Yksityiskohtainen analyysi SMT-laastarin ja THT:n kautta reiän plug-in PCBA:n kolmesta maalipinnoitusprosessista ja tärkeimmistä teknologioista!
Kun PCBA-komponenttien koko pienenee ja pienenee, tiheys kasvaa ja suurempi; Myös laitteiden ja laitteiden välinen tukikorkeus (piirilevyn ja maavaran välinen etäisyys) pienenee jatkuvasti ja myös ympäristötekijöiden vaikutus piirilevyyn kasvaa. Siksi asetamme korkeampia vaatimuksia elektroniikkatuotteiden PCBA:n luotettavuudelle.
1.Ympäristötekijät ja niiden vaikutukset
Yleiset ympäristötekijät, kuten kosteus, pöly, suolasuihku, home jne., voivat aiheuttaa erilaisia PCBA:n vikaantumisongelmia
Kosteus
Lähes kaikki ulkoisen ympäristön elektroniset piirilevykomponentit ovat korroosiovaarassa, joista vesi on tärkein korroosioväliaine. Vesimolekyylit ovat tarpeeksi pieniä tunkeutuakseen joidenkin polymeerimateriaalien verkkomolekyyliraon ja päästäkseen sisälle tai saavuttaakseen alla olevan metallin pinnoitteen neulanreiän kautta aiheuttaen korroosiota. Kun ilmakehä saavuttaa tietyn kosteuden, se voi aiheuttaa PCB:n sähkökemiallista migraatiota, vuotovirtaa ja signaalin vääristymiä suurtaajuuspiirissä.
Höyry/kosteus + ioniset epäpuhtaudet (suolat, virtausaktiiviset aineet) = johtavat elektrolyytit + jännitysjännite = sähkökemiallinen migraatio
Kun suhteellinen kosteus ilmakehässä saavuttaa 80%, muodostuu vesikalvo, jonka paksuus on 5–20 molekyyliä, ja kaikenlaiset molekyylit voivat liikkua vapaasti. Kun hiiltä on läsnä, voi tapahtua sähkökemiallisia reaktioita.
Kun suhteellinen kosteus saavuttaa 60 %, laitteen pintakerros muodostaa 2–4 vesimolekyylin paksuisen vesikalvon, kun epäpuhtauksia liukenee, tapahtuu kemiallisia reaktioita;
Kun RH < 20 % ilmakehässä, lähes kaikki korroosioilmiöt pysähtyvät.
Siksi kosteudenpitävyys on tärkeä osa tuotteen suojausta.
Elektroniikkalaitteissa kosteutta on kolmessa muodossa: sade, kondensaatio ja vesihöyry. Vesi on elektrolyytti, joka liuottaa suuria määriä syövyttäviä ioneja, jotka syövyttävät metalleja. Kun laitteiston tietyn osan lämpötila on "kastepisteen" (lämpötila) alapuolella, pinnalle tiivistyy kondensaatiota: rakenneosat tai PCBA.
Pöly
Ilmakehässä on pölyä, pölyn adsorboituneet ionisaasteet laskeutuvat elektroniikkalaitteiden sisäosaan ja aiheuttavat vikoja. Tämä on yleinen ongelma kentän elektronisissa vioissa.
Pöly jaetaan kahteen tyyppiin: karkea pöly on halkaisijaltaan 2,5–15 mikronia epäsäännöllisiä hiukkasia, ei yleensä aiheuta vikaa, kaaria ja muita ongelmia, mutta vaikuttaa liittimen koskettimeen; Hieno pöly on epäsäännöllisiä hiukkasia, joiden halkaisija on alle 2,5 mikronia. Hienolla pölyllä on tietty tarttuvuus PCBA:han (viilu), joka voidaan poistaa vain antistaattisella harjalla.
Pölyn vaarat: a. PCBA:n pinnalle laskeutuvan pölyn vuoksi syntyy sähkökemiallista korroosiota ja vikanopeus kasvaa; b. Pöly + kostea lämpö + suolasumu aiheuttivat suurimmat vahingot PCBA:lle, ja elektroniikkalaitteiden vika oli eniten kemianteollisuudessa ja kaivosalueella lähellä rannikkoa, autiomaa (suola-alkalimaa) ja Huaihe-joen eteläosassa home- ja sadekausi.
