Kontrola kvality aplikace konformního povlaku

Řízení kvality je kritickým aspektem procesu konformního povlaku a je klíčem k úspěšnému dokončení této operace. Tento článek pojednává o standardech pro konformní povlaky, význam jejich předpisů, schopnosti nové automatizované technologie znamená aplikovat kontrolu kvality na konformní povlaky a faktory, které je třeba zvážit, aby byla zajištěna spolehlivá kontrola.

Konformní povlaky jsou tenké, průhledné polymerní vrstvy, které jsou aplikovány na povrchy sestav potištěných obvodů, které je chrání před vnějšími faktory. Slovo „conformal “ je odvozeno od latinské konformance - 'podobné ', 'připomínající ', to znamená, že určuje schopnost povlaku replikovat tvar chráněné sestavy potištěného obvodu.

Standardy konformního povlaku:

Dnes je primárním mezinárodním standardem používaným většinou společností po celém světě v oblasti konformního povlaku standard IPC-A-610 pro přijatelnost elektronických sestav, jehož současnou verzi (IPC-A-610E) lze objednat od IPC. Existují i ​​jiné standardy, včetně předpisů společnosti, ale tento článek se zaměřuje na A610, aby pomohl určit potřeby kontroly kvality konformních aplikací pro povlaky.

Rozsah otázek, na které se vztahuje IPC-A-610

IPC-A-610 by měla být studována oddílem podle oddílu. To pomůže pochopit jak potřeby operátora, tak požadavky samotného procesu konformního povlaku. Standard se skládá ze tří sekcí: obecné informace, pokrytí povlaku a tloušťka povlaku

Obecné informace o konformních povlacích:

IPC-A-610 uvádí, že konformní povlaky by měly být obecně jasné a jednotné v barvě a konzistenci a měly by jednotně pokrývat desku s obvodem a její komponenty. Rozsah pokrytí závisí na metodě aplikace.

Je zde spousta prostoru pro interpretaci, což může vést k problémům, pokud je nepochopeno. Stojí za zmínku, že každá technologie konformního povlaku - ať už je to aplikace štětce, selektivní robotická aplikace s bezdětným ventilem nebo postřikem aerosolu - má své vlastní vlastnosti. Všichni produkují různé úrovně cíle, které se dále liší v závislosti na organizaci technologického procesu, osobnosti provozovatele a podmínkách výrobního prostředí.

Podmínky 'homogenita ' a 'Uniformity ' použité v textu standardu jsou zajímavé. Samy o sobě jsou docela nejednoznačné, ale musí být pochopeny v souvislosti s požadavky na úplnost a tloušťku povlaku diskutované níže. Bez takového kontextu tyto podmínky nakonec objasňují jen málo.

Kromě toho, pokud má být povlak transparentní, vyvstává otázka, zda jsou pigmentované povlaky přijatelné. To by mělo být diskutováno se zákazníkem a vliv pigmentu na výkon konformního povlaku.

Úplnost pokrytí povlaku:

Většina konformních povlaků nyní obsahuje luminiscenční přísady, které září pod světlem ultrafialu (UV). To usnadňuje kontrolu kvality aplikace povlaku. Některé defekty však nejsou viditelné u UV světla a mohou vyžadovat kontrolu v přirozeném (bílém) světle. Některé povlaky nemají přírodu dostatečnou UV luminiscenci, jako je mnoho organosilikonových povlaků. To může komplikovat kontrolu.

Stejně tak je důležité, zda má laminát nebo fotorezist svou vlastní luminiscenční emise srovnatelnou intenzitu s emisí povlaku: některé konformní povlaky jsou úmyslně nevyráběny v ultrafialovém světle, protože pod provozními podmínkami má použitý luminiscenční přísada použitá.

Pokud jde o pokrytí, standardní stanoví cíle kvality pro cílový nátěr a různé úrovně kvality - třídy 1, 2 a 3.. Cíle zahrnují následující:

• Absence oblastí se ztrátou adheze;

• Absence dutin nebo bublin;

• Absence dewettingu, místního peeelingu, shagreenu, vrásek, prasklin, vlnky, vady, jako jsou 'Fish Eye ' a 'Orange Peel ';

• Absence zahraničních inkluzí;

• Žádné zabarvení nebo ztráta transparentnosti;

• Kompletní vytvrzování a homogenní struktura.

