Analiză detaliată a proceselor de acoperire anti-vopsea și a tehnologiilor cheie pentru PCBA cu patch-uri SMT și THT through hole plug-in!
Pe măsură ce dimensiunea componentelor PCBA devine din ce în ce mai mică, densitatea devine din ce în ce mai mare; Înălțimea de susținere dintre dispozitive (distanța dintre PCB și garda la sol) devine, de asemenea, din ce în ce mai mică, iar influența factorilor de mediu asupra PCBA crește și ea. Prin urmare, impunem cerințe mai ridicate privind fiabilitatea PCBA a produselor electronice.
1. Factorii de mediu și impactul acestora
Factorii de mediu comuni, cum ar fi umiditatea, praful, pulverizarea cu sare, mucegaiul etc., pot cauza diverse probleme de defecțiune a PCBA.
Umiditate
Aproape toate componentele electronice PCB din mediul extern sunt expuse riscului de coroziune, apa fiind cel mai important mediu de coroziune. Moleculele de apă sunt suficient de mici pentru a penetra spațiul molecular al plasei unor materiale polimerice și a intra în interior sau a ajunge la metalul de bază prin orificiul de ac al stratului de acoperire, provocând coroziune. Atunci când atmosfera atinge o anumită umiditate, aceasta poate provoca migrarea electrochimică a PCB-ului, scurgerea de curent și distorsiunea semnalului în circuitele de înaltă frecvență.
Vapori/umiditate + contaminanți ionici (săruri, agenți activi de flux) = electroliți conductivi + tensiune de stres = migrare electrochimică
Când umiditatea relativă (RH) din atmosferă atinge 80%, se formează o peliculă de apă cu o grosime de 5~20 de molecule, iar tot felul de molecule se pot mișca liber. Când este prezent carbonul, pot avea loc reacții electrochimice.
Când UR-ul atinge 60%, stratul superficial al echipamentului va forma o peliculă de apă cu grosimea de 2~4 molecule de apă, iar atunci când se dizolvă poluanți, vor avea loc reacții chimice;
Când UR < 20% în atmosferă, aproape toate fenomenele de coroziune se opresc.
Prin urmare, rezistența la umiditate este o parte importantă a protecției produsului.
Pentru dispozitivele electronice, umezeala se prezintă sub trei forme: ploaie, condens și vapori de apă. Apa este un electrolit care dizolvă cantități mari de ioni corozivi care corodează metalele. Când temperatura unei anumite părți a echipamentului este sub „punctul de rouă” (temperatura), va exista condens la suprafață: piese structurale sau PCBA.
Praf
Există praf în atmosferă, iar ionii poluanți adsorbiți în praf se depun în interiorul echipamentelor electronice și provoacă defecțiuni. Aceasta este o problemă frecventă în cazul defecțiunilor electronice pe teren.
Praful este împărțit în două tipuriPraful grosier este reprezentat de particule neregulate cu diametrul de 2,5~15 microni, care, în general, nu provoacă defecțiuni, arcuri electrice sau alte probleme, dar afectează contactul conectorului. Praful fin este reprezentat de particule neregulate cu un diametru mai mic de 2,5 microni. Praful fin are o anumită aderență pe PCBA (furnir), care poate fi îndepărtată doar cu o perie antistatică.
Pericolele prafuluia. Din cauza depunerii prafului pe suprafața PCBA, se generează coroziune electrochimică, iar rata de defecțiune crește; b. Praful + căldura umedă + ceața sărată au cauzat cele mai mari daune PCBA, iar defecțiunile echipamentelor electronice au fost cele mai frecvente în industria chimică și în zonele miniere din apropierea coastei, deșertului (terenuri saline-alcaline) și la sudul râului Huaihe în timpul sezonului de mucegai și ploi.
Prin urmare, protecția împotriva prafului este o parte importantă a produsului.
Spray cu sare
Formarea pulverizării de sare:Pulverizarea sărată este cauzată de factori naturali precum valurile oceanice, mareele, presiunea circulației atmosferice (muson), soarele și așa mai departe. Aceasta va fi purtată spre interior odată cu vântul, iar concentrația sa va scădea odată cu distanța față de coastă. De obicei, concentrația de pulverizare sărată este de 1% din coastă atunci când aceasta se află la 1 km de coastă (dar va sufla mai departe în perioada taifunurilor).
Nocivitatea pulverizării cu sare:a. deteriorarea stratului de acoperire al pieselor structurale metalice; b. Accelerarea vitezei de coroziune electrochimică duce la fracturarea firelor metalice și la defectarea componentelor.
