Yksityiskohtainen analyysi SMT-laastarin ja THT-läpivientireiän plug-in-PCBA:n kolmesta maalinvastaisesta pinnoitusprosessista ja keskeisistä teknologioista!
Piirilevykomponenttien koon pienentyessä tiheys kasvaa ja kasvaa; Laitteiden ja komponenttien välinen tukikorkeus (piirilevyn ja maavaran välinen etäisyys) pienenee myös, ja ympäristötekijöiden vaikutus piirilevyihin kasvaa. Siksi asetamme elektroniikkatuotteiden piirilevyjen luotettavuudelle korkeampia vaatimuksia.
1. Ympäristötekijät ja niiden vaikutukset
Yleiset ympäristötekijät, kuten kosteus, pöly, suolasumu, home jne., voivat aiheuttaa erilaisia piirilevyjen vikaantumisongelmia.
Kosteus
Lähes kaikki ulkoisessa ympäristössä olevat elektroniset piirilevykomponentit ovat alttiita korroosiolle, ja vesi on tärkein korroosioväliaine. Vesimolekyylit ovat riittävän pieniä tunkeutuakseen joidenkin polymeerimateriaalien verkkomaiseen molekyylirakoon ja päästäkseen sisälle tai päästäkseen alla olevaan metalliin pinnoitteen neulanreiän kautta aiheuttaen korroosiota. Kun ilmakehä saavuttaa tietyn kosteuden, se voi aiheuttaa piirilevyn sähkökemiallista migraatiota, vuotovirtaa ja signaalin vääristymistä suurtaajuuspiirissä.
Höyry/kosteus + ioniset epäpuhtaudet (suolat, flux-aktiiviset aineet) = johtavat elektrolyytit + jännitysjännite = sähkökemiallinen migraatio
Kun ilmakehän suhteellinen kosteus saavuttaa 80 %, muodostuu 5–20 molekyylin paksuinen vesikalvo, jossa kaikenlaiset molekyylit voivat liikkua vapaasti. Kun hiiltä on läsnä, voi tapahtua sähkökemiallisia reaktioita.
Kun suhteellinen kosteus saavuttaa 60 %, laitteen pintakerrokseen muodostuu 2–4 vesimolekyylin paksuinen vesikalvo. Kun epäpuhtauksia liukenee veteen, tapahtuu kemiallisia reaktioita.
Kun ilmakehän suhteellinen kosteus on < 20 %, lähes kaikki korroosioilmiöt pysähtyvät.
Siksi kosteudenkestävyys on tärkeä osa tuotteen suojaa.
Elektronisissa laitteissa kosteutta esiintyy kolmessa muodossa: sateena, kondensaationa ja vesihöyrynä. Vesi on elektrolyytti, joka liuottaa suuria määriä syövyttäviä ioneja, jotka syövyttävät metalleja. Kun laitteen tietyn osan lämpötila on alle "kastepisteen" (lämpötilan), pinnalle tiivistyy kosteutta: rakenneosiin tai piirilevyyn.
Pöly
Ilmakehässä on pölyä, ja pölyyn adsorboituneet ioniseosteet laskeutuvat elektronisten laitteiden sisäosiin ja aiheuttavat vikoja. Tämä on yleinen ongelma elektroniikkavikojen yhteydessä kentällä.
Pöly jaetaan kahteen tyyppiinKarkea pöly on halkaisijaltaan 2,5–15 mikronia olevia epäsäännöllisiä hiukkasia, jotka eivät yleensä aiheuta vikoja, valokaarta tai muita ongelmia, mutta vaikuttavat liittimen kosketukseen. Hieno pöly on epäsäännöllisiä hiukkasia, joiden halkaisija on alle 2,5 mikronia. Hienolla pölyllä on tietty tarttuvuus piirilevyyn (viilu), ja se voidaan poistaa vain antistaattisella harjalla.
Pölyn vaarata. Pölyn laskeutumisen vuoksi piirilevyjen pinnalle syntyy sähkökemiallista korroosiota ja vikaantumisaste kasvaa; b. Pöly + kostea kuumuus + suolasumu aiheuttivat suurimmat vahingot piirilevyille, ja elektroniikkalaitteiden vikaantuminen oli yleisintä kemianteollisuuden ja kaivostoiminnan alueilla rannikon lähellä, aavikolla (suolapitoinen-emäksinen maa) ja Huaihe-joen eteläpuolella home- ja sadekauden aikana.
