Podrobna analiza SMT patch in THT skozi luknjo plug-in PCBA treh protibarvnih premazov postopka in ključnih tehnologij!
Ko je velikost komponent PCBA vedno manjša, gostota postaja vedno večja;Tudi podporna višina med napravami in napravami (razmik med PCB in oddaljenostjo od tal) postaja vedno manjša, povečuje pa se tudi vpliv okoljskih dejavnikov na PCBA.Zato postavljamo višje zahteve glede zanesljivosti PCBA elektronskih izdelkov.
1. Okoljski dejavniki in njihov vpliv
Pogosti okoljski dejavniki, kot so vlaga, prah, slani pršil, plesen itd., lahko povzročijo različne težave z okvarami PCBA
Vlažnost
Skoraj vse elektronske PCB komponente v zunanjem okolju so izpostavljene koroziji, med katerimi je voda najpomembnejši medij za korozijo.Molekule vode so dovolj majhne, da prodrejo skozi mrežno molekularno režo nekaterih polimernih materialov in vstopijo v notranjost ali dosežejo spodnjo kovino skozi luknjico prevleke in povzročijo korozijo.Ko atmosfera doseže določeno vlažnost, lahko povzroči elektrokemično migracijo PCB, uhajanje toka in popačenje signala v visokofrekvenčnem tokokrogu.
Hlapi/vlažnost + ionski onesnaževalci (soli, aktivne snovi pretoka) = prevodni elektroliti + napetostna napetost = elektrokemična migracija
Ko RH v atmosferi doseže 80 %, bo vodni film debeline 5 ~ 20 molekul in vse vrste molekul se lahko prosto gibljejo.Če je prisoten ogljik, lahko pride do elektrokemičnih reakcij.
Ko RH doseže 60 %, bo površinska plast opreme oblikovala 2 ~ 4 vodne molekule debel vodni film, ko se onesnaževala raztopijo, bo prišlo do kemičnih reakcij;
Ko je RH < 20 % v atmosferi, skoraj vsi korozijski pojavi prenehajo.
Zato je odpornost na vlago pomemben del zaščite izdelka.
Pri elektronskih napravah je vlaga v treh oblikah: dež, kondenzacija in vodna para.Voda je elektrolit, ki raztopi velike količine korozivnih ionov, ki razjedajo kovine.Ko je temperatura določenega dela opreme pod "rosiščem" (temperaturo), bo prišlo do kondenzacije na površini: strukturni deli ali PCBA.
Prah
V ozračju je prah, ionska onesnaževala, adsorbirana v prahu, se usedajo v notranjost elektronske opreme in povzročajo okvaro.To je pogosta težava pri elektronskih okvarah na terenu.
Prah je razdeljen na dve vrsti: grobi prah je premer 2,5 ~ 15 mikronov nepravilnih delcev, na splošno ne bo povzročil napake, obloka in drugih težav, vendar bo vplival na kontakt priključka;Fini prah so nepravilni delci s premerom manj kot 2,5 mikrona.Fini prah ima določen oprijem na PCBA (furnir), ki ga je mogoče odstraniti le z antistatično krtačo.
Nevarnosti prahu: a.Zaradi usedanja prahu na površini PCBA nastane elektrokemična korozija in stopnja napak se poveča;b.Prah + vlažna vročina + slana megla je povzročila največjo škodo PCBA, okvara elektronske opreme pa je bila največja v kemični industriji in rudarskem območju blizu obale, puščavi (slano-alkalna dežela) in južno od reke Huaihe med plesnijo in deževna sezona.
Zato je zaščita pred prahom pomemben del izdelka.
Solni sprej
Nastanek solnega pršila:Slano pršilo povzročajo naravni dejavniki, kot so oceanski valovi, plimovanje, tlak atmosferske cirkulacije (monsunski), sonce itd.Z vetrom bo odnašalo v notranjost, z oddaljevanjem od obale pa bo njegova koncentracija padala.Običajno je koncentracija slanega pršila 1 % obale, ko je 1 km od obale (vendar bo pihalo dlje v obdobju tajfunov).
Škodljivost solnega pršila:a.poškoduje prevleko kovinskih konstrukcijskih delov;b.Pospeševanje hitrosti elektrokemične korozije vodi do zloma kovinskih žic in odpovedi komponent.
Podobni viri korozije:a.Znoj rok vsebuje sol, sečnino, mlečno kislino in druge kemikalije, ki imajo enak korozivni učinek na elektronsko opremo kot solni sprej.Zato je treba med sestavljanjem ali uporabo nositi rokavice in se premaza ne dotikati z golimi rokami;b.V talilu so halogeni in kisline, ki jih je potrebno očistiti in nadzorovati njihovo preostalo koncentracijo.
