Controlul calității aplicației de acoperire conformă

Controlul calității este un aspect critic al procesului de acoperire conformă și este cheia pentru finalizarea cu succes a acestei operațiuni.Acest articol discută standardele pentru acoperirile conforme, semnificația reglementărilor acestora, capacitatea noilor mijloace tehnologice automatizate de a aplica controlul calității acoperirilor conforme și factorii care trebuie luați în considerare pentru a asigura un control fiabil.

Straturile conforme sunt straturi subțiri, transparente de polimer, care sunt aplicate pe suprafețele ansamblurilor de circuite imprimate pentru a le proteja de factorii externi.Cuvântul „conform” este derivat din latinescul conformis - „similar”, „semănător”, adică determină capacitatea stratului de acoperire de a reproduce forma ansamblului de circuit imprimat protejat.

Standarde de acoperire conformă:

Astăzi, standardul internațional principal utilizat de majoritatea companiilor din întreaga lume în domeniul acoperirii conforme este standardul IPC-A-610 pentru acceptabilitatea ansamblurilor electronice, a cărui versiune actuală (IPC-A-610E) poate fi comandată de la IPC.Există și alte standarde, inclusiv reglementări ale companiei, dar acest articol se concentrează pe A610 pentru a ajuta la determinarea nevoilor de control al calității aplicațiilor de acoperire conformă.

Domeniul de aplicare al problemelor acoperite de IPC-A-610

IPC-A-610 ar trebui studiat secțiune cu secțiune.Acest lucru va ajuta la înțelegerea atât a nevoilor operatorului, cât și a cerințelor procesului de acoperire conformă în sine.Standardul constă din trei secțiuni: Informații generale, Acoperire acoperire și Grosimea acoperirii

Informații generale despre acoperirile conforme:

IPC-A-610 afirmă că acoperirile conforme ar trebui să fie în general clare și uniforme ca culoare și consistență și ar trebui să acopere uniform placa de circuit imprimat și componentele acesteia.Gradul de acoperire depinde de metoda de aplicare.

Există mult loc de interpretare aici, ceea ce poate duce la probleme dacă este înțeles greșit.Este demn de remarcat faptul că fiecare tehnologie de aplicare a acoperirii conformale – fie că este vorba de aplicarea cu pensula, aplicarea selectivă robotizată cu o supapă fără aer sau pulverizarea cu aerosoli – are propriile sale caracteristici.Toate produc diferite niveluri de finisare, care variază în continuare în funcție de organizarea procesului tehnologic, de personalitatea operatorului și de condițiile mediului de producție.

Sunt de interes termenii „omogenitate” și „uniformitate” folosiți în textul standardului.În sine, ele sunt destul de ambigue, dar trebuie înțelese în contextul cerințelor privind completitatea și grosimea acoperirii discutate mai jos.Fără un astfel de context, acești termeni clarifică în cele din urmă puțin.

Mai mult, dacă acoperirea trebuie să fie transparentă, se pune întrebarea dacă acoperirile pigmentate sunt acceptabile.Acest lucru ar trebui discutat cu clientul și efectul pigmentului asupra performanței acoperirii conforme trebuie evaluat.

Completitudinea acoperirii acoperirii:

Cele mai multe acoperiri conforme conțin acum aditivi luminescenți care strălucesc sub lumina ultravioletă (UV).Acest lucru facilitează controlul calității aplicării acoperirii.Cu toate acestea, unele defecte nu sunt vizibile în lumina UV și pot necesita control în lumină naturală (albă).Unele acoperiri nu au suficientă luminiscență UV prin natura lor, cum ar fi multe acoperiri de organosiliciu.Acest lucru poate complica controlul.

Este la fel de important dacă laminatul sau fotorezistul are propria sa emisie luminiscentă comparabilă ca intensitate cu emisia acoperirii: unele acoperiri conforme sunt făcute în mod deliberat neluminescente în lumina ultravioletă, deoarece în condiții de funcționare aditivul luminiscent utilizat are un efect negativ asupra stratul de acoperire și placa de circuit imprimat.

Cuptor de polimerizare UV I.C.T-U2

Cuptor de polimerizare UV I.C.T-U1

Cuptor de polimerizare IR

În ceea ce privește acoperirea, standardul stabilește ținte de calitate pentru acoperirea de finisare și diferite niveluri de calitate – clasele 1, 2 și 3. Țintele includ următoarele:

• Absența zonelor cu pierdere a aderenței;

• Absența golurilor sau bulelor;

• Absența de umezire, peeling local, șagreen, riduri, crăpături, ondulații, defecte precum „ochi de pește” și „coaja de portocală”;

• Absența incluziunilor străine;

• Fără decolorare sau pierdere a transparenței;

• Întărire completă și structură omogenă.

