Kvalitetskontrol af konform belægningspåføring

Kvalitetskontrol er et kritisk aspekt af den konforme belægningsproces og er nøglen til succesfuld gennemførelse af denne operation.Denne artikel diskuterer standarderne for konforme belægninger, betydningen af ​​deres regler, nye automatiserede teknologimidlers evne til at anvende kvalitetskontrol på konforme belægninger og de faktorer, der skal overvejes for at sikre pålidelig kontrol.

Konforme belægninger er tynde, gennemsigtige polymerlag, der påføres overfladerne af trykte kredsløb for at beskytte dem mod eksterne faktorer.Ordet 'konform' er afledt af det latinske conformis - 'lignende', 'ligner', det vil sige, det bestemmer belægningens evne til at kopiere formen af ​​den beskyttede trykte kredsløbsenhed.

Konforme belægningsstandarder:

I dag er den primære internationale standard, der bruges af de fleste virksomheder over hele verden inden for konform belægning, IPC-A-610 Standard for Acceptability of Electronic Assemblys, hvis nuværende version (IPC-A-610E) kan bestilles hos IPC.Der er andre standarder, herunder firmabestemmelser, men denne artikel fokuserer på A610 for at hjælpe med at bestemme kvalitetskontrolbehovene for konforme belægningsapplikationer.

Omfanget af problemer dækket af IPC-A-610

IPC-A-610 bør studeres afsnit for afsnit.Dette vil hjælpe med at forstå både operatørens behov og kravene til selve den konforme belægningsproces.Standarden består af tre sektioner: Generel information, Belægningsdækning og Belægningstykkelse

Generel information om konforme belægninger:

IPC-A-610 angiver, at konforme belægninger generelt skal være klare og ensartede i farve og konsistens og bør ensartet dække printpladen og dets komponenter.Omfanget af dækningen afhænger af påføringsmetoden.

Her er der meget plads til fortolkning, hvilket kan føre til problemer, hvis det misforstås.Det er værd at bemærke, at hver konform belægningspåføringsteknologi – det være sig børstepåføring, selektiv robotpåføring med en luftløs ventil eller aerosolsprøjtning – har sine egne karakteristika.De producerer alle forskellige niveauer af finish, som yderligere varierer afhængigt af organisationen af ​​den teknologiske proces, operatørens personlighed og produktionsmiljøets betingelser.

Begreberne 'homogenitet' og 'ensartethed' brugt i standardteksten er af interesse.I sig selv er de ret tvetydige, men skal forstås i sammenhæng med kravene til fuldstændigheden og tykkelsen af ​​belægningen diskuteret nedenfor.Uden en sådan sammenhæng afklarer disse udtryk i sidste ende lidt.

Hvis belægningen skal være gennemsigtig, opstår desuden spørgsmålet, om pigmenterede belægninger er acceptable.Dette bør drøftes med kunden og pigmentets effekt på ydeevnen af ​​den konforme belægning vurderes.

Fuldstændigheden af ​​belægningsdækning:

De fleste konforme belægninger indeholder nu selvlysende tilsætningsstoffer, der lyser under ultraviolet (UV) lys.Dette gør det nemmere at kontrollere kvaliteten af ​​belægningspåføringen.Nogle defekter er dog ikke synlige i UV-lys og kan kræve kontrol i naturligt (hvidt) lys.Nogle belægninger har ikke tilstrækkelig UV-luminescens af natur, såsom mange organosiliciumbelægninger.Dette kan komplicere kontrol.

Det er lige så vigtigt, om laminatet eller fotoresisten har sin egen luminescerende emission, der i intensitet kan sammenlignes med emissionen af ​​belægningen: nogle konforme belægninger er bevidst gjort ikke-luminescerende i ultraviolet lys, da det anvendte luminescerende additiv under driftsforhold har en negativ effekt på belægningen og printpladen.

Med hensyn til dækning opstiller standarden kvalitetsmål for finishbelægningen og forskellige kvalitetsniveauer – klasse 1, 2 og 3. Målene omfatter følgende:

• Fravær af områder med tab af vedhæftning;

• Fravær af hulrum eller bobler;

• Fravær af affugtning, lokal afskalning, shagreen, rynker, revner, krusninger, defekter såsom 'fiskeøje' og 'appelsinhud';

• Fravær af udenlandske indeslutninger;

• Ingen misfarvning eller tab af gennemsigtighed;

• Komplet hærdning og homogen struktur.