Surse similare de coroziune:a. Transpirația mâinilor conține sare, uree, acid lactic și alte substanțe chimice, care au același efect coroziv asupra echipamentelor electronice ca și spray-ul cu sare. Prin urmare, trebuie purtate mănuși în timpul asamblării sau utilizării, iar stratul de acoperire nu trebuie atins cu mâinile goale; b. Fluxul conține halogeni și acizi, care trebuie curățați și concentrația lor reziduală trebuie controlată.
Prin urmare, prevenirea pulverizării cu sare este o parte importantă a protecției produselor.
Mucegai
Mucegaiul, denumirea comună pentru ciupercile filamentoase, înseamnă „ciuperci mucegăite”, tind să formeze miceliu luxuriant, dar nu produc corpuri fructifere mari precum ciupercile. În locurile umede și calde, multe elemente cresc cu ochiul liber, unele colonii pufoase, floculente sau în formă de pânză de păianjen, adică mucegai.
FIG. 5: Fenomenul de mucegai PCB
Daunele provocate de mucegaia. fagocitoza și propagarea mucegaiului determină deteriorarea și deteriorarea izolației materialelor organice; b. Metaboliții mucegaiului sunt acizi organici, care afectează izolația și rezistența electrică și produc arc electric.
Prin urmare, produsele anti-mucegai sunt o parte importantă a produselor de protecție.
Având în vedere aspectele de mai sus, fiabilitatea produsului trebuie să fie mai bine garantată, acesta trebuie izolat cât mai puțin posibil de mediul extern, așadar se introduce procesul de acoperire cu formă.
Acoperirea PCB-ului după procesul de acoperire, sub efectul de fotografiere al lămpii violet, acoperirea originală poate fi atât de frumoasă!
Trei straturi anti-vopsease referă la aplicarea unui strat izolator subțire și protector pe suprafața unui PCB. Este cea mai utilizată metodă de aplicare post-sudura în prezent, uneori numită acoperire de suprafață și acoperire conformală (denumire engleză: coating, conformal coating). Aceasta va izola componentele electronice sensibile de mediile dure, poate îmbunătăți considerabil siguranța și fiabilitatea produselor electronice și poate prelungi durata de viață a acestora. Trei tipuri de acoperiri anti-vopsire pot proteja circuitele/componentele de factorii de mediu precum umiditatea, poluanții, coroziunea, stresul, șocurile, vibrațiile mecanice și ciclurile termice, îmbunătățind în același timp rezistența mecanică și caracteristicile de izolație ale produsului.
După procesul de acoperire a PCB-ului, se formează o peliculă protectoare transparentă pe suprafață, care poate preveni eficient pătrunderea apei și a umezelii, evitând scurgerile și scurtcircuitele.
2. Puncte principale ale procesului de acoperire
Conform cerințelor IPC-A-610E (Standardul de testare a ansamblurilor electronice), aceasta se reflectă în principal în următoarele aspecte:
Regiune
1. Zone care nu pot fi acoperite:
Zone care necesită conexiuni electrice, cum ar fi plăcuțe de aur, degete de aur, găuri metalice traversante, găuri de testare;
Baterii și reparatori de baterii;
Conector;
Siguranță și carcasă;
Dispozitiv de disipare a căldurii;
Sârmă de conectare;
Lentila unui dispozitiv optic;
Potențiometru;
Senzor;
Fără comutator sigilat;
Alte zone în care acoperirea poate afecta performanța sau funcționarea.
2. Zone care trebuie acoperitetoate îmbinările de lipire, pinii, componentele și conductorii.
3. Zone opționale
Grosime
Grosimea se măsoară pe o suprafață plană, nestingherită și întărită a componentei circuitului imprimat sau pe o placă atașată care este supusă procesului împreună cu componenta. Plăcile atașate pot fi din același material ca plăcile imprimate sau din alte materiale neporoase, cum ar fi metalul sau sticla. Măsurarea grosimii peliculei umede poate fi utilizată și ca metodă opțională de măsurare a grosimii stratului de acoperire, atâta timp cât există o relație de conversie documentată între grosimea peliculei umede și cea uscată.
Tabelul 1: Standardul intervalului de grosimi pentru fiecare tip de material de acoperire
Metoda de testare a grosimii:
1. Instrument de măsurare a grosimii peliculei uscate: un micrometru (IPC-CC-830B); b Aparat de măsurare a grosimii peliculei uscate (cu bază de fier)
Figura 9. Aparat micrometric cu peliculă uscată
2. Măsurarea grosimii peliculei umede: grosimea peliculei umede poate fi obținută cu ajutorul unui instrument de măsurare a grosimii peliculei umede și apoi calculată prin proporția de conținut solid de adeziv.
Grosimea peliculei uscate
În FIG. 10, grosimea peliculei umede a fost obținută cu ajutorul aparatului de testare a grosimii peliculei umede, iar apoi grosimea peliculei uscate a fost calculată.
