Podrobná analýza SMT záplaty a THT cez otvor zásuvný PCBA s tromi procesmi anti-lakového náteru a kľúčových technológií!
S zmenšovaním veľkosti komponentov PCBA sa zvyšuje aj hustota; výška podpery medzi zariadeniami a zariadeniami (vzdialenosť medzi doskou plošných spojov a svetlou výškou) sa tiež zmenšuje a zvyšuje sa aj vplyv environmentálnych faktorov na dosku plošných spojov. Preto kladieme vyššie požiadavky na spoľahlivosť dosiek plošných spojov elektronických výrobkov.
1. Environmentálne faktory a ich vplyv
Bežné faktory prostredia, ako je vlhkosť, prach, soľná hmla, pleseň atď., môžu spôsobiť rôzne problémy s poruchami dosiek plošných spojov.
Vlhkosť
Takmer všetky elektronické súčiastky dosiek plošných spojov (PCB) vo vonkajšom prostredí sú vystavené riziku korózie, pričom voda je najdôležitejším médiom pre koróziu. Molekuly vody sú dostatočne malé na to, aby prenikli cez molekulárnu medzeru v niektorých polymérnych materiáloch a dostali sa dovnútra alebo sa dostali k podkladovému kovu cez otvor v povlaku a spôsobili koróziu. Keď atmosféra dosiahne určitú vlhkosť, môže to spôsobiť elektrochemickú migráciu dosiek plošných spojov, zvodový prúd a skreslenie signálu vo vysokofrekvenčných obvodoch.
Para/vlhkosť + iónové kontaminanty (soli, aktívne látky tavidla) = vodivé elektrolyty + napäťové napätie = elektrochemická migrácia
Keď relatívna vlhkosť v atmosfére dosiahne 80 %, vytvorí sa vodný film s hrúbkou 5 až 20 molekúl a všetky druhy molekúl sa môžu voľne pohybovať. V prítomnosti uhlíka môžu prebiehať elektrochemické reakcie.
Keď relatívnej vlhkosti dosiahne 60 %, povrchová vrstva zariadenia vytvorí vodný film s hrúbkou 2 až 4 molekuly vody. Keď sa v ňom rozpustia znečisťujúce látky, dôjde k chemickým reakciám.
Keď je relatívnej vlhkosti v atmosfére < 20 %, takmer všetky korózne javy sa zastavia.
Preto je odolnosť voči vlhkosti dôležitou súčasťou ochrany výrobku.
V prípade elektronických zariadení sa vlhkosť vyskytuje v troch formách: dážď, kondenzácia a vodná para. Voda je elektrolyt, ktorý rozpúšťa veľké množstvo korozívnych iónov, ktoré korodujú kovy. Keď je teplota určitej časti zariadenia pod „rosným bodom“ (teplotou), na povrchu dôjde ku kondenzácii: konštrukčným častiam alebo doskám plošných spojov.
Prach
V atmosfére je prach, ktorý adsorbuje ióny znečisťujúcich látok a usadzuje sa vo vnútri elektronických zariadení a spôsobuje poruchy. Toto je bežný problém s elektronickými poruchami v praxi.
Prach sa delí na dva druhyHrubý prach má priemer 2,5 až 15 mikrónov a je nepravidelný, zvyčajne nespôsobuje poruchy, oblúky a iné problémy, ale ovplyvňuje kontakt konektora. Jemný prach má nepravidelný priemer menší ako 2,5 mikrónu. Jemný prach má určitú priľnavosť k doske plošných spojov (PCBA), ktorú je možné odstrániť iba antistatickou kefkou.
Nebezpečenstvá prachua. V dôsledku usadzovania prachu na povrchu dosky plošných spojov (PCBA) dochádza k elektrochemickej korózii a zvyšuje sa poruchovosť; b. Prach + vlhké teplo + soľná hmla spôsobili najväčšie poškodenie dosky plošných spojov a k najväčšiemu počtu porúch elektronických zariadení došlo v chemickom priemysle a banských oblastiach blízko pobrežia, púšte (soľno-alkalická oblasť) a južne od rieky Huaihe počas obdobia plesní a dažďov.
