Il controllo di qualità è un aspetto critico del processo di rivestimento conforme ed è la chiave per completare con successo questa operazione. Questo articolo discute gli standard per i rivestimenti conformi, il significato delle loro normative, la capacità di una nuova tecnologia automatizzata significa applicare il controllo di qualità ai rivestimenti conformi e i fattori che devono essere considerati per garantire un controllo affidabile.
I rivestimenti conformi sono strati polimerici sottili e trasparenti che vengono applicati alle superfici dei gruppi di circuiti stampati per proteggerli da fattori esterni. La parola 'conforme ' è derivata dal latino conforme - 'simile ', 'che ricorda ', cioè determina la capacità del rivestimento di replicare la forma del gruppo del circuito stampato protetto.
Standard di rivestimento conformi:
Oggi, lo standard internazionale primario utilizzato dalla maggior parte delle aziende di tutto il mondo nell'area del rivestimento conforme è lo standard IPC-A-610 per l'accettabilità degli assiemi elettronici, la cui versione corrente (IPC-A-610E) può essere ordinata da IPC. Esistono altri standard, compresi i regolamenti aziendali, ma questo articolo si concentra su A610 per aiutare a determinare le esigenze di controllo della qualità delle applicazioni di rivestimento conformi.
Ambito di applicazione di problemi coperti da IPC-A-610
IPC-A-610 dovrebbe essere studiato sezione per sezione. Ciò contribuirà a comprendere sia le esigenze dell'operatore sia i requisiti del processo di rivestimento conforme stesso. Lo standard è costituito da tre sezioni: informazioni generali, copertura del rivestimento e spessore del rivestimento
Informazioni generali sui rivestimenti conformi:
IPC-A-610 afferma che i rivestimenti conformi dovrebbero essere generalmente chiari e uniformi di colore e coerenza e dovrebbero coprire uniformemente il circuito stampato e i suoi componenti. L'entità della copertura dipende dal metodo dell'applicazione.
C'è molto spazio per l'interpretazione qui, che può portare a problemi se frainteso. Vale la pena notare che ogni tecnologia di applicazione di rivestimento conforme - che si tratti dell'applicazione a spazzola, applicazione robotica selettiva con valvola airless o spruzzatura aerosol - ha le sue caratteristiche. Tutti producono diversi livelli di finitura, che variano ulteriormente a seconda dell'organizzazione del processo tecnologico, della personalità dell'operatore e delle condizioni dell'ambiente di produzione.
I termini 'omogeneità ' e 'uniformità ' usati nel testo dello standard sono di interesse. Di per sé, sono abbastanza ambigui, ma devono essere compresi nel contesto dei requisiti per la completezza e lo spessore del rivestimento discusso di seguito. Senza tale contesto, questi termini alla fine chiariscono poco.
Inoltre, se il rivestimento deve essere trasparente, si pone la questione se i rivestimenti pigmentati siano accettabili. Ciò dovrebbe essere discusso con il cliente e l'effetto del pigmento sulle prestazioni del rivestimento conforme valutato.
Completezza della copertura del rivestimento:
I rivestimenti più conformi contengono ora additivi luminescenti che brillano sotto la luce ultravioletta (UV). Ciò semplifica il controllo della qualità dell'applicazione di rivestimento. Tuttavia, alcuni difetti non sono visibili nella luce UV e possono richiedere il controllo nella luce naturale (bianca). Alcuni rivestimenti non hanno sufficienti luminescenza UV per natura, come molti rivestimenti organosilicon. Questo può complicare il controllo.
È altrettanto importante se il laminato o il fotoresist abbia una propria emissione luminescente comparabile in intensità all'emissione del rivestimento: alcuni rivestimenti conformi sono deliberatamente resi non luminescenti nella luce ultravioletta, poiché in condizioni operative l'additivo luminescente utilizzato ha un effetto avverso sul rivestimento e sul circuito stampato.
In termini di copertura, gli standard impostano obiettivi di qualità per il rivestimento finale e diversi livelli di qualità - Classi 1, 2 e 3. Gli obiettivi includono quanto segue:
Assenza di aree con perdita di adesione;
Assenza di vuoti o bolle;
Assenza di strofinaccio, peeling locale, shagreen, rughe, crepe, increspature, difetti come 'pesce eye ' e 'arancione ';
Assenza di inclusioni estere;
Nessuna scolorimento o perdita di trasparenza;
Struttura completa di indurimento e omogeneo.
Molte tecnologie di rivestimento, tipi di circuiti stampati e materiali non consentono di raggiungere tutti gli indicatori target sopra menzionati in pratica. Il loro rendimento sistematico sarà generalmente estremamente costoso sia in termini finanziari che di investimento, sia in termini di tempo e sforzi spesi sul controllo dei processi.