Siksi pölysuojaus on tärkeä osa tuotetta.
Suolasumutetta
Suolasumun muodostuminen:Suolasumun aiheuttavat luonnolliset tekijät, kuten valtameren aallot, vuorovedet, ilmakehän kiertopaine (monsuuni), auringonpaiste ja niin edelleen. Se ajautuu tuulen mukana sisämaahan ja sen pitoisuus vähenee etäisyyden rannikosta kasvaessa. Yleensä suolasuihkun pitoisuus on 1 % rannikosta, kun se on 1 km:n päässä rannikosta (mutta se puhaltaa kauemmas taifuunikaudella).
Suolasumun haitallisuus:a. vahingoittaa metallirakenneosien pinnoitetta; b. Sähkökemiallisen korroosion nopeuden kiihtyminen johtaa metallilankojen murtumiseen ja komponenttien rikkoutumiseen.
Samanlaisia korroosion lähteitä:a. Käsihiki sisältää suolaa, ureaa, maitohappoa ja muita kemikaaleja, joilla on sama syövyttävä vaikutus elektroniikkalaitteisiin kuin suolasuihke. Siksi käsineitä tulee käyttää kokoamisen tai käytön aikana, eikä pinnoitteeseen saa koskea paljain käsin. b. Suutteessa on halogeeneja ja happoja, jotka tulee puhdistaa ja niiden jäännöspitoisuutta valvoa.
Siksi suolaroiskeiden estäminen on tärkeä osa tuotteiden suojaamista.
Muotti
Härmä, rihmasienten yleinen nimi, tarkoittaa "homesieniä", joilla on taipumus muodostaa rehevää rihmastoa, mutta ne eivät tuota suuria hedelmäkappaleita, kuten sieniä. Kosteissa ja lämpimissä paikoissa monet esineet kasvavat paljaalla silmällä sumeista, höytälöidyistä tai hämähäkinseitin muotoisista pesäkkeistä eli homeesta.
KUVA. 5: PCB-homeen ilmiö
Homeen haitat: a. homeen fagosytoosi ja leviäminen tekevät orgaanisten materiaalien eristyksen heikkenemisestä, vaurioitumisesta ja epäonnistumisesta; b. Homeen aineenvaihduntatuotteet ovat orgaanisia happoja, jotka vaikuttavat eristykseen ja sähkölujuuteen ja synnyttävät valokaaren.
Siksi homeentorjunta on tärkeä osa suojatuotteita.
Edellä mainitut näkökohdat huomioon ottaen tuotteen luotettavuus on taattava paremmin, se on eristettävä ulkoisesta ympäristöstä mahdollisimman alhaalla, joten muotopinnoitusprosessi otetaan käyttöön.
Päällystys PCB pinnoitusprosessin jälkeen, violetin lampun ammuntavaikutelman alla, alkuperäinen pinnoite voi olla niin kaunis!
Kolme maalia estävää pinnoitettatarkoittaa ohuen suojaavan eristävän kerroksen pinnoittamista piirilevyn pinnalle. Se on tällä hetkellä yleisimmin käytetty hitsauksen jälkeinen pinnoitusmenetelmä, jota joskus kutsutaan pintapinnoitteeksi ja mukautuvaksi pinnoitteeksi (englanninkielinen nimi: coating, conformal coating). Se eristää herkät elektroniset komponentit ankarasta ympäristöstä, voi parantaa huomattavasti elektroniikkatuotteiden turvallisuutta ja luotettavuutta ja pidentää tuotteiden käyttöikää. Kolme maalia estävää pinnoitetta voivat suojata piiriä/komponentteja ympäristötekijöiltä, kuten kosteudelta, epäpuhtauksilta, korroosiolta, rasitukselta, iskuilta, mekaaniselta tärinältä ja lämpökierrolta, samalla kun ne parantavat tuotteen mekaanista lujuutta ja eristysominaisuuksia.
PCB:n pinnoitusprosessin jälkeen muodosta läpinäkyvä suojakalvo pinnalle, voi tehokkaasti estää veden ja kosteuden tunkeutumisen, välttää vuotoja ja oikosulkuja.