Mange belægningsteknologier, typer printplader og materialer tillader ikke at nå alle de ovennævnte målindikatorer i praksis.Systematisk opnåelse af dem vil generelt være ekstremt dyrt både økonomisk og investeringsmæssigt og i form af tid og kræfter brugt på processtyring.

Lad os være opmærksomme på en sådan målindikator som fraværet af bobler.Selvom du ser på printpladen med det blotte øje, er det normalt umuligt at finde en prøve, der ikke har bobler et eller andet sted, medmindre følgende betingelser er opfyldt:

• Den konforme belægningsproces er fuldt kontrolleret;

• Det korrekte belægningsmateriale vælges for at opnå dette resultat;

• Procesbetingelserne er fuldt optimeret;

• Operatører er grundigt uddannet i årsagerne til bobler og er i stand til at kontrollere processen i overensstemmelse hermed;

• Der er ikke sket ændringer i PCB-laminatet, samlingsprocessen, komponenterne eller den konforme belægning, der kan forårsage en negativ reaktion.

Heldigvis er opnåelse af disse mål, selvom det er ønskeligt, ikke nødvendigt for de fleste virksomheder – ellers ville konform belægning være det eksklusive domæne for nogle få eksperter og en umulig opgave for mange.IPC hjælper i denne henseende ved at tilbyde sine egne kvalitetskriterier for disse mål:

• Belægningen er fuldstændig hærdet og strukturelt ensartet;

• Belægningen påføres kun på områder, hvor det er nødvendigt;

• Vedhæftning af belægningen nær maskerede områder;

• Ingen brodannelse mellem tilstødende puder eller ledende overflader på grund af:

-- Tab af vedhæftning,

-- Hulrum eller bobler,

-- Affugtning,

-- Revner,

- Bølger,

-- Fiskeøjne eller hajskind;

• Fremmede indeslutninger overtræder ikke minimumskravene til isoleringsgab mellem komponenter, kontaktpuder eller ledende overflader;

• Belægningen er tynd, men når stadig kanterne af komponenter og enheder.

Alt dette virker rimeligt, indtil du ser nærmere på, hvad IPC foreslår at opnå med sin konforme belægningsproces.Du kan opleve, at den proces, du bruger, eller den, som din kunde efterspørger, ikke er så indlysende, som den først ser ud til.

Overvej først kravet om at belægge kanterne af komponenter og enheder med et tyndt lag.Dette krav er ekstremt vanskeligt, hvis ikke umuligt, at opfylde ved brug af de fleste standardbelægningsprocesser.Det er ret svært at afgøre, om skarpe kanter er belagt under en normal kvalitetskontrolproces.Hvis en kunde oplyser, at dette er deres krav, er det vigtigt at overveje dette nøje.

Lad os nu gå videre til kravet om fravær af alle de ovennævnte defekter såvel som broer mellem tilstødende ledende sektioner.Det betyder, at operatøren skal undersøge hullerne mellem alle ledende elementer på printpladen med komponenterne monteret på det og sikre, at der ikke er nogen defekter, såsom bobler, der ville overtræde dette kvalitetskriterium.En sådan opgave kræver ikke kun det højeste kvalifikationsniveau, men også enorme tidsforbrug, og i storstilet produktion tilstedeværelsen af ​​en hel hær af kvalitetskontrolspecialister.

Før du bliver enige med kunden eller din egen designingeniør om alle kvalitetskriterierne, skal du forstå i detaljer, hvad du præcist accepterer.

Konform belægningstykkelse:

Det sidste område, der behandles af IPC-A-610, er konform belægningstykkelse.Standardens tabel angiver acceptable tørfilmtykkelsesintervaller for forskellige polymermaterialer, såsom akrylkonforme belægninger, fra 0,03 mm til 0,13 mm eller 30 µm til 130 µm.Dette er et bredt udvalg for en konform belægningsapplikation, hvis processen er korrekt implementeret.Det er også nemt at overskride disse grænser, hvis du ikke er opmærksom på de underliggende problemer.Nøglen er at forstå principperne for den konforme belægningsproces, der anvendes, og materialets muligheder.

For eksempel hvis en facilitet har en automatiseret dyppebelægningssystem, kan det være vanskeligt at opnå en tør film af opløsningsmiddelbaseret akryl- eller polyurethanbelægning, der er større end 30 mikrometer tyk, og undgå alle de defekter, der er anført i kvalitetskriterierne.Belægningen vil typisk være tyndere og er muligvis ikke tyk nok til at opfylde kriterierne.