Siksi pölysuojaus on tärkeä osa tuotetta.
Suolasuihke
Suolasumun muodostuminen:Suolasumua aiheuttavat luonnolliset tekijät, kuten meren aallot, vuorovesi, ilmakehän kierto (monsuuni) paine, auringonpaiste ja niin edelleen. Se kulkeutuu tuulen mukana sisämaahan, ja sen pitoisuus pienenee rannikosta etäisyyden kasvaessa. Yleensä suolasumun pitoisuus on 1 % rannikosta, kun se on 1 km:n päässä rannikosta (mutta taifuunien aikana se puhaltaa kauemmas).
Suolasumutteen haitallisuus:a. vahingoittaa metallirakenteiden pinnoitetta; b. Sähkökemiallisen korroosion nopeuden kiihtyminen johtaa metallilankojen murtumiseen ja komponenttien vikaantumiseen.
Samankaltaisia korroosion lähteitä:a. Käsien hiki sisältää suolaa, ureaa, maitohappoa ja muita kemikaaleja, joilla on sama syövyttävä vaikutus elektronisiin laitteisiin kuin suolasumutteella. Siksi on käytettävä käsineitä kokoonpanon tai käytön aikana, eikä pinnoitetta saa koskea paljain käsin. b. Fluksi sisältää halogeeneja ja happoja, jotka on puhdistettava ja niiden jäännöspitoisuutta on valvottava.
Siksi suolasumun estäminen on tärkeä osa tuotteiden suojaamista.
Muotti
Homesieni, rihmasienten yleisnimitys, tarkoittaa "homeisia sieniä". Ne muodostavat yleensä rehevää rihmastoa, mutta eivät tuota suuria itiöemiä kuten sienet. Kosteissa ja lämpimissä paikoissa monet sienet kasvavat paljaalla silmällä pörröisinä, höyhtäisinä tai hämähäkinseitin muotoisina pesäkkeinä eli homeena.
KUVA 5: Piirilevyjen homehtumisilmiö
Homeen haittaa. Homeen fagosytoosi ja lisääntyminen heikentävät, vahingoittavat ja rikkovat orgaanisten materiaalien eristyskykyä; b. Homeen aineenvaihduntatuotteet ovat orgaanisia happoja, jotka vaikuttavat eristykseen ja sähkölujuuteen sekä tuottavat sähkövalokaarta.
Siksi homeenesto on tärkeä osa suojatuotteita.
Edellä mainitut näkökohdat huomioon ottaen tuotteen luotettavuus on taattava paremmin, se on eristettävä ulkoisesta ympäristöstä mahdollisimman vähän, joten muotopäällystysprosessi otetaan käyttöön.
Piirilevyn pinnoitus pinnoitusprosessin jälkeen, violetin lampun laukaiseman vaikutuksen alla, alkuperäinen pinnoite voi olla niin kaunis!
Kolme maalinkestävyyskerrostaviittaa ohuen suojaavan eristävän kerroksen levittämiseen piirilevyn pinnalle. Se on tällä hetkellä yleisimmin käytetty jälkipinnoitusmenetelmä, jota joskus kutsutaan pintapinnoitteeksi ja konformaalipinnoitteeksi (englanninkielinen nimi: coating, conformal coating). Se eristää herkät elektroniset komponentit ankaralta ympäristöltä, voi parantaa huomattavasti elektronisten tuotteiden turvallisuutta ja luotettavuutta sekä pidentää tuotteiden käyttöikää. Kolme maalinsuojapinnoitetta voi suojata piirejä/komponentteja ympäristötekijöiltä, kuten kosteudelta, epäpuhtauksilta, korroosiolta, rasitukselta, iskuilta, mekaaniselta tärinältä ja lämpösykleiltä, samalla parantaen tuotteen mekaanista lujuutta ja eristysominaisuuksia.
Piirilevyn pinnoitusprosessin jälkeen pinnalle muodostuu läpinäkyvä suojakalvo, joka estää tehokkaasti veden ja kosteuden tunkeutumisen, välttää vuodot ja oikosulut.
