi imaju nedostatak: mogu ispitati svaki centimetar PCB-a iz svakog kuta i još uvijek promašiti problematična područja.Ali to obično nije odlučujući faktor u automatiziranoj kontroli kvalitete konformnog premaza.Automatizirani sustavi optičke inspekcije (AOI) naglašavaju poteškoće u ispunjavanju kriterija kvalitete IPC-a unutar standardnih konformnih procesa premazivanja.Ovi sustavi pokazuju nedostatke unutar PCB premaza i 'vide' puno više nego što bi bilo koji operater mogao.

Za korisnika sustava ovo se može činiti kao otvaranje Pandorine kutije, budući da sada ima cijelu liniju tiskanih pločica s greškama po cijeloj površini.Ako je to slučaj, a automatizirani optički sustav inspekcije je postavljen da pregledava tiskane ploče prema ovim pravilima, tada će se nakon kratkog vremena proizvodna linija zaustaviti.Je li kriv sustav inspekcije ili konformni postupak premazivanja?Gdje bi trebala biti krivica?

Odgovor je jednostavan: većina tehnoloških procesa ne osigurava razinu kvalitete koju zahtijevaju kriteriji IPC standarda.Automatizirani sustavi optičke inspekcije jasno prepoznaju sve nedostatke (u onoj mjeri u kojoj to dopuštaju mehanički i optički čimbenici).Štoviše, oni vide postojeće nedostatke jasnije nego golim okom.

Rješenje za konformni premaz:

Za razvoj optimalnog rješenja potrebno je provesti iterativni proces.

1. utvrditi koji nedostaci (kriteriji kvalitete) su prihvatljivi i definirati ih.

2. Odredite koja se razina kontrole može postići unutar postojećeg i novog procesa konformnog premazivanja i koji nedostaci mogu nastati u oba procesa

3. Ako sustav dopušta ispunjavanje kriterija, sve strane će biti zadovoljne.U suprotnom, kriterije ili proces treba promijeniti.

U konačnici treba koristiti zdrav razum, a onda se uz odgovarajuću razinu znanja može donijeti ispravna odluka.Razvijanjem optimalnog procesa kontrole kvalitete mogu se izbjeći nepotrebni troškovi, sporovi i protuoptužbe kasnije kada se pojave problemi.