Mnoho potahovacích technologií, typy desek a materiálů s obvody tištěné obvody neumožňují dosažení všech výše uvedených cílových ukazatelů v praxi. Jejich systematický úspěch bude obecně velmi drahý jak ve finančních, tak investičních podmínkách, tak z hlediska času a úsilí vynaloženého na kontrolu procesů.

Pojďme věnovat pozornost takovému cílovému indikátoru, jako je absence bublin. I když se podíváte na desku s pouhým okem na desku s obvodem, obvykle je nemožné najít vzorek, který nemá bubliny na jednom nebo druhém místě, pokud nejsou splněny následující podmínky:

• Proces konformního povlaku je plně kontrolován;

• K dosažení tohoto výsledku je vybrán správný materiál povlaku;

• Procesní podmínky jsou plně optimalizovány;

• Operátoři jsou rozsáhle vyškoleni na příčinách bublin a jsou schopni tento proces odpovídajícím způsobem ovládat;

• V laminátu PCB, sestavovacím procesu, komponentách nebo konformním povlaku, které by mohly způsobit nežádoucí reakci, nedošlo k žádným změnám.

Naštěstí není dosažení těchto cílů, i když je žádoucí, pro většinu společností nezbytné - jinak by konformní povlak byla exkluzivní doména několika odborníků a pro mnohé nemožným úkolem. IPC v tomto ohledu pomáhá tím, že nabízí své vlastní kritéria kvality pro tyto cíle:

• Povlak je plně vyléčen a strukturálně jednotný;

• Povlak se aplikuje pouze na oblasti, kde je potřeba;

• Adheze povlaku poblíž maskovaných oblastí;

• Žádné přemostění mezi sousedními podložkami nebo vodivými povrchy kvůli:

- ztráta adheze,

- prázdnoty nebo bubliny,

- Dewetting,

- praskání,

- Vlnnost,

- ryby nebo žralok;

• Zahraniční inkluze neporušují požadavky na minimální izolační mezeru mezi komponenty, kontaktními podložkami nebo vodivými povrchy;

• Povlak je tenký, ale stále dosahuje okrajů komponent a zařízení.

To vše se zdá být rozumné, dokud se podrobněji podíváte na to, čeho navrhuje IPC dosáhnout svého procesu konformního povlaku. Možná zjistíte, že proces, který používáte, nebo ten, o který váš zákazník žádá, není tak zřejmý, jak se poprvé objeví.

Nejprve zvažte požadavek na obal okrajů komponent a zařízení tenkou vrstvou. Tento požadavek je nesmírně obtížný, ne -li nemožný, splnit pomocí většiny standardních potahovacích procesů. Je docela obtížné určit, zda jsou ostré hrany potaženy během normálního procesu kontroly kvality. Pokud zákazník uvádí, že je to jejich požadavek, je důležité to zvážit pečlivě.

Nyní se přesuneme k požadavku na absenci všech výše uvedených vad, jakož i mostů mezi sousedními vodivými částmi. To znamená, že operátor musí prozkoumat mezery mezi všemi vodivými prvky na desce potištěného obvodu se součástmi namontovanými na ní a zajistit, aby nedošlo k žádným vadám, jako jsou bubliny, které by toto kritérium kvality porušily. Takový úkol vyžaduje nejen nejvyšší úroveň kvalifikace, ale také obrovské časové výdaje a ve velkém měřítku přítomnost celé armády specialistů na kontrolu kvality.

Než souhlasíte s klientem nebo svým vlastním designovým inženýrem na všech kritériích kvality, podrobně pochopte, s čím přesně souhlasíte.

Tloušťka konformního povlaku:

Poslední oblast oslovená IPC-A-610 je konformní tloušťka povlaku. Tabulka standardu nastavuje přijatelné rozsahy tloušťky suchého filmu pro různé polymerní materiály, jako jsou akrylové konformní povlaky, od 0,03 mm do 0,13 mm, nebo 30 um do 130 um. Toto je široký rozsah pro aplikaci konformního povlaku, pokud je proces správně implementován. Je také snadné tyto limity překročit, pokud si nejste vědomi základních problémů. Klíčem je porozumět principům použitého procesu konformního povlaku a schopností materiálu.

Například pokud má zařízení automatizovaný systém ponoření , může být obtížné dosáhnout suchého filmu akrylového nebo polyuretanového povlaku na bázi rozpouštědel více než 30 mikronů tlustých a zabrání všem defekcím uvedeným v kritériích kvality. Povlak bude obvykle tenčí a nemusí být dostatečně silný, aby splnil kritéria.