2. Päällystysprosessin pääkohdat
IPC-A-610E (Electronic Assembly Testing Standard) -standardin vaatimusten mukaisesti se heijastuu pääasiassa seuraaviin näkökohtiin:
Alue
1. Alueet, joita ei voi pinnoittaa:
Sähköliitäntöjä vaativat alueet, kuten kultatyynyt, kultasormet, metalliläpireiät, testireiät;
Akut ja akkujen kiinnikkeet;
Liitin;
Sulake ja kotelo;
Lämmönpoisto laite;
Jumper lanka;
Optisen laitteen linssi;
Potentiometri;
Anturi;
Ei suljettu kytkin;
Muut alueet, joissa pinnoite voi vaikuttaa suorituskykyyn tai toimintaan.
2. Pinnoitettavat alueet: kaikki juotosliitokset, tapit, komponentit ja johtimet.
3. Valinnaiset alueet
Paksuus
Paksuus mitataan painetun piirikomponentin tasaisella, esteettömällä, kovettuneella pinnalla tai kiinnitetyltä levyltä, joka käy läpi prosessin komponentin kanssa. Kiinnitetyt levyt voivat olla samaa materiaalia kuin painetut levyt tai muut ei-huokoiset materiaalit, kuten metalli tai lasi. Märkäkalvon paksuuden mittausta voidaan käyttää myös valinnaisena menetelmänä pinnoitteen paksuuden mittaamiseen, kunhan märän ja kuivan kalvon paksuuden välillä on dokumentoitu muunnossuhde.
Taulukko 1: Paksuusalueen standardi kullekin pinnoitemateriaalityypille
Paksuuden testausmenetelmä:
1. Kuivakalvon paksuuden mittaustyökalu: mikrometri (IPC-CC-830B); b Kuivakalvon paksuusmittari (rautapohja)
Kuva 9. Mikrometrikuivakalvolaite
2. Märkäkalvon paksuuden mittaus: märän kalvon paksuus voidaan saada märän kalvon paksuuden mittauslaitteella ja laskea sitten liiman kiintoainepitoisuuden osuudella
Kuivan kalvon paksuus
Kuviossa 3 10, märän kalvon paksuus saatiin märän kalvon paksuusmittarilla, ja sitten laskettiin kuivakalvon paksuus
Reunan resoluutio
Määritelmä: Normaaleissa olosuhteissa ruiskuventtiilin suihkutus linjan reunasta ei ole kovin suora, siellä on aina tietty purse. Määritämme jäysteen leveyden reunaresoluutioksi. Kuten alla näkyy, d:n koko on reunan resoluution arvo.
Huomaa: Reunaresoluutio on ehdottomasti pienempi, sen parempi, mutta erilaiset asiakkaiden vaatimukset eivät ole samat, joten erityinen päällystetty reunatarkkuus vastaa asiakkaiden vaatimuksia.
Kuva 11: Reunan resoluution vertailu
Yhdenmukaisuus
Liiman tulee olla kuin tasapaksuinen ja sileä ja läpinäkyvä kalvo peitetty tuotteessa, painopiste on tuotteessa peitetyn liiman tasaisuus alueen yläpuolella, sitten tulee olla saman paksuinen, ei prosessiongelmia: halkeamia, kerrostuminen, oranssit viivat, saastuminen, kapillaariilmiö, kuplat.