2. Pinnoitusprosessin pääkohdat
IPC-A-610E:n (elektronisten kokoonpanojen testausstandardi) vaatimusten mukaisesti se heijastuu pääasiassa seuraavissa näkökohdissa:
Alue
1. Alueet, joita ei voida pinnoittaa:
Sähköliitäntöjä vaativat alueet, kuten kultaiset tyynyt, kultaiset sormet, metalliset läpivientireiät, testireiät;
Paristot ja paristojen korjaajat;
Liitin;
Sulake ja kotelo;
Lämmönpoistolaite;
Hyppylanka;
Optisen laitteen linssi;
Potentiometri;
Anturi;
Ei sinetöityä kytkintä;
Muut alueet, joilla pinnoite voi vaikuttaa suorituskykyyn tai toimintaan.
2. Pinnoitettavat alueetkaikki juotokset, nastat, komponentit ja johtimet.
3. Valinnaiset alueet
Paksuus
Paksuus mitataan piirilevykomponentin tasaisella, esteettömällä ja kovetetulla pinnalla tai komponentin kanssa käsiteltävällä kiinnitetyllä levyllä. Kiinnitetyt piirilevyt voivat olla samaa materiaalia kuin piirilevyt tai muita huokosettomia materiaaleja, kuten metallia tai lasia. Myös märän kalvon paksuuden mittausta voidaan käyttää 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 mittauslaite: a mikrometri (IPC-CC-830B); b Kuivakalvon paksuuden testauslaite (rautajalusta)
Kuva 9. Mikrometrin kuivakalvolaitteisto
2. Märkäkalvon paksuuden mittaus: Märkäkalvon paksuus voidaan mitata märkäkalvon paksuuden mittauslaitteella ja laskea sitten liiman kiinteän aineen osuuden perusteella.
Kuivan kalvon paksuus
Kuvassa 10 märän kalvon paksuus määritettiin märän kalvon paksuuden testerillä ja sitten laskettiin kuivan kalvon paksuus.
Reunan resoluutio
MääritelmäNormaalioloissa viivan reunasta ulos tulevan suihkuventtiilin suihku ei ole kovin suora, vaan siinä on aina tietty purseita. Purseiden leveys määritellään reunan resoluutioksi. Kuten alla on esitetty, d:n koko on reunan resoluution arvo.
Huomautus: Reunan resoluutio on ehdottomasti mitä pienempi, sen parempi, mutta eri asiakkaiden vaatimukset eivät ole samat, joten pinnoitetun reunan resoluution on täytettävä asiakkaan vaatimukset.
Kuva 11: Reunojen resoluution vertailu
Yhtenäisyys
Liiman tulee olla tasaisen paksuista ja sileää sekä läpinäkyvää kalvoa, joka peittää tuotteen. Painopiste on liiman tasaisuudessa tuotteen yläpuolella olevalla alueella. Tällöin kalvon paksuuden on oltava sama, jotta prosessissa ei esiinny ongelmia: halkeamia, kerrostumista, oransseja viivoja, saastumista, kapillaari-ilmiöitä tai kuplia.