Navíc existuje přímý vztah mezi počtem bublin ve filmu suchého povlaku a tloušťkou filmu mokrého povlaku aplikovaného v jednom průchodu. To je snadné to zjistit: pokud nanesete příliš silnou vrstvu v jednom průchodu, pak její povrchová část ztuhne (suché), než se bubliny vznášejí z tloušťky a zůstanou uvnitř. Nanesení povlaku v tenkých vrstvách je nejdůležitějším podmínkou pro odstranění výskytu bublin. Robot pro selektivní povlak však obvykle funguje v režimu s jedním průchodem. Proto je nutné najít kompromis a upravit technologický proces aplikaci povlaku tak, aby získal optimální výsledky.

Co to ve skutečnosti znamená vyžadovat jednotný povlak a jednotnou aplikaci? Znamená to 'uniform ' v rozmezí 30–130 µm? Musíme být opatrní, abychom aplikovali tenkou vrstvu na ostré hrany, kde se povlak má šířit? Nakonec, jak je uvedeno ve standardu, pokud se povlak hromadí pod zařízením, je snadné překročit přípustný limit tloušťky 130 um v některých oblastech. Bohužel, na rozdíl od zdravého rozumu, více není vždy lepší a je třeba se zabránit příliš silným povlakům, protože nadměrně silné povlaky mají tendenci v dlouhodobém horizontu.

Technologické procesy pro automatickou kontrolu kvality při aplikaci konformního povlaku:

Jak již bylo uvedeno, pro splnění výše uvedených kritérií kvality je vyžadována důkladná kontrola celé PCB. Jedná se o nesmírně obtížný úkol kvůli faktorům, jako je únava očí, rozptýlení a omezená propustnost. Může být ovládání kvality konformního povlaku automatizováno?

Je to možné, ale s některými výhradami a omezeními.

Podívejme se na automatizované konformní povlakové systémy dostupné na trhu. Zahrnují některé velmi high-tech systémy s vynikajícími kamerami a skenery, vynikající software a nejvyšší kvalitu řízení procesů. Dokážou zvládnout sériové zpracování produktů nebo být integrovány do výrobních linek a zdá se, že překlenují stávající technologickou mezeru.

Kamery jsou namontovány na tří- nebo čtyřosých systémech. Každá kamera musí při kontrole velkých desek s obvody, kde budou skryté oblasti podél stran komponent, eliminovat zkreslení parallaxe. Systémy založené na skeneru trpí stejným zkreslením paralaxa a nyní jsou k dispozici skenovací systémy, které eliminují paralaxa.

Všechny tyto systémy však mají nevýhodu: mohou prozkoumat každý centimetr PCB z každého úhlu a stále chybí problémové oblasti. To však obvykle není určující faktor při automatizované kontrole kvality konformního povlaku. Systémy automatizované optické inspekce (AOI) zdůrazňují obtížnost splnění kritérií kvality IPC v rámci standardních procesů konformního povlaku. Tyto systémy ukazují defekty v potahu PCB a 'viz ' mnohem více, než jakýkoli operátor mohl.

Pro uživatele systému se to může zdát jako otevření krabice Pandora, protože nyní má celou řadu desek s obvody s vadami po celém povrchu. Pokud tomu tak je, a automatizovaný systém optické inspekce je nastaven tak, aby zkontroloval tištěné desky podle těchto pravidel, pak po krátké době se výrobní linka zastaví. Je na vině inspekční systém nebo proces konformního povlaku? Kde by měla vina ležet?

Odpověď je jednoduchá: Většina technologických procesů neposkytuje úroveň kvality vyžadované standardními kritérii IPC. Automatizované systémy optické inspekce jasně identifikují všechny defekty (pokud to mechanické a optické faktory umožňují). Navíc vidí existující vady jasněji než pouhé oko.

Konformní roztok povlaku ：

Je nutné implementovat iterační proces pro vývoj optimálního řešení.

1. Stablish, které vady (kritéria kvality) jsou přijatelné a definují je.

2. Určete, jaké úrovně kontroly je dosažitelné v rámci stávajícího a nového procesu konformního povlaku a jaké vady mohou být generovány oběma procesy

3. Pokud systém umožňuje splnění kritérií, budou všechny strany splněny. V opačném případě by měla být kritéria nebo proces změněna.

Nakonec by měl být použit zdravý rozum a pak se správnou úrovní znalostí lze učinit správné rozhodnutí. Vývojem optimálního procesu kontroly kvality lze později při problémech zabránit zbytečným nákladům, sporům a kontra acccusations.