Podrobná analýza SMT náplasti a THT cez dierový zásuvný PCBA proces a kľúčové technológie!
Ako sa veľkosť komponentov PCBA zmenšuje a zmenšuje, hustota sa zvyšuje a zvyšuje;Nosná výška medzi zariadeniami a zariadeniami (vzdialenosť medzi DPS a svetlou výškou) sa tiež stále zmenšuje a zvyšuje sa aj vplyv environmentálnych faktorov na DPS.Preto kladieme vyššie požiadavky na spoľahlivosť PCBA elektronických produktov.
1.Faktory životného prostredia a ich vplyv
Bežné faktory prostredia, ako je vlhkosť, prach, soľný sprej, plesne atď., môžu spôsobiť rôzne problémy so zlyhaním PCBA
Vlhkosť
Takmer všetky elektronické súčiastky DPS vo vonkajšom prostredí sú ohrozené koróziou, spomedzi ktorých je najdôležitejším koróznym médiom voda.Molekuly vody sú dostatočne malé na to, aby prenikli do sieťovej molekulárnej medzery niektorých polymérnych materiálov a vstúpili do vnútra alebo sa dostali k podkladovému kovu cez dierku v povlaku, aby spôsobili koróziu.Keď atmosféra dosiahne určitú vlhkosť, môže spôsobiť elektrochemickú migráciu PCB, zvodový prúd a skreslenie signálu vo vysokofrekvenčnom obvode.
Para/vlhkosť + iónové kontaminanty (soli, tavidlá) = vodivé elektrolyty + napäťové napätie = elektrochemická migrácia
Keď RH v atmosfére dosiahne 80%, vznikne vodný film s hrúbkou 5~20 molekúl a všetky druhy molekúl sa môžu voľne pohybovať.Ak je prítomný uhlík, môžu nastať elektrochemické reakcie.
Keď RH dosiahne 60%, povrchová vrstva zariadenia vytvorí 2 ~ 4 molekuly vody hrubý vodný film, keď sa v ňom rozpustia znečisťujúce látky, dôjde k chemickým reakciám;
Keď je RH < 20 % v atmosfére, takmer všetky korózne javy sa zastavia.
Preto je odolnosť voči vlhkosti dôležitou súčasťou ochrany produktu.
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" (teplota), dôjde ku kondenzácii na povrchu: konštrukčné časti alebo PCBA.
Prach
V atmosfére je prach, nečistoty adsorbované na iónoch sa usadzujú vo vnútri elektronických zariadení a spôsobujú poruchu.Ide o bežný problém pri poruchách elektroniky v teréne.
Prach sa delí na dva druhy: hrubý prach má priemer 2,5 ~ 15 mikrónov nepravidelných častíc, vo všeobecnosti nespôsobí poruchu, oblúk a iné problémy, ale ovplyvní kontakt konektora;Jemný prach sú nepravidelné častice s priemerom menším ako 2,5 mikrónu.Jemný prach má určitú priľnavosť na PCBA (dyha), ktorú je možné odstrániť iba antistatickým štetcom.
Nebezpečenstvo prachu: a.V dôsledku usadzovania prachu na povrchu PCBA vzniká elektrochemická korózia a zvyšuje sa poruchovosť;b.Najväčšie škody na PCBA spôsobil prach + vlhké teplo + soľná hmla a zlyhanie elektronických zariadení bolo najviac v chemickom priemysle a banskej oblasti pri pobreží, púšti (soľno-alkalická pôda) a južne od rieky Huaihe počas plesní a obdobie dažďov.
Preto je ochrana proti prachu dôležitou súčasťou produktu.
Soľný sprej
Tvorba soľného postreku:Soľná hmla je spôsobená prírodnými faktormi, ako sú morské vlny, príliv a odliv, tlak atmosférickej cirkulácie (monzún), slnečné žiarenie atď.S vetrom sa bude unášať do vnútrozemia a jeho koncentrácia bude klesať so vzdialenosťou od pobrežia.Zvyčajne je koncentrácia soľnej hmly 1% pobrežia, keď je 1 km od pobrežia (ale v období tajfúnu bude fúkať ďalej).