Kuva 12: Aksiaalinen automaattinen AC-sarjan automaattinen päällystyskoneen pinnoitevaikutus, tasaisuus on hyvin johdonmukainen
3. Päällystysprosessin toteuttaminen
Päällystysprosessi
1 Valmistaudu
Valmistele tuotteet ja liima ja muut tarvittavat tuotteet;
Määritä paikallisen suojan sijainti;
Määritä tärkeimmät prosessin yksityiskohdat
2: Pese
On puhdistettava mahdollisimman lyhyessä ajassa hitsauksen jälkeen, jotta hitsauslikaa on vaikea puhdistaa;
Määritä, onko pääsaaste polaarinen vai ei-polaarinen, jotta voit valita sopivan puhdistusaineen;
Alkoholia käytettäessä on kiinnitettävä huomiota turvallisuuteen: pesun jälkeen tulee olla hyvä ilmanvaihto sekä jäähdytys- ja kuivaussäännöt, jotta estetään uunissa tapahtuvan räjähdyksen aiheuttama liuotinjäämien haihtuminen;
Vesipuhdistus emäksisellä puhdistusnesteellä (emulsio) juoksutteen pesemiseksi ja huuhtele sitten puhtaalla vedellä puhdistusnesteen puhdistamiseksi, jotta se täyttää puhdistusstandardit;
3. Suojaus (jos selektiivistä päällystyslaitetta ei käytetä), eli maski;
Pitäisi valita ei-liimautuva kalvo ei siirrä paperinauhaa;
IC-suojaukseen tulee käyttää antistaattista paperiteippiä;
Joidenkin suojauslaitteiden piirustusten vaatimusten mukaisesti;
4. Kuivaa
Puhdistuksen jälkeen suojattu PCBA (komponentti) on esikuivattava ja kuivattava ennen pinnoittamista;
Määritä esikuivauksen lämpötila/aika PCBA:n (komponentti) salliman lämpötilan mukaan;
PCBA:n (komponentin) voidaan antaa määrittää esikuivaustaulukon lämpötila/aika
5 takki
Muotopinnoitusprosessi riippuu PCBA-suojausvaatimuksista, olemassa olevista prosessilaitteistoista ja olemassa olevasta teknisestä reservistä, joka yleensä saavutetaan seuraavilla tavoilla:
a. Harjaa käsin
Kuva 13: Käsinharjausmenetelmä
Harjapinnoite on laajimmin sovellettavissa oleva prosessi, joka soveltuu pienten erien tuotantoon, PCBA-rakenne on monimutkainen ja tiheä, on suojattava kovien tuotteiden suojavaatimuksilta. Koska sivellinpinnoitetta voidaan hallita vapaasti, jotta osat, joita ei saa maalata, eivät saastu;
Sivellinpinnoite kuluttaa vähiten materiaalia, mikä sopii kaksikomponenttisen maalin korkeampaan hintaan;
Maalausprosessilla on korkeat vaatimukset käyttäjälle. Ennen rakentamista piirustukset ja pinnoitusvaatimukset tulee käsitellä huolellisesti, PCBA-komponenttien nimet tulee tunnistaa ja osat, joita ei saa pinnoittaa, tulee merkitä silmiinpistävällä merkillä;
Käyttäjät eivät saa koskaan koskettaa tulostettua laajennusta käsillään kontaminoitumisen välttämiseksi.
b. Kasta käsin
Kuva 14: Käsin kastopinnoitusmenetelmä
Kastopinnoitusprosessi tarjoaa parhaat pinnoitustulokset. Tasainen, jatkuva pinnoite voidaan levittää mihin tahansa PCBA:n osaan. Kastopinnoitusprosessi ei sovellu PCbas-laitteille, joissa on säädettävät kondensaattorit, hienosäädetyt magneettiytimet, potentiometrit, kupin muotoiset magneettiytimet ja eräät huonosti tiivistyvät osat.
Kastopinnoitusprosessin keskeiset parametrit:
Säädä sopiva viskositeetti;
Säädä PCBA:n nostonopeutta estääksesi kuplien muodostumisen. Yleensä enintään 1 metri sekunnissa;
c. Ruiskutus
Ruiskutus on yleisimmin käytetty, helppo hyväksyä prosessimenetelmä, joka on jaettu kahteen seuraavaan luokkaan:
① Manuaalinen ruiskutus
Kuva 15: Manuaalinen ruiskutusmenetelmä
Sopiva työkappale on monimutkaisempi, vaikea luottaa automaatiolaitteiden massatuotantotilanteeseen, sopii myös tuotevalikoimaan, mutta vähemmän tilanne, voidaan ruiskuttaa erityisempään asentoon.
Huomautus manuaalisesta ruiskutuksesta: maalisumu saastuttaa joitain laitteita, kuten PCB-pistoke, IC-liitin, jotkut herkät koskettimet ja jotkut maadoitusosat. Näissä osissa on kiinnitettävä huomiota suojasuojan luotettavuuteen. Toinen asia on, että käyttäjä ei saa koskaan koskettaa painettua pistoketta kädellä, jotta pistokkeen kosketuspinta ei saastu.