Prestiamo attenzione a un indicatore target come l'assenza di bolle. Anche se guardi il circuito stampato ad occhio nudo, di solito è impossibile trovare un campione che non abbia bolle in un posto o nell'altro, a meno che non siano soddisfatte le seguenti condizioni:
Il processo di rivestimento conforme è completamente controllato;
Il materiale di rivestimento corretto viene selezionato per ottenere questo risultato;
Le condizioni di processo sono completamente ottimizzate;
Gli operatori sono ampiamente addestrati sulle cause delle bolle e sono in grado di controllare il processo di conseguenza;
Non si sono verificati cambiamenti nel laminato PCB, processo di assemblaggio, componenti o rivestimenti conformi che potrebbero causare una reazione avversa.
Fortunatamente, raggiungere questi obiettivi, sebbene desiderabili, non è necessario per la maggior parte delle aziende - altrimenti, il rivestimento conforme sarebbe il dominio esclusivo di alcuni esperti e un compito impossibile per molti. IPC aiuta a questo proposito offrendo i propri criteri di qualità per questi obiettivi:
Il rivestimento è completamente curato e strutturalmente uniforme;
Il rivestimento viene applicato solo alle aree in cui è necessario;
Adesione del rivestimento vicino alle aree mascherate;
Nessun ponte tra cuscinetti adiacenti o superfici conduttive dovute a:
- Perdita di adesione,
- vuoti o bolle,
- Dewetting,
- cracking,
- Ondese,
- Fisheyes o Sharkskin;
Le inclusioni estere non violano i requisiti minimi di gap di isolamento tra componenti, cuscinetti di contatto o superfici conduttive;
Il rivestimento è sottile ma raggiunge ancora i bordi di componenti e dispositivi.
Tutto ciò sembra ragionevole fino a quando non si guarda più da vicino a ciò che IPC propone di ottenere con il suo processo di rivestimento conforme. Potresti scoprire che il processo che stai utilizzando o quello che il tuo cliente sta chiedendo non è così ovvio come appare per la prima volta.
Innanzitutto, considera il requisito per ricoprire i bordi di componenti e dispositivi con uno strato sottile. Questo requisito è estremamente difficile, se non impossibile, da soddisfare utilizzando la maggior parte dei processi di rivestimento standard. È abbastanza difficile determinare se i bordi affilati sono rivestiti durante un normale processo di controllo della qualità. Se un cliente afferma che questo è il loro requisito, è importante considerarlo attentamente.
Ora passiamo al requisito per l'assenza di tutti i difetti di cui sopra, nonché i ponti tra sezioni conduttive adiacenti. Ciò significa che l'operatore deve esaminare gli spazi tra tutti gli elementi conduttivi sul circuito stampato con i componenti montati su di esso e assicurarsi che non vi siano difetti, come le bolle, che violano questo criterio di qualità. Tale compito richiede non solo il più alto livello di qualificazione, ma anche enormi spese temporali e, in produzione su larga scala, la presenza di un intero esercito di specialisti del controllo di qualità.
Prima di essere d'accordo con il cliente o il proprio ingegnere di progettazione su tutti i criteri di qualità, comprendi in dettaglio cosa stai accettando esattamente.
Spessore di rivestimento conforme:
L'area finale affrontata da IPC-A-610 è lo spessore del rivestimento conforme. Il tavolo dello standard imposta lo spessore di film secco accettabile per vari materiali polimerici, come i rivestimenti conformi acrilici, che vanno da 0,03 mm a 0,13 mm o da 30 µm a 130 µm. Questa è una vasta gamma per un'applicazione di rivestimento conforme se il processo è correttamente implementato. È anche facile superare questi limiti se non si è a conoscenza dei problemi sottostanti. La chiave è comprendere i principi del processo di rivestimento conforme in uso e le capacità del materiale.
Ad esempio, se una struttura ha un sistema di rivestimento DIP automatizzato , può essere difficile ottenere un film asciutto di rivestimento acrilico o poliuretano a base di solventi di spessore superiore a 30 micron ed evitare tutti i difetti elencati nei criteri di qualità. Il rivestimento sarà in genere più sottile e potrebbe non essere abbastanza spesso da soddisfare i criteri.