Preto je ochrana proti prachu dôležitou súčasťou produktu.
Soľný sprej
Tvorba soľnej hmly:Soľná hmla je spôsobená prírodnými faktormi, ako sú morské vlny, príliv a odliv, atmosférická cirkulácia (monzún), tlak, slnečné žiarenie atď. S vetrom sa unáša do vnútrozemia a jej koncentrácia klesá so vzdialenosťou od pobrežia. Koncentrácia soľnej hmly je zvyčajne 1 % pobrežia, keď je vzdialená 1 km od pobrežia (ale počas tajfúnov fúka ďalej).
Škodlivosť soľného spreja:a. poškodiť povlak kovových konštrukčných častí; b. Zrýchlenie rýchlosti elektrochemickej korózie vedie k lomu kovových drôtov a poruche komponentov.
Podobné zdroje korózie:a. Pot z rúk obsahuje soľ, močovinu, kyselinu mliečnu a ďalšie chemikálie, ktoré majú rovnaký korozívny účinok na elektronické zariadenia ako soľný sprej. Preto by sa počas montáže alebo používania mali nosiť rukavice a povrchovej úpravy by sa nemalo dotýkať holými rukami; b. Tavidlo obsahuje halogény a kyseliny, ktoré by sa mali čistiť a kontrolovať ich zvyškovú koncentráciu.
Preto je prevencia soľnej hmly dôležitou súčasťou ochrany výrobkov.
Pleseň
Pleseň, všeobecný názov pre vláknité huby, znamená „plesnivé huby“, má tendenciu tvoriť bujné mycélium, ale nevytvára veľké plodnice ako huby. Na vlhkých a teplých miestach sa voľným okom objavujú mnohé chlpaté, vločkovité alebo pavučinovité kolónie, teda pleseň.
OBR. 5: Fenomén plesní PCB
Škoda spôsobená plesňoua. fagocytóza a množenie plesní spôsobujú zhoršenie, poškodenie a zlyhanie izolácie organických materiálov; b. metabolity plesní sú organické kyseliny, ktoré ovplyvňujú izoláciu a elektrickú pevnosť a spôsobujú elektrický oblúk.
Preto je ochrana proti plesniam dôležitou súčasťou ochranných produktov.
Vzhľadom na vyššie uvedené aspekty musí byť lepšie zaručená spoľahlivosť produktu, musí byť čo najmenej izolovaný od vonkajšieho prostredia, preto sa zavádza proces tvarovania.
Povrchová úprava DPS po procese povlakovania, pod efektom fialovej lampy, môže byť pôvodný povlak taký krásny!
Tri vrstvy proti farbeoznačuje nanesenie tenkej ochrannej izolačnej vrstvy na povrch dosky plošných spojov. V súčasnosti je to najčastejšie používaná metóda nanášania po zváraní, niekedy nazývaná povrchová úprava a konformný náter (anglický názov: coating, conformal coating). Izoluje citlivé elektronické súčiastky od drsného prostredia, môže výrazne zlepšiť bezpečnosť a spoľahlivosť elektronických výrobkov a predĺžiť ich životnosť. Tri druhy antikoróznych náterov môžu chrániť obvody/súčiastky pred environmentálnymi faktormi, ako sú vlhkosť, znečisťujúce látky, korózia, namáhanie, nárazy, mechanické vibrácie a tepelné cykly, a zároveň zlepšujú mechanickú pevnosť a izolačné vlastnosti výrobku.
Po nanesení povlaku na dosku plošných spojov sa na povrchu vytvorí priehľadný ochranný film, ktorý účinne zabraňuje vniknutiu vody a vlhkosti, úniku a skratu.
