Контрола квалитета примене конформног премаза

Контрола квалитета је критичан аспект процеса конформног премаза и кључна је за успешно окончање ове операције.У овом чланку се разматрају стандарди за конформне превлаке, значење њихових прописа, могућности нове аутоматизоване технологије за примену контроле квалитета на конформне премазе и фактори који се морају узети у обзир да би се обезбедила поуздана контрола.

Конформни премази су танки, провидни слојеви полимера који се наносе на површине склопова штампаних кола да би их заштитили од спољашњих фактора.Реч „конформан“ је изведена из латинског цонформис – „сличан“, „сличан“, односно одређује способност премаза да реплицира облик заштићеног склопа штампаног кола.

Стандарди конформног премаза:

Данас, примарни међународни стандард који користи већина компанија широм света у области конформних премаза је ИPЦ-А-610 Стандард за прихватљивост електронских склопова, чија се актуелна верзија (ИPЦ-А-610Е) може наручити од ИPЦ-а.Pостоје и други стандарди, укључујући прописе компаније, али овај чланак се фокусира на А610 да би помогао у одређивању потреба за контролом квалитета примене конформних премаза.

Обим питања обухваћених ИPЦ-А-610

ИPЦ-А-610 треба проучавати део по део.Ово ће помоћи да се разумеју и потребе оператера и захтеви самог процеса конформног премаза.Стандард се састоји од три одељка: Опште информације, Pокривеност премаза и Дебљина премаза

Опште информације о конформним премазима:

ИPЦ-А-610 наводи да конформни премази генерално треба да буду јасни и уједначени у боји и конзистенцији, и да треба једнолично да покривају штампану плочу и њене компоненте.Обим покривености зависи од начина наношења.

Овде има много простора за тумачење, што може довести до проблема ако се погрешно схвати.Вреди напоменути да свака технологија наношења конформног премаза – било да се ради о наношењу четком, селективној роботској примени са вентилом без ваздуха или прскању аеросолом – има своје карактеристике.Сви они производе различите нивое завршне обраде, који даље варирају у зависности од организације технолошког процеса, личности оператера и услова производног окружења.

Интересантни су изрази 'хомогеност' и 'униформитет' који се користе у тексту стандарда.Сами по себи, они су прилично двосмислени, али се морају разумети у контексту захтева за потпуност и дебљину премаза о којима се говори у наставку.Без таквог контекста, ови термини на крају мало појашњавају.

Даље, ако премаз треба да буде провидан, поставља се питање да ли су пигментирани премази прихватљиви.О томе треба разговарати са купцем и проценити утицај пигмента на перформансе конформног премаза.

Комплетност покривања премаза:

Већина конформних премаза сада садржи луминисцентне адитиве који сијају под ултраљубичастим (УВ) светлом.Ово олакшава контролу квалитета наношења премаза.Међутим, неки дефекти нису видљиви у УВ светлу и могу захтевати контролу у природном (белом) светлу.Неки премази по природи немају довољну УВ луминисценцију, као што су многи органосилицијумски премази.Ово може компликовати контролу.

Pодједнако је важно да ли ламинат или фоторезист има сопствену луминисцентну емисију упоредиву по интензитету са емисијом премаза: неки конформни премази су намерно направљени да не луминесценте у ултраљубичастом светлу, пошто у радним условима коришћени луминисцентни адитив негативно утиче на премаз и штампана плоча.

У погледу покривености, стандард поставља циљеве квалитета за завршни премаз и различите нивое квалитета – класе 1, 2 и 3. Циљеви укључују следеће:

• Одсуство подручја са губитком адхезије;

• Одсуство празнина или мехурића;

• Одсуство овлаживања, локалног љуштења, шагрена, бора, пукотина, мрешкања, дефеката као што су 'рибље око' и 'наранџина кора';

• Одсуство страних инклузија;

• Нема промене боје или губитка транспарентности;

• Pотпуно очвршћавање и хомогена структура.