Kuva 12: Aksiaalisen automaattisen AC-sarjan automaattisen pinnoituskoneen pinnoitusvaikutus, tasaisuus on erittäin johdonmukainen
3. Pinnoitusprosessin toteutus
Pinnoitusprosessi
1 Valmistele
Valmistele tuotteet ja liima sekä muut tarvittavat esineet;
Määritä paikallisen suojan sijainti;
Määritä keskeiset prosessitiedot
2: Pese
Hitsaus tulisi puhdistaa mahdollisimman pian hitsauksen jälkeen, jotta hitsauslikaa ei ole vaikea puhdistaa;
Määritä, onko pääasiallinen epäpuhtaus polaarinen vai ei-polaarinen, jotta voit valita sopivan puhdistusaineen;
Jos käytetään alkoholipohjaista puhdistusainetta, on kiinnitettävä huomiota turvallisuusasioihin: pesun jälkeen on oltava hyvä ilmanvaihto sekä jäähdytys- ja kuivausprosessisäännöt, jotta estetään jäännösliuottimen haihtuminen, joka johtuu räjähdyksestä uunissa;
Vesipuhdistus, jossa on emäksinen puhdistusneste (emulsio) fluxin pesemiseksi ja huuhtelu puhtaalla vedellä puhdistusnesteen puhdistamiseksi puhdistusstandardien täyttämiseksi;
3. Maskin suojaus (jos ei käytetä selektiivistä pinnoituslaitteistoa) eli maski;
Jos valitset tarttumattoman kalvon, se ei siirrä paperiteippiä;
IC-suojaukseen tulisi käyttää antistaattista paperiteippiä;
Joidenkin suojauslaitteiden piirustusten vaatimusten mukaisesti;
4. Kuivaa ilma
Puhdistuksen jälkeen suojattu piirilevy (komponentti) on esikuivattava ja siitä on poistettava kosteus ennen pinnoitusta;
Määritä esikuivauksen lämpötila/aika PCBA:n (komponentin) salliman lämpötilan mukaan;
PCBA:n (komponentin) voidaan antaa määrittää esikuivauspöydän lämpötila/aika
5 kerrosta
Muotopinnoitusprosessi riippuu piirilevyjen suojausvaatimuksista, olemassa olevista prosessilaitteista ja teknisestä varauksesta, joka yleensä saavutetaan seuraavilla tavoilla:
a. Sivele käsin
Kuva 13: Käsin harjausmenetelmä
Sivellinmaalaus on yleisimmin sovellettava prosessi, joka soveltuu pientuotantoon, piirilevyjen rakenteiden monimutkaisuuden ja tiheyden vuoksi, ja se täyttää ankarien tuotteiden suojausvaatimukset. Koska sivellinmaalausprosessia voidaan säätää vapaasti, maalaamattomat osat eivät saastu.
Sivellinmaalaus kuluttaa vähiten materiaalia, mikä sopii kaksikomponenttisen maalin korkeampaan hintaan;
Maalausprosessilla on käyttäjälle korkeat vaatimukset. Ennen rakentamista piirustukset ja pinnoitusvaatimukset on sulateltava huolellisesti, PCBA-komponenttien nimet on tunnistettava ja osat, joita ei saa pinnoittaa, on merkittävä huomiota herättävillä merkeillä.
Käyttäjät eivät saa koskettaa tulostettua plug-in-laitetta käsillään missään vaiheessa kontaminaation välttämiseksi;
b. Kasta käsin
Kuva 14: Käsin upotettava pinnoitusmenetelmä
Upotuspinnoitusprosessi tarjoaa parhaat pinnoitustulokset. Tasainen ja jatkuva pinnoite voidaan levittää mihin tahansa piirilevyn osaan. Upotuspinnoitusprosessi ei sovellu piirilevyille, joissa on säädettävät kondensaattorit, hienosäädettävät magneettisydämet, potentiometrit, kupinmuotoiset magneettisydämet ja jotkin huonosti tiivistävät osat.
Upotuspinnoitusprosessin keskeiset parametrit:
Säädä sopiva viskositeetti;
Säädä piirilevyn nostonopeutta kuplien muodostumisen estämiseksi. Yleensä enintään 1 metri sekunnissa.
c. Ruiskuttaminen
Ruiskutus on yleisimmin käytetty ja helposti omaksuttava prosessimenetelmä, joka on jaettu seuraaviin kahteen luokkaan:
① Manuaalinen ruiskutus
Kuva 15: Manuaalinen ruiskutusmenetelmä
Työkappaleelle sopiva on monimutkaisempi, vaikeampi luottaa automaatiolaitteiden massatuotantotilanteeseen, sopii myös tuotelinjan lajikkeelle, mutta vähemmän tilanteeseen, voidaan ruiskuttaa erityisempaan asentoon.
Huomautus manuaalisesta ruiskutuksesta: maalisumu saastuttaa joitakin laitteita, kuten piirilevypistokkeita, IC-pistokkeita, joitakin herkkiä koskettimia ja joitakin maadoitusosia. Näiden osien suojauksen luotettavuuteen on kiinnitettävä huomiota. Toinen huomio on, että käyttäjän ei tule koskettaa painettua pistoketta käsin milloinkaan, jotta pistokkeen kosketuspinta ei likaannu.