Inoltre, esiste una relazione diretta tra il numero di bolle nel film di rivestimento a secco e lo spessore del film di rivestimento bagnato applicato in un solo passaggio. Questo è facile da scoprire: se si applica uno strato troppo spesso in un passaggio, la sua parte di superficie si indurrà (asciutta) prima che le bolle possano galleggiare dallo spessore e rimarranno all'interno. L'applicazione del rivestimento in strati sottili è la condizione più importante per eliminare il verificarsi di bolle. Tuttavia, il robot per il rivestimento selettivo di solito funziona in una modalità singolo. Pertanto, è necessario trovare un compromesso e regolare il processo tecnologico di applicazione del rivestimento in modo tale da ottenere risultati ottimali.
Cosa significa effettivamente richiedere un rivestimento uniforme e un'applicazione uniforme? Significa 'uniforme ' nell'intervallo di 30–130 µm? Dobbiamo fare attenzione ad applicare un strato sottile ai bordi affilati in cui il rivestimento tende a diffondersi? Infine, come notato nello standard, se il rivestimento si accumula sotto il dispositivo, è facile superare il limite di spessore consentito di 130 µm in alcune aree. Sfortunatamente, contrariamente al buon senso, più non è sempre migliore e i rivestimenti eccessivamente spessi dovrebbero essere evitati, poiché i rivestimenti eccessivamente spessi tendono a rompersi a lungo termine.
Processi tecnologici per il controllo automatico della qualità dell'applicazione di rivestimento conforme:
Come notato, per soddisfare i criteri di qualità descritti sopra, è richiesta un'ispezione approfondita dell'intero PCB. Questo è un compito estremamente difficile a causa di fattori come l'affaticamento degli occhi, la distrazione e il rendimento limitato. Il controllo di qualità del rivestimento conforme può essere automatizzato?
È possibile, ma con alcune riserve e limitazioni.
Diamo un'occhiata ai sistemi di rivestimento conformi automatizzati disponibili sul mercato. Includono alcuni sistemi ad alta tecnologia con eccellenti telecamere e scanner, software eccellente e la massima qualità di controllo dei processi. Possono gestire l'elaborazione seriale dei prodotti o essere integrati nelle linee di produzione e sembrano colmare il divario tecnologico esistente.
Le telecamere sono montate su sistemi a tre o quattro assi. Ogni fotocamera deve eliminare la distorsione di parallasse durante l'ispezione di grandi circuiti stampati dove ci saranno aree nascoste lungo i lati dei componenti. I sistemi basati su scanner soffrono della stessa distorsione di parallasse e ora sono disponibili sistemi di scansione che eliminano la parallasse.
Tuttavia, tutti questi sistemi hanno uno svantaggio: possono esaminare ogni centimetro del PCB da ogni angolo e perdere comunque le aree problematiche. Ma questo di solito non è il fattore determinante nel controllo di qualità del rivestimento conforme automatizzato. I sistemi automatizzati di ispezione ottica (AOI) evidenziano la difficoltà di soddisfare i criteri di qualità dell'IPC all'interno dei processi di rivestimento conformi standard. Questi sistemi mostrano difetti all'interno del rivestimento PCB e 'See ' molto più di qualsiasi operatore.
Per l'utente del sistema, questo può sembrare un'apertura di una scatola di Pandora, poiché ora ha un'intera linea di circuiti stampati con difetti su tutta la loro superficie. In tal caso e il sistema di ispezione ottica automatizzata è impostato per ispezionare i circuiti stampati secondo queste regole, dopo un breve periodo la linea di produzione si fermerà. Il sistema di ispezione è da incolpare o il processo di rivestimento conforme? Dove dovrebbe mentire la colpa?
La risposta è semplice: la maggior parte dei processi tecnologici non fornisce il livello di qualità richiesto dai criteri standard IPC. I sistemi di ispezione ottica automatizzati identificano chiaramente tutti i difetti (per quanto riguarda i fattori meccanici e ottici). Inoltre, vedono difetti esistenti più chiaramente dell'occhio nudo.
Soluzione di rivestimento conforme ：
È necessario implementare un processo iterativo per lo sviluppo di una soluzione ottimale.
1. Stablish quali difetti (criteri di qualità) sono accettabili e li definiscono.
2. Determina quale livello di controllo è realizzabile all'interno del processo di rivestimento conforme esistente e nuovo e quali difetti possono essere generati da entrambi i processi
3. Se il sistema consente di soddisfare i criteri, tutte le parti saranno soddisfatte. Altrimenti, i criteri o il processo dovrebbero essere modificati.
In definitiva, dovrebbe essere usato il buon senso, e quindi con il giusto livello di conoscenza, è possibile prendere la decisione giusta. Sviluppando un processo di controllo di qualità ottimale, i costi, le controversie e le contro-accusa non necessarie possono essere evitati in seguito quando sorgono problemi.
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