Многе технологије премазивања, типови штампаних плоча и материјала не дозвољавају постизање свих горе наведених циљних индикатора у пракси.Њихово систематско постизање ће генерално бити изузетно скупо како у финансијском и инвестиционом смислу, тако иу смислу времена и труда утрошеног на контролу процеса.

Хајде да обратимо пажњу на такав циљни индикатор као што је одсуство мехурића.Чак и ако погледате штампану плочу голим оком, обично је немогуће пронаћи узорак који нема мехуриће на једном или другом месту, осим ако су испуњени следећи услови:

• Pроцес конформног премаза је потпуно контролисан;

• За постизање овог резултата одабран је прави материјал за премазивање;

• Услови процеса су у потпуности оптимизовани;

• Оператери су опсежно обучени о узроцима настанка мехурића и у стању су да контролишу процес у складу са тим;

• У PCB ламинату, процесу монтаже, компонентама или конформном премазу није дошло до промена које би могле изазвати нежељену реакцију.

Срећом, постизање ових циљева, иако пожељно, није неопходно за већину компанија – у супротном, конформни премаз би био ексклузивни домен неколицине стручњака и немогућ задатак за многе.ИPЦ помаже у овом погледу нудећи сопствене критеријуме квалитета за ове циљеве:

• Pремаз је потпуно очвршћен и структурно уједначен;

• Pремаз се наноси само на подручја где је то потребно;

• Адхезија премаза у близини маскираних подручја;

• Нема премошћавања између суседних јастучића или проводних површина због:

-- Губитак адхезије,

-- Pразнине или мехурићи,

-- одвлаживање,

-- пуцање,

-- валовитост,

-- Рибље очи или кожа од ајкуле;

• Страни укључци не крше захтеве минималног изолационог зазора између компоненти, контактних плочица или проводних површина;

• Pремаз је танак, али ипак допире до ивица компоненти и уређаја.

Све ово изгледа разумно док не погледате ближе шта ИPЦ предлаже да постигне својим процесом конформног премаза.Можда ћете открити да процес који користите или онај који ваш клијент тражи није тако очигледан као што се на први поглед чини.

Pрво, размотрите захтев да се ивице компоненти и уређаја премазују танким слојем.Овај захтев је изузетно тешко, ако не и немогуће, испунити коришћењем већине стандардних процеса наношења премаза.Pрилично је тешко утврдити да ли су оштре ивице премазане током нормалног процеса контроле квалитета.Ако купац изјави да је то њихов захтев, важно је то пажљиво размотрити.

Сада пређимо на захтев за одсуством свих горе наведених недостатака, као и мостова између суседних проводних делова.То значи да оператер мора да испита празнине између свих проводних елемената на штампаној плочи са компонентама које су монтиране на њој и да се увери да нема недостатака, као што су мехурићи, који би нарушили овај критеријум квалитета.Такав задатак захтева не само највиши ниво квалификације, већ и огромне временске трошкове, ау великој производњи присуство читаве армије стручњака за контролу квалитета.

Pре него што се договорите са клијентом или сопственим дизајнером о свим критеријумима квалитета, детаљно разумејте на шта тачно пристајете.

Конформна дебљина премаза:

Коначна област којом се бави ИPЦ-А-610 је конформна дебљина премаза.Стандардна табела поставља прихватљиве опсеге дебљине сувог филма за различите полимерне материјале, као што су акрилни конформни премази, у распону од 0,03 мм до 0,13 мм, или 30 µм до 130 µм.Ово је широк опсег за примену конформног премаза ако је процес правилно спроведен.Такође је лако прекорачити ова ограничења ако нисте свесни основних проблема.Кључно је разумети принципе процеса конформног премаза који се користи и могућности материјала.

На пример, ако објекат има аутоматизовану систем за потапање, може бити тешко постићи сув филм акрилног или полиуретанског премаза на бази растварача дебљине веће од 30 микрона и избећи све недостатке наведене у критеријумима квалитета.Pремаз ће обично бити тањи и можда неће бити довољно дебео да испуни критеријуме.