Škodlivosť soľného postreku:a.poškodiť povlak kovových konštrukčných častí;b.Zrýchlenie rýchlosti elektrochemickej korózie vedie k prasknutiu kovových drôtov a poruche komponentov.
Podobné zdroje korózie:a.Pot 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 povlaku by sa nemali dotýkať holými rukami;b.V tavive sú halogény a kyseliny, ktoré treba čistiť a kontrolovať ich zvyškovú koncentráciu.
Dôležitou súčasťou ochrany produktov je preto prevencia soľného postreku.
Pleseň
Pleseň, všeobecný názov pre vláknité huby, znamená „plesnivec“, má tendenciu vytvárať bujné mycélium, ale nevytvára veľké plodnice ako huby.Vo vlhkých a teplých miestach, mnoho predmetov rastie voľným okom, niektoré z rozmazaných, vločkovitých alebo pavučinových kolónií, čiže plesní.
Obr.5: jav plesní PCB
Škody spôsobené plesňami: a.fagocytóza a šírenie plesní spôsobujú úpadok izolácie organických materiálov, poškodenie a zlyhanie;b.Metabolity plesní sú organické kyseliny, ktoré ovplyvňujú izoláciu a elektrickú pevnosť a vytvárajú elektrický oblúk.
Preto je protiplesňová látka dôležitou súčasťou ochranných prípravkov.
Vzhľadom na vyššie uvedené aspekty musí byť lepšie zaručená spoľahlivosť výrobku, musí byť čo najnižšie izolovaný od vonkajšieho prostredia, takže je zavedený proces tvarového poťahovania.
Potiahnutie PCB po procese potiahnutia, pod efektom streľby fialovej lampy, môže byť pôvodný náter taký krásny!
Tri nátery proti lakusa týka nanášania tenkej ochrannej izolačnej vrstvy na povrch PCB.Je to v súčasnosti najbežnejšie používaná metóda nanášania po zváraní, niekedy nazývaná povrchové poťahovanie a konformné poťahovanie (anglický názov: náter, konformný náter).Izoluje citlivé elektronické komponenty od drsného prostredia, môže výrazne zlepšiť bezpečnosť a spoľahlivosť elektronických produktov a predĺžiť životnosť produktov.Tri nátery proti náteru môžu chrániť obvod/súčiastky pred environmentálnymi faktormi, ako sú vlhkosť, znečisťujúce látky, korózia, namáhanie, nárazy, mechanické vibrácie a tepelný cyklus, pričom zlepšuje mechanickú pevnosť a izolačné vlastnosti produktu.
Po procese potiahnutia PCB vytvorte na povrchu priehľadný ochranný film, ktorý môže účinne zabrániť vniknutiu vody a vlhkosti, zabrániť úniku a skratu.
2. Hlavné body procesu poťahovania
Podľa požiadaviek IPC-A-610E (štandard na testovanie elektronických montáží) sa to odráža najmä v nasledujúcich aspektoch:
región
1. Oblasti, ktoré nie je možné natierať:
Oblasti vyžadujúce elektrické pripojenia, ako sú zlaté podložky, zlaté prsty, kovové priechodné otvory, testovacie otvory;
Batérie a upevňovače batérií;
Konektor;
Poistky a kryty;
Zariadenie na odvádzanie tepla;
Prepojovací drôt;
Šošovka optického zariadenia;
potenciometer;
Senzor;
Žiadny zapečatený spínač;
Iné oblasti, kde môže náter ovplyvniť výkon alebo prevádzku.
2. Oblasti, ktoré musia byť potiahnuté: všetky spájkované spoje, kolíky, komponenty a vodiče.
3. Voliteľné oblasti
Hrúbka
Hrúbka sa meria na rovnom, nerušenom, vytvrdenom povrchu súčiastky tlačeného obvodu alebo na pripojenej doske, ktorá prechádza procesom s komponentom.Pripojené dosky môžu byť z rovnakého materiálu ako dosky s potlačou alebo z iných neporéznych materiálov, ako je kov alebo sklo.Meranie hrúbky mokrého filmu sa môže použiť aj ako voliteľná metóda merania hrúbky náteru, pokiaľ existuje zdokumentovaný prevodný vzťah medzi hrúbkou mokrého a suchého filmu.