Multe tehnologii de acoperire, tipuri de plăci de circuite imprimate și materiale nu permit atingerea tuturor indicatorilor țintă menționați mai sus în practică.Realizarea sistematică a acestora va fi, în general, extrem de costisitoare atât din punct de vedere financiar, cât și din punct de vedere investițional, cât și din punct de vedere al timpului și efortului alocat controlului procesului.

Să acordăm atenție unui astfel de indicator țintă precum absența bulelor.Chiar dacă te uiți la placa de circuit imprimat cu ochiul liber, de obicei este imposibil să găsești o probă care să nu aibă bule într-un loc sau altul, cu excepția cazului în care sunt îndeplinite următoarele condiții:

• Procesul de acoperire conformă este complet controlat;

• Materialul de acoperire corect este selectat pentru a obține acest rezultat;

• Condițiile de proces sunt complet optimizate;

• Operatorii sunt instruiți extensiv cu privire la cauzele bulelor și sunt capabili să controleze procesul în consecință;

• Nu s-au produs modificări la laminatul PCB, procesul de asamblare, componentele sau acoperirea conformă care ar putea provoca o reacție adversă.

Din fericire, atingerea acestor obiective, deși dezirabilă, nu este necesară pentru majoritatea companiilor – altfel, acoperirea conformă ar fi domeniul exclusiv al câtorva experți și o sarcină imposibilă pentru mulți.IPC ajută în acest sens oferind propriile criterii de calitate pentru aceste ținte:

• Acoperirea este complet întărită și uniformă structural;

• Acoperirea se aplică numai în zonele în care este nevoie;

• Aderența stratului de acoperire în apropierea zonelor mascate;

• Nu există punți între plăcuțele adiacente sau suprafețele conductoare din cauza:

-- Pierderea aderenței,

-- Goluri sau bule,

-- Dezumidificare,

-- Crăpare,

--Ondulare,

-- Ochi de pește sau piele de rechin;

• Incluziunile străine nu încalcă cerințele minime ale spațiului de izolație dintre componente, plăcuțe de contact sau suprafețe conductoare;

• Acoperirea este subțire, dar ajunge totuși la marginile componentelor și dispozitivelor.

Toate acestea par rezonabile până când aruncați o privire mai atentă la ceea ce IPC își propune să realizeze cu procesul său de acoperire conformă.Este posibil să descoperiți că procesul pe care îl utilizați sau cel pe care îl solicită clientul dvs. nu este atât de evident pe cât pare la prima vedere.

În primul rând, luați în considerare cerința de a acoperi marginile componentelor și dispozitivelor cu un strat subțire.Această cerință este extrem de dificil, dacă nu imposibil, de îndeplinit folosind majoritatea proceselor standard de acoperire.Este destul de dificil de determinat dacă marginile ascuțite sunt acoperite în timpul unui proces normal de control al calității.Dacă un client afirmă că aceasta este cerința sa, este important să luați în considerare acest lucru cu atenție.

Acum să trecem la cerința pentru absența tuturor defectelor de mai sus, precum și a punților între secțiunile conductoare adiacente.Aceasta înseamnă că operatorul trebuie să examineze golurile dintre toate elementele conductoare de pe placa de circuit imprimat cu componentele montate pe aceasta și să se asigure că nu există defecte, cum ar fi bule, care ar încălca acest criteriu de calitate.O astfel de sarcină necesită nu numai cel mai înalt nivel de calificare, ci și cheltuieli enorme de timp, iar în producția pe scară largă, prezența unei întregi armate de specialiști în controlul calității.

Înainte de a fi de acord cu clientul sau cu propriul inginer proiectant asupra tuturor criteriilor de calitate, înțelegeți în detaliu cu ce sunteți de acord.

Grosimea stratului conform:

Zona finală abordată de IPC-A-610 este grosimea acoperirii conforme.Tabelul standardului stabilește intervale acceptabile de grosimi a peliculei uscate pentru diferite materiale polimerice, cum ar fi acoperirile conform acrilice, variind de la 0,03 mm la 0,13 mm sau de la 30 µm la 130 µm.Aceasta este o gamă largă pentru o aplicație de acoperire conformă dacă procesul este implementat corespunzător.De asemenea, este ușor să depășiți aceste limite dacă nu sunteți conștient de problemele de bază.Cheia este să înțelegeți principiile procesului de acoperire conformă utilizat și capacitățile materialului.

De exemplu, dacă o instalație are un automat sistem de acoperire prin scufundare, poate fi dificil să se obțină o peliculă uscată de acoperire acrilică sau poliuretanică pe bază de solvent cu o grosime mai mare de 30 de microni și să se evite toate defectele enumerate în criteriile de calitate.Acoperirea va fi de obicei mai subțire și poate să nu fie suficient de groasă pentru a îndeplini criteriile.