2. Hlavné body procesu nanášania povrchovej úpravy
Podľa požiadaviek normy IPC-A-610E (štandard pre testovanie elektronických zostáv) sa to odráža najmä v nasledujúcich aspektoch:
Región
1. Oblasti, ktoré nie je možné natrieť:
Oblasti vyžadujúce elektrické pripojenia, ako sú zlaté kontakty, zlaté prsty, kovové priechodné otvory, testovacie otvory;
Batérie a opravári batérií;
Konektor;
Poistka a puzdro;
Zariadenie na odvádzanie tepla;
Prepojovací kábel;
Šošovka optického zariadenia;
Potenciometer;
Senzor;
Žiadny utesnený spínač;
Ďalšie oblasti, kde môže náter ovplyvniť výkon alebo prevádzku.
2. Oblasti, ktoré je potrebné natrieťvšetky spájkované spoje, piny, súčiastky a vodiče.
3. Voliteľné oblasti
Hrúbka
Hrúbka sa meria na rovnom, nerušenom, vytvrdenom povrchu súčiastky plošných spojov alebo na pripevnenej doske, ktorá prechádza procesom spolu so súčiastkou. Pripevnené dosky môžu byť z rovnakého materiálu ako dosky plošných spojov alebo iné neporézne materiály, ako je kov alebo sklo. Meranie hrúbky mokrej vrstvy sa môže použiť aj ako voliteľná metóda merania hrúbky povlaku, pokiaľ existuje zdokumentovaný prepočítavací vzťah medzi hrúbkou mokrej a suchej vrstvy.
Tabuľka 1: Rozsah hrúbky pre každý typ náterového materiálu
Metóda testovania hrúbky:
1. Nástroj na meranie hrúbky suchého filmu: a mikrometer (IPC-CC-830B); b tester hrúbky suchého filmu (so železnou základňou)
Obrázok 9. Mikrometrický prístroj na meranie suchého filmu
2. Meranie hrúbky mokrej vrstvy: hrúbku mokrej vrstvy je možné získať pomocou prístroja na meranie hrúbky mokrej vrstvy a potom vypočítať z podielu obsahu pevných látok lepidla
Hrúbka suchého filmu
Na obr. 10 bola hrúbka mokrej vrstvy získaná testerom hrúbky mokrej vrstvy a potom bola vypočítaná hrúbka suchej vrstvy.
Rozlíšenie okrajov
DefiníciaZa normálnych okolností nebude rozprašovací ventil vychádzajúci z okraja čiary veľmi rovný, vždy sa vyskytnú určité otrepy. Šírku otrepov definujeme ako rozlíšenie hrany. Ako je znázornené nižšie, veľkosť d je hodnota rozlíšenia hrany.
Poznámka: Rozlíšenie hrán je určite čím menšie, tým lepšie, ale rôzne požiadavky zákazníkov nie sú rovnaké, takže špecifické rozlíšenie potiahnutej hrany musí spĺňať požiadavky zákazníka.
Obrázok 11: Porovnanie rozlíšenia hrán
Jednotnosť
Lepidlo by malo byť nanesené ako rovnomerná hrúbka a hladký a priehľadný film na výrobku. Dôraz sa kladie na rovnomernosť nanesenia lepidla na povrchu výrobku. Hrúbka lepidla musí byť rovnaká a nesmie dôjsť k problémom s procesom: trhliny, stratifikácia, oranžové čiary, znečistenie, kapilárny jav, bubliny.