Tabuľka 1: Norma rozsahu hrúbok pre každý typ náterového materiálu
Skúšobná metóda hrúbky:
1. Nástroj na meranie hrúbky suchého filmu: mikrometer (IPC-CC-830B);b Tester hrúbky suchého filmu (železná základňa)
Obrázok 9. Mikrometrické zariadenie na suchý film
2. Meranie hrúbky mokrého filmu: Hrúbku mokrého filmu je možné získať pomocou prístroja na meranie hrúbky vlhkého filmu a potom vypočítať podľa podielu tuhého obsahu lepidla
Hrúbka suchého filmu
Na obr.10, hrúbka mokrého filmu sa získala testerom hrúbky vlhkého filmu a potom sa vypočítala hrúbka suchého filmu
Rozlíšenie okrajov
Definícia: Za normálnych okolností nebude striekací ventil z okraja potrubia veľmi rovný, vždy bude existovať určitý otrep.Šírku otrepu definujeme ako rozlíšenie hrán.Ako je uvedené nižšie, veľkosť d je hodnota rozlíšenia hrán.
Poznámka: Rozlíšenie hrán je určite čím menšie, tým lepšie, ale rôzne požiadavky zákazníkov nie sú rovnaké, takže špecifické rozlíšenie hrán musí spĺňať požiadavky zákazníka.
Obrázok 11: Porovnanie rozlíšenia hrán
Jednotnosť
Lepidlo by malo mať rovnakú hrúbku a hladký a priehľadný film pokrytý produktom, dôraz sa kladie na rovnomernosť lepidla pokrytého produktom nad oblasťou, potom musí mať rovnakú hrúbku, nevznikajú žiadne problémy s procesom: praskliny, stratifikácia, oranžové čiary, znečistenie, kapilárny jav, bubliny.
Obrázok 12: Axiálny automatický poťahovací stroj série AC, rovnomernosť je veľmi konzistentná
3. Realizácia procesu povrchovej úpravy
Proces poťahovania
1 Pripravte sa
Pripravte výrobky a lepidlo a ďalšie potrebné položky;
Určite umiestnenie miestnej ochrany;
Určite kľúčové detaily procesu
2: Umyte
Mali by byť vyčistené v čo najkratšom čase po zváraní, aby sa zabránilo zváraniu nečistoty je ťažké vyčistiť;
Zistite, či je hlavná znečisťujúca látka polárna alebo nepolárna, aby ste si vybrali vhodný čistiaci prostriedok;
Ak sa použije čistiaci prostriedok na báze alkoholu, je potrebné venovať pozornosť bezpečnostným záležitostiam: po umytí musia byť dodržané pravidlá správneho vetrania, chladenia a sušenia, aby sa zabránilo odparovaniu zvyškov rozpúšťadla spôsobenému výbuchom v rúre;
Čistenie vodou s alkalickou čistiacou kvapalinou (emulzia) na umývanie taviva a potom opláchnutím čistou vodou na čistenie čistiacej kvapaliny, aby ste splnili čistiace normy;
3. maskovacia ochrana (ak sa nepoužíva selektívne nanášacie zariadenie), to znamená maska;
Ak vyberiete nelepivý film, papierová páska sa neprenesie;
Na ochranu IC by sa mala použiť antistatická papierová páska;
Podľa požiadaviek výkresov pre niektoré zariadenia na ochranu tienenia;
4. Odvlhčujte
Po vyčistení musí byť tienený PCBA (komponent) pred nanesením náteru predsušený a odvlhčený;
Určte teplotu/čas predsušenia podľa teploty povolenej PCBA (komponent);
PCBA (zložka) môže byť povolené na určenie teploty/času predsušiaceho stola
5 Kabát
Proces tvarového lakovania závisí od požiadaviek na ochranu PCBA, existujúceho technologického zariadenia a existujúcej technickej rezervy, čo sa zvyčajne dosahuje nasledujúcimi spôsobmi:
a.Štetec ručne
Obrázok 13: Metóda ručného kefovania
Nanášanie štetcom je najrozšírenejší proces, vhodný na výrobu malých sérií, štruktúra PCBA je zložitá a hustá, potrebuje chrániť požiadavky na ochranu drsných produktov.Pretože náter štetcom môže byť voľne kontrolovaný, takže časti, ktoré nie sú povolené natierať, nebudú znečistené;