Desuden er der en direkte sammenhæng mellem antallet af bobler i den tørre belægningsfilm og tykkelsen af ​​den våde belægningsfilm påført i én omgang.Dette er nemt at finde ud af: Hvis du påfører et for tykt lag i én omgang, så vil dets overflade stivne (tørre), før boblerne kan flyde op fra tykkelsen, og de vil blive inde.Påføring af belægningen i tynde lag er den vigtigste betingelse for at eliminere forekomsten af ​​bobler.Robotten til selektiv belægning fungerer dog normalt i en enkelt gennemløbstilstand.Derfor er det nødvendigt at finde et kompromis og justere den teknologiske proces med belægningspåføring på en sådan måde, at man opnår optimale resultater.

Hvad vil det egentlig sige at kræve en ensartet belægning og en ensartet påføring?Betyder det 'ensartet' i intervallet 30-130 µm?Skal vi passe på med at påføre et tyndt lag på skarpe kanter, hvor belægningen har tendens til at sprede sig?Endelig, som bemærket i standarden, er det let at overskride den tilladte tykkelsesgrænse på 130 µm i visse områder, hvis belægningen samler sig under enheden.Desværre, i modsætning til almindelig sund fornuft, er mere ikke altid bedre, og alt for tykke belægninger bør undgås, da alt for tykke belægninger har en tendens til at revne på længere sigt.

Teknologiske processer til automatisk kvalitetskontrol af konform belægningspåføring:

Som nævnt kræves en grundig inspektion af hele PCB'en for at opfylde kvalitetskriterierne skitseret ovenfor.Dette er en ekstremt vanskelig opgave på grund af faktorer som øjentræthed, distraktion og begrænset gennemstrømning.Kan konform belægningskvalitetskontrol automatiseres?

Det er muligt, men med nogle forbehold og begrænsninger.

Lad os se på de automatiserede konforme belægningssystemer, der er tilgængelige på markedet.De omfatter nogle meget højteknologiske systemer med fremragende kameraer og scannere, fremragende software og den højeste kvalitet af proceskontrol.De kan håndtere seriel behandling af produkter eller integreres i produktionslinjer og ser ud til at bygge bro over det eksisterende teknologiske hul.

Kameraerne er monteret på tre- eller fireaksede systemer.Hvert kamera skal eliminere parallakseforvrængning ved inspektion af store printkort, hvor der vil være skjulte områder langs siderne af komponenter.Scannerbaserede systemer lider af den samme parallakseforvrængning, og der findes nu scanningssystemer, der eliminerer parallakse.

Men alle disse systemer har en ulempe: de kan undersøge hver tomme af printkortet fra alle vinkler og stadig gå glip af problemområder.Men det er normalt ikke den afgørende faktor i automatiseret, konform belægningskvalitetskontrol.Automatiserede optiske inspektionssystemer (AOI) fremhæver vanskeligheden ved at opfylde IPC's kvalitetskriterier inden for standard konforme belægningsprocesser.Disse systemer viser defekter i PCB-belægningen og 'se' meget mere end nogen operatør kunne.

For systembrugeren kan dette virke som en Pandoras æskeåbning, da han nu har en hel serie af printplader med defekter over hele overfladen.Hvis dette er tilfældet, og det automatiske optiske inspektionssystem er indstillet til at inspicere printpladerne i henhold til disse regler, stopper produktionslinjen efter kort tid.Er inspektionssystemet skylden, eller den konforme belægningsproces?Hvor skal skylden ligge?

Svaret er enkelt: De fleste teknologiske processer giver ikke det kvalitetsniveau, der kræves af IPC-standardkriterierne.Automatiserede optiske inspektionssystemer identificerer tydeligt alle defekter (så vidt mekaniske og optiske faktorer tillader det).Desuden ser de eksisterende defekter tydeligere end det blotte øje.

Konform belægningsløsning:

Det er nødvendigt at implementere en iterativ proces for at udvikle en optimal løsning.

1. fastslå hvilke mangler (kvalitetskriterier) der er acceptable og definere dem.

2. Bestem, hvilket niveau af kontrol der er opnåeligt inden for den eksisterende og nye konforme belægningsproces, og hvilke defekter der kan genereres af begge processer

3. Hvis systemet tillader, at kriterierne er opfyldt, vil alle parter være tilfredse.Ellers bør kriterierne eller processen ændres.

I sidste ende skal sund fornuft bruges, og så kan den rigtige beslutning træffes med det rigtige vidensniveau.Ved at udvikle en optimal kvalitetskontrolproces kan unødvendige omkostninger, tvister og modbeskyldninger undgås senere, når der opstår problemer.