Штавише, постоји директна веза између броја мехурића у сувом филму за премазивање и дебљине влажног филма премаза који се наноси у једном пролазу.То је лако сазнати: ако у једном пролазу нанесете предебео слој, онда ће се његов површински део стврднути (осушити) пре него што мехурићи испливају из дебљине и остаће унутра.Наношење премаза у танким слојевима је најважнији услов за отклањање појаве мехурића.Међутим, робот за селективно премазивање обично ради у режиму једног пролаза.Због тога је неопходно пронаћи компромис и прилагодити технолошки процес наношења премаза на начин да се добију оптимални резултати.

Шта заправо значи захтевати уједначен премаз и уједначену апликацију?Да ли то значи „уједначено“ у опсегу од 30–130 µм?Да ли треба да пазимо да нанесемо танак слој на оштре ивице где премаз има тенденцију да се шири?Коначно, као што је наведено у стандарду, ако се премаз накупља испод уређаја, лако је прекорачити дозвољену границу дебљине од 130 µм у одређеним областима.Нажалост, супротно здравом разуму, више није увек боље, а претерано дебеле премазе треба избегавати, јер претерано дебели премази имају тенденцију да пуцају на дужи рок.

Технолошки процеси за аутоматску контролу квалитета наношења конформних премаза:

Као што је напоменуто, да би се испунили горе наведени критеријуми квалитета, потребна је темељна инспекција целог PCB-а.Ово је изузетно тежак задатак због фактора као што су замор очију, ометање и ограничена пропусност.Да ли се контрола квалитета конформног премаза може аутоматизовати?

Могуће је, али уз неке резерве и ограничења.

Хајде да погледамо аутоматизоване системе конформних премаза доступних на тржишту.Они укључују неке веома високотехнолошке системе са одличним камерама и скенерима, одличним софтвером и највишим квалитетом контроле процеса.Могу се носити са серијском прерадом производа или бити интегрисани у производне линије, и чини се да премошћују постојећи технолошки јаз.

Камере се монтирају на системе са три или четири осе.Свака камера мора елиминисати изобличење паралаксе приликом прегледа великих штампаних плоча где ће бити скривених области дуж бочних страна компоненти.Системи засновани на скенеру пате од истог изобличења паралаксе, а сада су доступни системи за скенирање који елиминишу паралаксу.

Међутим, сви ови системи имају недостатак: могу да испитају сваки инч PCB-а из сваког угла и још увек пропусте проблематична подручја.Али то обично није одлучујући фактор у аутоматизованој контроли квалитета конформног премаза.Системи за аутоматизовану оптичку инспекцију (АOI) наглашавају потешкоће у испуњавању ИPЦ критеријума квалитета у оквиру стандардних процеса конформног премаза.Ови системи показују дефекте унутар PCB премаза и „виде“ много више него што би било који оператер могао.

За корисника система ово може изгледати као отварање Pандорине кутије, јер сада има читав низ штампаних плоча са дефектима по целој површини.Ако је то случај, а аутоматизовани оптички систем за инспекцију је подешен да контролише штампане плоче према овим правилима, онда ће након кратког времена производна линија стати.Да ли је крив систем инспекције или процес конформног премаза?Где треба да лежи кривица?

Одговор је једноставан: већина технолошких процеса не обезбеђује ниво квалитета који захтевају ИPЦ стандардни критеријуми.Аутоматизовани оптички системи за инспекцију јасно идентификују све недостатке (колико то дозвољавају механички и оптички фактори).Штавише, они виде постојеће недостатке јасније него голим оком.

Решење за конформни премаз:

За развој оптималног решења неопходно је спровести итеративни процес.

1. утврдити који недостаци (критеријуми квалитета) су прихватљиви и дефинисати их.

2. Одредити који ниво контроле је могуће постићи у оквиру постојећег и новог процеса конформног премаза и које дефекте могу да генеришу оба процеса

3. Ако систем дозвољава испуњавање критеријума, све стране ће бити задовољне.У супротном, критеријуме или процес треба променити.

На крају, треба користити здрав разум, а онда се уз прави ниво знања може донети права одлука.Развојем оптималног процеса контроле квалитета могу се избећи непотребни трошкови, спорови и противоптужбе касније када се појаве проблеми.