Zato je preprečevanje razprševanja soli pomemben del zaščite izdelkov.
Plesen
Plesen, splošno ime za nitaste glive, pomeni "plesnive glive", nagnjene k tvorbi bujnega micelija, vendar ne proizvajajo velikih plodov, kot so gobe.Na vlažnih in toplih mestih se na številnih predmetih s prostim očesom razvijejo mehke, kosmičaste ali pajčevinaste kolonije, to je plesen.
FIG.5: Pojav PCB plesni
Škodljivost plesni: a.fagocitoza in razmnoževanje plesni povzročata upad izolacije organskih materialov, poškodbe in okvare;b.Metaboliti plesni so organske kisline, ki vplivajo na izolacijo in električno trdnost ter proizvajajo električni oblok.
Zato je sredstvo proti plesni pomemben del zaščitnih izdelkov.
Glede na zgornje vidike mora biti zanesljivost izdelka bolje zagotovljena, mora biti čim manj izoliran od zunanjega okolja, zato je uveden postopek prevleke oblike.
Premaz PCB po postopku premazovanja, pod učinkom snemanja vijolične svetilke, je lahko originalni premaz tako lep!
Trije premazi proti barvise nanaša na nanos tanke zaščitne izolacijske plasti na površino PCB.To je trenutno najpogosteje uporabljena metoda nanosa po varjenju, včasih imenovana površinsko prevleko in konformno prevleko (angleško ime: coating, conformal coating).Izoliral bo občutljive elektronske komponente iz težkega okolja, lahko močno izboljša varnost in zanesljivost elektronskih izdelkov in podaljša življenjsko dobo izdelkov.Trije premazi proti barvi lahko zaščitijo vezje/komponente pred okoljskimi dejavniki, kot so vlaga, onesnaževala, korozija, stres, udarci, mehanske vibracije in toplotni cikel, hkrati pa izboljšajo mehansko trdnost in izolacijske lastnosti izdelka.
Po postopku premazovanja PCB na površini tvori prozorno zaščitno folijo, ki lahko učinkovito prepreči vdor vode in vlage, prepreči puščanje in kratek stik.
2. Glavne točke postopka premazovanja
V skladu z zahtevami IPC-A-610E (standard za testiranje elektronskega sestavljanja) se odraža predvsem v naslednjih vidikih:
Regija
1. Področja, ki jih ni mogoče premazati:
Območja, ki zahtevajo električne povezave, kot so zlate blazinice, zlati prsti, kovinske skoznje luknje, preskusne luknje;
Baterije in pritrdilni elementi za baterije;
priključek;
Varovalka in ohišje;
Naprava za odvajanje toplote;
premostitvena žica;
Leča optične naprave;
Potenciometer;
Senzor;
Brez zaprtega stikala;
Druga področja, kjer lahko premaz vpliva na zmogljivost ali delovanje.
2. Območja, ki jih je treba premazati: vsi spajkalni spoji, zatiči, komponente in vodniki.
3. Izbirna področja
Debelina
Debelina se meri na ravni, neovirani, strjeni površini komponente tiskanega vezja ali na pritrjeni plošči, ki je podvržena procesu s komponento.Pritrjene plošče so lahko iz istega materiala kot tiskane plošče ali drugih neporoznih materialov, kot sta kovina ali steklo.Merjenje debeline mokrega filma se lahko uporablja tudi kot neobvezna metoda merjenja debeline premaza, če obstaja dokumentirano pretvorbeno razmerje med debelino mokrega in suhega filma.
Tabela 1: Standardno območje debeline za vsako vrsto prevlečnega materiala
Preskusna metoda debeline:
1. Orodje za merjenje debeline suhega filma: mikrometer (IPC-CC-830B);b Tester debeline suhega filma (železna osnova)
Slika 9. Mikrometrski aparat za suhi film
2. Merjenje debeline mokrega filma: debelino mokrega filma je mogoče pridobiti z instrumentom za merjenje debeline mokrega filma in nato izračunati z deležem trdne snovi lepila
Debelina suhega filma
Na sl.10 je bila debelina mokrega filma pridobljena s testerjem debeline mokrega filma, nato pa je bila izračunana debelina suhega filma
Ločljivost robov
Opredelitev: V normalnih okoliščinah pršilo pršilnega ventila iz roba črte ne bo zelo ravno, vedno bo prišlo do določenega roba.Širino roba definiramo kot ločljivost roba.Kot je prikazano spodaj, je velikost d vrednost ločljivosti robov.