Obrázok 12: Účinok nanášania axiálneho automatického nanášacieho stroja série AC, rovnomernosť nanášania je veľmi konzistentná
3. Realizácia procesu nanášania povlaku
Proces nanášania povrchovej úpravy
1 Pripravte sa
Pripravte si produkty, lepidlo a ďalšie potrebné veci;
Určiť umiestnenie lokálnej ochrany;
Určite kľúčové detaily procesu
2: Umyť
Malo by sa vyčistiť čo najskôr po zváraní, aby sa zabránilo ťažkému čisteniu nečistôt zo zvárania;
Aby ste mohli vybrať vhodný čistiaci prostriedok, určte, či je hlavná znečisťujúca látka polárna alebo nepolárna;
Ak sa používa čistiaci prostriedok na báze alkoholu, je potrebné venovať pozornosť bezpečnostným opatreniam: po umytí musí byť zabezpečené dobré vetranie a pravidlá procesu chladenia a sušenia, aby sa zabránilo odparovaniu zvyškového rozpúšťadla spôsobenému výbuchom v rúre;
Čistenie vodou s alkalickou čistiacou kvapalinou (emulziou) na umytie tavidla a následné opláchnutie čistou vodou na vyčistenie čistiacej kvapaliny, aby sa splnili štandardy čistenia;
3. Ochrana maskovaním (ak sa nepoužíva zariadenie na selektívne nanášanie), teda maska;
Ak si vyberiete nelepiacu fóliu, nebudete môcť preniesť papierovú pásku;
Na ochranu integrovaného obvodu by sa mala použiť antistatická papierová páska;
Podľa požiadaviek výkresov pre niektoré zariadenia na ochranu tienením;
4. Odvlhčovanie
Po vyčistení musí byť tienená doska plošných spojov (komponent) pred nanesením povlaku predsušená a odvlhčená;
Určte teplotu/čas predsušenia podľa teploty povolenej doskou plošných spojov (komponentom);
PCBA (komponent) môže určiť teplotu/čas predsušiaceho stola
5. kabát
Proces nanášania povrchovej úpravy závisí od požiadaviek na ochranu dosiek plošných spojov, existujúceho technologického zariadenia a existujúcej technickej rezervy, čo sa zvyčajne dosahuje nasledujúcimi spôsobmi:
a. Ručne kefujte
Obrázok 13: Metóda ručného čistenia zubov
Nanášanie štetcom je najrozšírenejší proces, vhodný pre malosériovú výrobu. Štruktúra PCBA je zložitá a hustá a vyžaduje ochranu pred agresívnymi výrobkami. Pretože nanášanie štetcom je voľne kontrolované, časti, ktoré sa nesmú natrieť, nebudú znečistené.
Nanášanie štetcom spotrebuje najmenej materiálu, čo je vhodné vzhľadom na vyššiu cenu dvojzložkovej farby;
Proces lakovania má vysoké nároky na obsluhu. Pred začatím výroby by sa mali starostlivo preštudovať výkresy a požiadavky na povrchovú úpravu, mali by sa rozpoznať názvy komponentov PCBA a časti, ktoré sa nesmú lakovať, by mali byť označené pútavými značkami.
Obsluha sa nesmie nikdy dotýkať vytlačeného pluginu rukami, aby sa predišlo kontaminácii;
b.Ponorte ručne
Obrázok 14: Metóda ručného nanášania ponorom
Proces nanášania ponorom poskytuje najlepšie výsledky. Rovnomerný, súvislý povlak je možné naniesť na ktorúkoľvek časť dosky plošných spojov. Proces nanášania ponorom nie je vhodný pre dosky plošných spojov s nastaviteľnými kondenzátormi, jemne ladiacimi magnetickými jadrami, potenciometrami, magnetickými jadrami v tvare pohára a niektorými časťami so slabým tesnením.
Kľúčové parametre procesu ponorného lakovania:
Upravte vhodnú viskozitu;
Kontrolujte rýchlosť zdvíhania dosky plošných spojov, aby ste zabránili tvorbe bublín. Zvyčajne nie viac ako 1 meter za sekundu;
c. Postrekovanie
Striekanie je najpoužívanejšia a ľahko akceptovateľná metóda spracovania, rozdelená do dvoch kategórií:
① Ručné striekanie
Obrázok 15: Metóda manuálneho striekania
Vhodné pre zložitejší obrobok, ťažko sa spoliehať na automatizované zariadenia v hromadnej výrobe, vhodné aj pre rôzne produktové rady, ale menej vhodné pre špecifické situácie, možno striekať do špeciálnejšej polohy.
Poznámka k manuálnemu striekaniu: Farebná hmla znečistí niektoré zariadenia, ako napríklad zástrčky dosiek plošných spojov, pätice integrovaných obvodov, niektoré citlivé kontakty a niektoré uzemňovacie časti. Pri týchto častiach je potrebné dbať na spoľahlivosť ochrany krytom. Ďalším bodom je, že obsluha by sa nikdy nemala dotýkať rukou vytlačenej zástrčky, aby sa predišlo kontaminácii kontaktného povrchu zástrčky.