Rezoluție la margine
DefiniţieÎn circumstanțe normale, pulverizarea de pe marginea liniei de pulverizare nu va fi foarte dreaptă, va exista întotdeauna o anumită bavură. Definim lățimea bavurii ca rezoluție a muchiei. După cum se arată mai jos, dimensiunea lui d este valoarea rezoluției muchiei.
Notă: Rezoluția marginii este cu siguranță cu cât mai mică, cu atât mai bine, dar cerințele diferite ale clienților nu sunt aceleași, așadar rezoluția specifică a marginii acoperite trebuie să corespundă cerințelor clientului.
Figura 11: Comparație rezoluție la margini
Uniformitate
Adezivul trebuie să aibă o grosime uniformă și o peliculă netedă și transparentă acoperită de produs, accentul fiind pus pe uniformitatea adezivului acoperit cu produsul deasupra zonei, astfel încât să aibă aceeași grosime, fără probleme de proces: fisuri, stratificare, linii portocalii, poluare, fenomen capilar, bule.
Figura 12: Mașină automată de acoperire axială din seria AC, efect de acoperire, uniformitatea este foarte consistentă
3. Realizarea procesului de acoperire
Procesul de acoperire
1 Pregătiți
Pregătiți produsele, lipiciul și alte articole necesare;
Determinați amplasarea protecției locale;
Determinați detaliile cheie ale procesului
2: Spălare
Trebuie curățate în cel mai scurt timp după sudură, pentru a preveni curățarea dificilă a murdăriei de sudură;
Determinați dacă principalul poluant este polar sau nepolar, pentru a alege agentul de curățare potrivit;
Dacă se utilizează un agent de curățare pe bază de alcool, trebuie acordată atenție aspectelor de siguranță: trebuie să existe o bună ventilație și reguli pentru procesul de răcire și uscare după spălare, pentru a preveni volatilizarea solventului rezidual cauzată de explozia din cuptor;
Curățare cu apă, cu lichid de curățare alcalin (emulsie) pentru a spăla fluxul, apoi clătire cu apă pură pentru a curăța lichidul de curățare, pentru a îndeplini standardele de curățare;
3. Protecție prin mascare (dacă nu se utilizează echipament de acoperire selectivă), adică mască;
Dacă alegeți o folie neadezivă, aceasta nu va transfera banda de hârtie;
Pentru protecția circuitelor integrate trebuie utilizată bandă de hârtie antistatică;
Conform cerințelor desenelor pentru unele dispozitive de protecție a ecranului;
4. Dezumidificare
După curățare, PCBA (componenta) ecranată trebuie pre-uscată și dezumidificată înainte de acoperire;
Determinați temperatura/timpul de pre-uscare în funcție de temperatura admisă de PCBA (componentă);
PCBA (componentă) poate fi permisă pentru a determina temperatura/timpul mesei de pre-uscare
5 straturi
Procesul de acoperire cu formă depinde de cerințele de protecție a PCBA, de echipamentul de proces existent și de rezerva tehnică existentă, ceea ce se realizează de obicei în următoarele moduri:
a. Periați manual
Figura 13: Metoda de periere manuală
Acoperirea cu pensulă este procesul cel mai răspândit, potrivit pentru producția în loturi mici, structura PCBA este complexă și densă și necesită protecție împotriva produselor dure. Deoarece acoperirea cu pensulă poate fi controlată liber, piesele care nu sunt permise să fie vopsite nu vor fi poluate;
Vopsirea cu pensula consumă cel mai puțin material, potrivită pentru prețul mai mare al vopselei bicomponente;
Procesul de vopsire are cerințe ridicate din partea operatorului. Înainte de construcție, desenele și cerințele de acoperire trebuie analizate cu atenție, denumirile componentelor PCBA trebuie recunoscute, iar piesele care nu pot fi acoperite trebuie marcate cu semne atrăgătoare;
Operatorilor nu li se permite să atingă pluginul imprimat cu mâinile în niciun moment pentru a evita contaminarea;
b. Înmuiere manuală
Figura 14: Metoda de acoperire prin imersie manuală
Procesul de imersie oferă cele mai bune rezultate. O acoperire uniformă și continuă poate fi aplicată oricărei părți a PCBA. Procesul de imersie nu este potrivit pentru PCB-uri cu condensatoare reglabile, miezuri magnetice cu reglaj fin, potențiometre, miezuri magnetice în formă de cupă și unele piese cu etanșare slabă.