Opomba: Ločljivost robov je vsekakor manjša, tem boljša, vendar različne zahteve strank niso enake, zato posebna ločljivost robov s premazom izpolnjuje zahteve strank.
Slika 11: Primerjava ločljivosti robov
Enotnost
Lepilo mora biti enake debeline in gladek in prozoren film, pokrit z izdelkom, poudarek je na enakomernosti lepila, pokritega z izdelkom nad območjem, nato pa mora biti enake debeline, ni težav pri procesu: razpoke, stratifikacija, oranžne črte, onesnaženje, kapilarni pojav, mehurčki.
Slika 12: Aksialni avtomatski avtomatski premazni stroj serije AC, učinek premazovanja, enakomernost je zelo dosledna
3. Izvedba postopka premazovanja
Postopek premazovanja
1 Pripravite
Pripravite izdelke in lepilo ter druge potrebne predmete;
Določite lokacijo lokalne zaščite;
Določite ključne podrobnosti postopka
2: Umijte se
Očistiti ga je treba v najkrajšem možnem času po varjenju, da se prepreči umazanija pri varjenju, ki jo je težko očistiti;
Ugotovite, ali je glavno onesnaževalo polarno ali nepolarno, da izberete ustrezno čistilno sredstvo;
Če uporabljate alkoholno čistilno sredstvo, je treba paziti na varnostne zadeve: potrebno je zagotoviti dobro prezračevanje ter pravila postopka hlajenja in sušenja po pranju, da se prepreči izhlapevanje ostankov topila, ki ga povzroči eksplozija v pečici;
Čiščenje z vodo z alkalno čistilno tekočino (emulzija) za pranje fluksa in nato spiranje s čisto vodo za čiščenje čistilne tekočine, da ustreza standardom čiščenja;
3. maskirna zaščita (če se ne uporablja oprema za selektivni premaz), to je maska;
Če izberete nelepilni film, papirni trak ne bo prenesen;
Za zaščito IC je treba uporabiti antistatični papirni trak;
V skladu z zahtevami risb za nekatere naprave za zaščito ščita;
4. Razvlaževanje
Po čiščenju mora biti zaščiten PCBA (komponenta) pred nanosom premaza predhodno posušen in razvlažen;
Določite temperaturo/čas predhodnega sušenja glede na temperaturo, ki jo dovoljuje PCBA (komponenta);
PCBA (komponenta) se lahko dovoli, da določi temperaturo/čas mize za predhodno sušenje
5 Plašč
Postopek oblikovanja je odvisen od zahtev PCBA zaščite, obstoječe procesne opreme in obstoječe tehnične rezerve, ki se običajno doseže na naslednje načine:
a.Krtačite ročno
Slika 13: Metoda ročnega ščetkanja
Prevleka s čopičem je najpogosteje uporaben postopek, primeren za proizvodnjo majhnih serij, struktura PCBA je zapletena in gosta, zato je treba zaščititi zahteve za zaščito težkih izdelkov.Ker je premaz s čopičem mogoče prosto nadzorovati, tako da deli, ki jih ni dovoljeno barvati, ne bodo onesnaženi;
Pri barvanju s čopičem se porabi najmanj materiala, kar ustreza višji ceni dvokomponentne barve;
Postopek barvanja ima visoke zahteve za operaterja.Pred gradnjo je treba natančno preučiti risbe in zahteve glede premazov, prepoznati imena komponent PCBA in dele, ki jih ni dovoljeno premazati, označiti z vpadljivimi oznakami;
Operaterji se ne smejo nikoli dotikati natisnjenega vtičnika z rokami, da preprečijo kontaminacijo;
b. Potopite ročno
Slika 14: Metoda ročnega nanašanja premaza
Postopek premazovanja s potapljanjem zagotavlja najboljše rezultate premazovanja.Enoten neprekinjen premaz je mogoče nanesti na kateri koli del PCBA.Postopek potapljanja ni primeren za PCbas z nastavljivimi kondenzatorji, magnetnimi jedri za fino uravnavanje, potenciometri, magnetnimi jedri v obliki skodelice in nekaterimi deli s slabim tesnjenjem.