② Automaattinen ruiskutus
Yleensä se viittaa automaattiseen ruiskutukseen selektiivisellä pinnoituslaitteistolla. Soveltuu massatuotantoon, sillä on hyvä sakeus, korkea tarkkuus ja vähäinen ympäristön saastuminen. Teollisuuden kehittyessä, työvoimakustannusten nousun ja ympäristönsuojelun tiukkojen vaatimusten myötä automaattiset ruiskutuslaitteet korvaavat vähitellen muita pinnoitusmenetelmiä.
Teollisuus 4.0:n kasvavien automaatiovaatimusten myötä alan painopiste on siirtynyt sopivien pinnoituslaitteiden tarjoamisesta koko pinnoitusprosessin ongelman ratkaisemiseen. Automaattinen selektiivinen pinnoituskone - pinnoitus on tarkkaa eikä tuota materiaalihukkaa, sopii suurille pinnoitemäärille, soveltuu parhaiten suurille määrille kolmea maalia estävää pinnoitetta.
Vertailuautomaattinen pinnoituskonejaperinteinen pinnoitusprosessi
Perinteinen PCBA-kolmikerrosmaalipinnoite:
1) Harjapinnoite: on kuplia, aaltoja, harjan karvojen poistoa;
2) Kirjoittaminen: liian hidas, tarkkuutta ei voida hallita;
3) Koko kappaleen liottaminen: liian tuhlaava maali, hidas nopeus;
4) Ruiskupistooliruiskutus: kiinnitysmateriaalin suojaan, liiallinen valuminen
Pinnoituskoneen pinnoitus:
1) Ruiskumaalauksen määrä, ruiskumaalausasento ja -alue asetetaan tarkasti, eikä levyn pyyhkimiseen ruiskumaalauksen jälkeen tarvitse lisätä ihmisiä.
2) Jotkin levyn reunasta suurella etäisyydellä olevat pistokekomponentit voidaan maalata suoraan ilman kiinnittimen asentamista, mikä säästää levyn asennushenkilöstöä.
3) Ei kaasun haihtumista puhtaan käyttöympäristön varmistamiseksi.
4) Kaikkien alustojen ei tarvitse käyttää kiinnittimiä hiilikalvon peittämiseen, mikä poistaa törmäysmahdollisuuden.
5) Kolme maalinvastaista pinnoitteen paksuutta on tasainen, mikä parantaa huomattavasti tuotannon tehokkuutta ja tuotteen laatua, mutta myös välttää maalihukkaa.
PCBA-automaattinen kolmen maalinestoaineella päällystetty kone on erityisesti suunniteltu kolmen maalinestoaineen älykkään ruiskutuslaitteen ruiskuttamiseen. Koska ruiskutettava materiaali ja levitettävä ruiskutusneste ovat erilaisia, myös päällystyskoneen laitteiden komponenttien valinta on erilainen. Kolmen maalinestoaineen päällystetty kone käyttää uusinta tietokoneohjausohjelmaa, joka mahdollistaa kolmiakselisen vivuston ja samalla kameran paikannus- ja seurantajärjestelmällä varustetun ruiskutusalueen tarkan hallinnan.
Kolme maalinsuojapinnoituskonetta, joka tunnetaan myös nimellä kolme maalinsuojaliimakonetta, kolme maalinsuojasuihkuliimakonetta, kolme maalinsuojaöljysuihkukonetta ja kolme maalinsuojasuihkukonetta, on tarkoitettu erityisesti nesteen hallintaan piirilevyn pinnalla, joka on peitetty kolmen maalinsuojakerroksen kerroksella, kuten kyllästys-, ruiskutus- tai linkouspinnoitusmenetelmällä piirilevyn pinnalla, joka on peitetty fotoresistillä.
Kolmen maalinvastaisen pinnoitteen kysynnän uuden aikakauden ratkaiseminen on tullut kiireelliseksi ongelmaksi teollisuudessa. Tarkkuusselektiivisen pinnoituskoneen edustama automaattinen pinnoituslaitteisto tuo uuden toimintatavan,pinnoite on tarkka eikä materiaalien hukkaa mene, mikä sopii parhaiten suurelle määrälle kolmea maalinestoainetta.