Mai mult, există o relație directă între numărul de bule din filmul de acoperire uscat și grosimea filmului de acoperire umed aplicat într-o singură trecere.Acest lucru este ușor de aflat: dacă aplicați un strat prea gros într-o singură trecere, atunci partea sa de suprafață se va întări (usca) înainte ca bulele să plutească din grosime și vor rămâne în interior.Aplicarea stratului de acoperire în straturi subțiri este cea mai importantă condiție pentru eliminarea apariției bulelor.Cu toate acestea, robotul pentru acoperire selectivă funcționează de obicei într-un mod cu o singură trecere.Prin urmare, este necesar să se găsească un compromis și să se ajusteze procesul tehnologic de aplicare a acoperirii în așa fel încât să se obțină rezultate optime.

Ce înseamnă de fapt să ceri o acoperire uniformă și o aplicare uniformă?Înseamnă „uniformă” în intervalul 30-130 µm?Trebuie să avem grijă să aplicăm un strat subțire pe marginile ascuțite unde stratul tinde să se întindă?În cele din urmă, așa cum se menționează în standard, dacă stratul de acoperire se acumulează sub dispozitiv, este ușor să depășiți limita de grosime admisă de 130 µm în anumite zone.Din păcate, contrar bunului simț, mai mult nu este întotdeauna mai bine și trebuie evitate acoperirile excesiv de groase, deoarece acoperirile excesiv de groase tind să se crape pe termen lung.

Procese tehnologice pentru controlul automat al calității aplicației de acoperire conformă:

După cum sa menționat, pentru a îndeplini criteriile de calitate prezentate mai sus, este necesară o inspecție amănunțită a întregului PCB.Aceasta este o sarcină extrem de dificilă din cauza unor factori precum oboseala ochilor, distragerea atenției și debitul limitat.Controlul calității acoperirii conforme poate fi automatizat?

Este posibil, dar cu unele rezerve și limitări.

Să ne uităm la sistemele automate de acoperire conformă disponibile pe piață.Acestea includ unele sisteme de înaltă tehnologie cu camere și scanere excelente, software excelent și cea mai înaltă calitate a controlului procesului.Ele pot gestiona procesarea în serie a produselor sau pot fi integrate în liniile de producție și par să reducă decalajul tehnologic existent.

Camerele sunt montate pe sisteme cu trei sau patru axe.Fiecare cameră trebuie să elimine distorsiunea de paralaxă atunci când inspectează plăcile mari de circuite imprimate unde vor exista zone ascunse de-a lungul părților laterale ale componentelor.Sistemele bazate pe scaner suferă de aceeași distorsiune a paralaxei și acum există sisteme de scanare disponibile care elimină paralaxa.

Cu toate acestea, toate aceste sisteme au un dezavantaj: pot examina fiecare centimetru al PCB-ului din orice unghi și pot rata zonele cu probleme.Dar acesta nu este de obicei factorul determinant în controlul automatizat al calității acoperirii conforme.Sistemele de inspecție optică automată (AOI) evidențiază dificultatea îndeplinirii criteriilor de calitate IPC în cadrul proceselor standard de acoperire conformă.Aceste sisteme prezintă defecte în interiorul acoperirii PCB și „văd” mult mai mult decât ar putea orice operator.

Pentru utilizatorul de sistem, aceasta poate părea ca o deschidere a cutiei Pandorei, deoarece acum are o linie întreagă de plăci cu circuite imprimate cu defecte pe toată suprafața lor.Dacă acesta este cazul, iar sistemul automat de inspecție optică este setat să inspecteze plăcile de circuite imprimate în conformitate cu aceste reguli, atunci după scurt timp linia de producție se va opri.Este de vină sistemul de inspecție sau procesul de acoperire conformă?Unde ar trebui să fie vina?

Răspunsul este simplu: majoritatea proceselor tehnologice nu asigură nivelul de calitate cerut de criteriile standard IPC.Sistemele automate de inspecție optică identifică în mod clar toate defectele (în măsura în care factorii mecanici și optici permit).Mai mult, ei văd defectele existente mai clar decât cu ochiul liber.

Soluție de acoperire conformă:

Este necesar să se implementeze un proces iterativ pentru dezvoltarea unei soluții optime.

1. stabiliți care defecte (criterii de calitate) sunt acceptabile și definiți-le.

2. Determinați ce nivel de control poate fi atins în cadrul procesului de acoperire conformă existent și nou și ce defecte pot fi generate de ambele procese

3. Dacă sistemul permite îndeplinirea criteriilor, toate părțile vor fi satisfăcute.În caz contrar, criteriile sau procesul ar trebui schimbate.

În cele din urmă, ar trebui folosit bunul simț și apoi, cu nivelul corect de cunoștințe, se poate lua decizia corectă.Prin dezvoltarea unui proces optim de control al calității, costurile inutile, disputele și contra-acuzațiile pot fi evitate ulterior, atunci când apar probleme.