Ključni parametri postopka potapljanja:
Prilagodite ustrezno viskoznost;
Nadzorujte hitrost, s katero se PCBA dvigne, da preprečite nastajanje mehurčkov.Običajno ne več kot 1 meter na sekundo;
c.Škropljenje
Pršenje je najpogosteje uporabljena in enostavna metoda postopka, ki je razdeljena na naslednji dve kategoriji:
① Ročno škropljenje
Slika 15: Ročna metoda škropljenja
Primerno za obdelovanec je bolj zapleteno, težko se je zanesti na razmere množične proizvodnje opreme za avtomatizacijo, primerno tudi za sorto linije izdelkov, vendar manj situacije, lahko se razprši na bolj poseben položaj.
Opomba za ročno pršenje: barvna meglica bo onesnažila nekatere naprave, kot so vtičnik PCB, vtičnica IC, nekateri občutljivi kontakti in nekateri ozemljitveni deli, pri teh delih je treba paziti na zanesljivost zaščite zavetja.Druga točka je, da se upravljavec nikoli ne sme dotikati natisnjenega vtiča z roko, da prepreči kontaminacijo kontaktne površine vtiča.
② Samodejno pršenje
Običajno se nanaša na avtomatsko pršenje z opremo za selektivno nanašanje premazov.Primeren za množično proizvodnjo, dobra konsistenca, visoka natančnost, malo onesnaževanja okolja.Z nadgradnjo industrije, povečanjem stroškov dela in strogimi zahtevami varstva okolja avtomatska oprema za brizganje postopoma nadomešča druge metode premazovanja.
Z naraščajočimi zahtevami po avtomatizaciji industrije 4.0 se je fokus industrije premaknil z zagotavljanja ustrezne opreme za nanašanje premazov na reševanje problema celotnega postopka nanašanja premazov.Avtomatski stroj za selektivno premazovanje - nanašanje natančno in brez izgube materiala, primerno za velike količine premazov, najbolj primerno za velike količine treh premazov proti barvi.
Primerjava zavtomatski premazni strojintradicionalni postopek premazovanja
Tradicionalni triodporni barvni premaz PCBA:
1) Premaz s krtačo: mehurčki, valovi, odstranjevanje dlak s krtačo;
2) Pisanje: prepočasi, natančnosti ni mogoče nadzorovati;
3) Namakanje celega kosa: preveč potratna barva, počasna hitrost;
4) Pršenje z brizgalno pištolo: za zaščito vpenjal, preveč zanaša
Strojni premaz:
1) Količina barvanja s pršenjem, položaj barvanja s pršenjem in površina so natančno nastavljeni in ni treba dodajati ljudi, ki bi obrisali ploščo po barvanju s pršenjem.
2) Nekatere vtične komponente z velikim razmikom od roba plošče je mogoče pobarvati neposredno brez namestitve napeljave, s čimer prihranite osebje za namestitev plošče.
3) Brez izhlapevanja plina, da se zagotovi čisto delovno okolje.
4) Vsemu substratu ni treba uporabljati pritrdilnih elementov za pokrivanje ogljikovega filma, kar odpravlja možnost trka.
5) Enakomerna debelina prevleke proti barvi močno izboljša učinkovitost proizvodnje in kakovost izdelkov, hkrati pa se izogibajte odpadni barvi.
PCBA avtomatski stroj za nanašanje treh premazov proti barvi je posebej zasnovan za brizganje inteligentne opreme za brizganje treh barv.Ker sta material, ki ga je treba razpršiti, in uporabljena tekočina za razprševanje drugačna, je tudi premazni stroj pri konstrukciji izbire komponent opreme drugačen, trije premazni stroji proti barvi sprejmejo najnovejši računalniški nadzorni program, lahko realizirajo triosno povezavo, hkrati pa je opremljen s sistemom za pozicioniranje in sledenje kamere, lahko natančno nadzoruje območje škropljenja.
Stroj za tri premaze proti barvi, znan tudi kot stroj za tri lepila proti barvam, stroj za tri lepila proti barvam, tri stroj za pršenje olja proti barvam, tri stroj za pršenje proti barvam, je posebej za nadzor tekočine na površini PCB prekrit s plastjo treh anti-barv, kot je impregnacija, brizganje ali metoda prevleke na površini tiskanega vezja, prekrita s plastjo fotorezista.
Kako rešiti novo dobo povpraševanja po treh premazih proti barvi, je postalo nujen problem, ki ga je treba rešiti v industriji.Oprema za avtomatsko premazovanje, ki jo predstavlja stroj za natančno selektivno premazovanje, prinaša nov način delovanja,premaz natančen in brez odpadkov materialov, najprimernejši za veliko število treh premazov proti barvi.