② Automaattinen ruiskutus
Se viittaa yleensä automaattiseen ruiskutukseen valikoivalla päällystyslaitteella. Soveltuu massatuotantoon, hyvä konsistenssi, korkea tarkkuus, vähän ympäristön saastumista. Teollisuuden parantamisen, työvoimakustannusten nousun ja ympäristönsuojelun tiukkojen vaatimusten myötä automaattiset ruiskutuslaitteet ovat vähitellen korvaamassa muita pinnoitusmenetelmiä.
Teollisuuden 4.0:n automaatiovaatimusten kasvaessa alan painopiste on siirtynyt sopivien päällystyslaitteiden toimittamisesta koko päällystysprosessin ongelman ratkaisemiseen. Automaattinen selektiivinen päällystyskone - pinnoitus on tarkka ja ei hukkaa materiaalia, sopii suurille määrille pinnoitetta, sopii parhaiten suurille määrille kolmelle maalinestopinnoitteelle.
Vertailuautomaattinen päällystyskonejaperinteinen pinnoitusprosessi
Perinteinen PCBA-kolmenkestävä maalipinnoite:
1) Harjapinnoite: siellä on kuplia, aaltoja, harjakarvojen poistoa;
2) Kirjoittaminen: liian hidas, tarkkuutta ei voida hallita;
3) Koko kappaleen liotus: liian tuhlaava maali, hidas nopeus;
4) Ruiskutuspistoolin ruiskutus: kiinnittimen suojaksi, ajaudu liikaa
Päällystyskoneen pinnoitus:
1) Ruiskumaalauksen määrä, ruiskumaalauksen sijainti ja pinta-ala on asetettu tarkasti, eikä sinun tarvitse lisätä ihmisiä pyyhkimään levyä ruiskumaalauksen jälkeen.
2) Jotkut liitetyt komponentit, joissa on suuri etäisyys levyn reunasta, voidaan maalata suoraan ilman kiinnikkeen asennusta, mikä säästää levyn asennushenkilöstöä.
3) Ei kaasun haihtumista puhtaan käyttöympäristön varmistamiseksi.
4) Kaiken alustan ei tarvitse käyttää kiinnittimiä hiilikalvon peittämiseen, mikä eliminoi törmäyksen mahdollisuuden.
5) Kolme tasaista maalia estävää pinnoitteen paksuutta parantavat huomattavasti tuotannon tehokkuutta ja tuotteen laatua, mutta välttävät myös maalijätteen.
PCBA automaattinen kolmen anti-maalin pinnoituskone, on erityisesti suunniteltu kolmen älykkään antimaaliruiskutuslaitteen ruiskuttamiseen. Koska ruiskutettava materiaali ja levitettävä ruiskutusneste ovat erilaisia, laitekomponenttien valinnassa käytettävä päällystyskone on myös erilainen, kolme maalinestopinnoituskonetta ottaa käyttöön uusimman tietokoneohjausohjelman, voi toteuttaa kolmiakselisen liitoksen, samalla varustettu kameran paikannus- ja seurantajärjestelmällä, voi tarkasti ohjata ruiskutusaluetta.
Kolme maalia estävää päällystyskonetta, joka tunnetaan myös nimellä kolme maalia estävää liimakonetta, kolme maalia estävää ruiskutuskonetta, kolme maalia estävää ruiskutuskonetta, kolme maalia estävää ruiskutuskonetta, on erityisesti nesteen hallintaan, piirilevyn pinnalle peitetty kerroksella kolme anti-maali, kuten kyllästäminen, ruiskutus tai spin pinnoitusmenetelmällä piirilevyn pintaan peitetty kerros fotoresisti.
Miten ratkaista uuden aikakauden kolme anti maali pinnoite kysyntää, on tullut kiireellinen ongelma ratkaistava alalla. Tarkkuusselektiivisen päällystyskoneen edustama automaattinen päällystyslaitteisto tuo uudenlaisen toimintatavan,pinnoite tarkka ja ei hukkaa materiaaleja, sopivin useille kolmelle anti-maali pinnoite.