Parametrii cheie ai procesului de acoperire prin imersie:
Ajustați vâscozitatea corespunzătoare;
Controlați viteza cu care PCBA este ridicat pentru a preveni formarea bulelor. De obicei, nu mai mult de 1 metru pe secundă;
c. Pulverizare
Pulverizarea este cea mai utilizată și ușor de acceptat metodă de proces, împărțită în următoarele două categorii:
① Pulverizare manuală
Figura 15: Metoda de pulverizare manuală
Potrivit pentru piesa de prelucrat mai complexă, dificil de utilizat în situații de producție în masă a echipamentelor de automatizare, de asemenea, potrivit pentru o varietate de linii de produse, dar mai puține situații, poate fi pulverizată într-o poziție mai specială.
Notă privind pulverizarea manuală: ceața de vopsea va polua unele dispozitive, cum ar fi mufele PCB, soclul IC, unele contacte sensibile și unele piese de împământare; aceste piese trebuie protejate cu atenție pentru fiabilitatea carcasei. Un alt aspect este că operatorul nu trebuie să atingă niciodată ștecherul imprimat cu mâna pentru a preveni contaminarea suprafeței de contact a ștecherului.
② Pulverizare automată
De obicei, se referă la pulverizarea automată cu echipament de acoperire selectivă. Potrivit pentru producția de masă, are o consistență bună, precizie ridicată, poluare redusă a mediului. Odată cu modernizarea industriei, creșterea costurilor forței de muncă și cerințele stricte de protecție a mediului, echipamentele automate de pulverizare înlocuiesc treptat alte metode de acoperire.
Odată cu creșterea cerințelor de automatizare ale Industriei 4.0, accentul industriei s-a mutat de la furnizarea de echipamente de acoperire adecvate la rezolvarea problemei întregului proces de acoperire. Mașină automată de acoperire selectivă - acoperire precisă și fără risipă de material, potrivită pentru cantități mari de acoperire, cea mai potrivită pentru cantități mari de trei straturi anti-vopsea.
Comparareamașină automată de acoperireşiprocesul tradițional de acoperire
Vopsea tradițională PCBA cu trei straturi de protecție:
1) Acoperire cu perie: există bule, valuri, îndepărtarea părului cu perie;
2) Scrierea: prea lentă, precizia nu poate fi controlată;
3) Îmbibarea întregii piese: vopsea prea risipitoare, viteză mică;
4) Pulverizare cu pistolul de pulverizare: la protecția dispozitivului de fixare, derivă prea mult
Mașină de acoperire: acoperire cu acoperire
1) Cantitatea de vopsire cu pulverizare, poziția și zona de vopsire cu pulverizare sunt setate cu precizie și nu este nevoie să adăugați persoane pentru a șterge placa după vopsire.
2) Unele componente detașabile cu o distanță mare față de marginea plăcii pot fi vopsite direct fără instalarea dispozitivului de fixare, economisind personalul de instalare a plăcii.
3) Fără volatilizare a gazelor, pentru a asigura un mediu de funcționare curat.
4) Nu este nevoie să se utilizeze dispozitive de fixare pentru a acoperi pelicula de carbon pe întregul substrat, eliminând posibilitatea de coliziune.
5) Trei grosimi uniforme ale stratului anti-vopsea, îmbunătățesc considerabil eficiența producției și calitatea produsului, dar evită și risipa de vopsea.
Mașina automată de acoperire cu trei straturi anti-vopsea PCBA este special concepută pentru echipamente inteligente de pulverizare cu trei straturi anti-vopsea. Deoarece materialul care urmează să fie pulverizat și lichidul de pulverizare aplicat sunt diferite, selecția componentelor echipamentului este, de asemenea, diferită în construcția mașinii de acoperire. Mașina de acoperire cu trei straturi anti-vopsea adoptă cel mai recent program de control computerizat, poate realiza o legătură pe trei axe, în același timp fiind echipată cu un sistem de poziționare și urmărire a camerei, putând controla cu precizie zona de pulverizare.
Mașina de acoperire cu trei straturi anti-vopsea, cunoscută și sub denumirea de mașină de lipici cu trei straturi anti-vopsea, mașină de lipici cu pulverizare cu trei straturi anti-vopsea, mașină de pulverizare cu ulei cu trei straturi anti-vopsea, mașină de pulverizare cu trei straturi anti-vopsea, este special concepută pentru controlul fluidelor, suprafața PCB fiind acoperită cu un strat de trei straturi anti-vopsea, cum ar fi impregnarea, pulverizarea sau metoda de acoperire prin centrifugare, suprafața PCB fiind acoperită cu un strat de fotorezist.
Cum să rezolvăm noua eră a cererii de trei tipuri de acoperiri anti-vopsea a devenit o problemă urgentă care trebuie rezolvată în industrie. Echipamentul automat de acoperire, reprezentat de mașina de acoperire selectivă de precizie, aduce un nou mod de operare,Acoperire precisă și fără risipă de materiale, cea mai potrivită pentru un număr mare de trei acoperiri anti-vopsea.