② Automatické postrekovanie
Zvyčajne sa to vzťahuje na automatické striekanie so selektívnym náterovým zariadením. Vhodné pre hromadnú výrobu, dobrá konzistencia, vysoká presnosť, malé znečistenie životného prostredia. S modernizáciou priemyslu, zvyšovaním nákladov na pracovnú silu a prísnymi požiadavkami na ochranu životného prostredia automatické striekacie zariadenia postupne nahrádzajú iné metódy náteru.
S rastúcimi požiadavkami na automatizáciu v Priemysle 4.0 sa zameranie odvetvia presunulo z poskytovania vhodného zariadenia na nanášanie náterov na riešenie problému celého procesu nanášania náterov. Automatický selektívny nanášací stroj - presné nanášanie náterov a bez plytvania materiálom, vhodný pre veľké množstvá náterov, najvhodnejší pre veľké množstvá troch anti-náterových náterov.
Porovnanieautomatický náterový strojatradičný proces náteru
Tradičný trojvrstvový náter PCBA:
1) Nanášanie štetcom: sú tam bubliny, vlny, odstránenie chĺpkov štetcom;
2) Písanie: príliš pomalé, presnosť sa nedá kontrolovať;
3) Namáčanie celého kusu: prílišná spotreba farby, pomalá rýchlosť;
4) Striekanie striekacou pištoľou: na ochranu upínacieho zariadenia, príliš veľký drift
Nanášanie náterových strojov:
1) Množstvo striekaného laku, poloha striekaného laku a plocha sú nastavené presne a nie je potrebné pridávať ľudí na utieranie dosky po striekaní.
2) Niektoré zásuvné komponenty s veľkým odstupom od okraja dosky je možné natrieť priamo bez inštalácie upínacieho zariadenia, čím sa ušetrí personál inštalujúci dosku.
3) Žiadne odparovanie plynu, aby sa zabezpečilo čisté prevádzkové prostredie.
4) Celý substrát nemusí používať upínacie prvky na pokrytie uhlíkového filmu, čím sa eliminuje možnosť kolízie.
5) Tri rovnomerné hrúbky náteru proti farbe výrazne zlepšujú efektivitu výroby a kvalitu výrobkov, ale tiež zabraňujú plytvaniu farbou.
Automatický stroj na nanášanie troch anti-lakových náterov PCBA je špeciálne navrhnutý na striekanie troch inteligentných striekacích zariadení proti náterom. Pretože striekaný materiál a aplikovaná striekacia kvapalina sa líšia, líšia sa aj konštrukcia a výber komponentov nanášacieho stroja. Stroj na nanášanie troch anti-lakových náterov využíva najnovší počítačový riadiaci program, dokáže realizovať trojosové prepojenie a zároveň je vybavený systémom polohovania a sledovania kamery, čím dokáže presne riadiť oblasť striekania.
Trojvrstvový náterový stroj, tiež známy ako trojvrstvový lepiaci stroj proti farbe, trojvrstvový lepiaci stroj proti farbe, trojvrstvový olejový striekací stroj proti farbe, trojvrstvový striekací stroj proti farbe, je určený špeciálne na reguláciu tekutín. Na povrch dosky plošných spojov je nanesená vrstva troch vrstiev anti-farby, ako je impregnácia, striekanie alebo metóda odstreďovania, ktorá je nanesená na povrch dosky plošných spojov vrstvou fotorezistu.
Riešenie novej éry dopytu po troch anti-lakovacích náteroch sa stalo naliehavým problémom v tomto odvetví. Automatické náterové zariadenie, ktoré predstavuje presný selektívny náterový stroj, prináša nový spôsob prevádzky,presný náter a žiadne plytvanie materiálom, najvhodnejší pre veľký počet troch anti-náterových náterov.