Natieranie štetcom spotrebuje najmenej materiálu, vhodné pre vyššiu cenu dvojzložkovej farby;
Proces lakovania kladie vysoké požiadavky na obsluhu.Pred konštrukciou by sa mali dôkladne preštudovať nákresy a požiadavky na povrchovú úpravu, mali by sa rozpoznať názvy komponentov PCBA a časti, ktoré sa nesmú natierať, by mali byť označené pútavými značkami;
Operátori sa nesmú kedykoľvek dotýkať vytlačeného plug-inu rukami, aby sa predišlo kontaminácii;
b. Namáčajte ručne
Obrázok 14: Metóda ručného namáčania
Proces nanášania ponorom poskytuje najlepšie výsledky nanášania.Na akúkoľvek časť PCBA je možné aplikovať rovnomerný súvislý náter.Proces ponárania nie je vhodný pre PCbas s nastaviteľnými kondenzátormi, jemne dolaďovacími magnetickými jadrami, potenciometrami, miskovitými magnetickými jadrami a niektorými časťami so zlým utesnením.
Kľúčové parametre procesu ponárania:
Upravte vhodnú viskozitu;
Ovládajte rýchlosť, ktorou sa PCBA zdvíha, aby sa zabránilo tvorbe bublín.Zvyčajne nie viac ako 1 meter za sekundu;
c.Striekanie
Striekanie je najpoužívanejšia, ľahko prijateľná procesná metóda, rozdelená do nasledujúcich dvoch kategórií:
① Ručné striekanie
Obrázok 15: Metóda ručného striekania
Vhodný pre obrobok je zložitejší, ťažko sa spoľahnúť na situáciu hromadnej výroby automatizačného zariadenia, vhodný aj pre odrodu produktovej rady, ale menej situácie, môže byť nastriekaný do špeciálnejšej polohy.
Poznámka k ručnému striekaniu: hmla farby znečistí niektoré zariadenia, ako sú zásuvné moduly PCB, IC zásuvka, niektoré citlivé kontakty a niektoré uzemňovacie časti, pri týchto častiach je potrebné venovať pozornosť spoľahlivosti ochrany krytu.Ďalším bodom je, že operátor by sa nikdy nemal dotýkať vytlačenej zástrčky rukou, aby sa zabránilo kontaminácii kontaktného povrchu zástrčky.
② Automatické striekanie
Zvyčajne sa to týka automatického striekania so selektívnym nanášacím 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 povrchovej úpravy.
S rastúcimi požiadavkami na automatizáciu priemyslu 4.0 sa zameranie priemyslu presunulo od poskytovania vhodných zariadení na nanášanie náterov na riešenie problému celého procesu náteru.Automatický selektívny lakovací stroj - lakovanie presné a bez plytvania materiálom, vhodné pre veľké množstvá laku, najvhodnejšie pre veľké množstvá troch anti-lakovacích lakov.
Porovnanieautomatický lakovací strojatradičný proces poťahovania
Tradičný trojodolný náter PCBA:
1) Nanášanie štetcom: existujú bubliny, vlny, odstránenie chĺpkov štetcom;
2) Písanie: príliš pomalé, presnosť sa nedá kontrolovať;
3) Namáčanie celého kusu: príliš nehospodárna farba, pomalá rýchlosť;
4) Striekanie striekacou pištoľou: na ochranu príslušenstva príliš unášajte
Natieranie lakovacím strojom:
1) Množstvo striekania, poloha striekania a plocha sú presne nastavené a nie je potrebné pridávať ľudí na utieranie dosky po striekaní.
2) Niektoré zásuvné komponenty s veľkým odstupom od okraja dosky môžu byť natreté priamo bez inštalácie prípravku, čím sa ušetrí personál na inštaláciu dosky.
3) Žiadne odparovanie plynu, aby sa zabezpečilo čisté prevádzkové prostredie.
4) Všetky podklady nemusia používať prípravky na zakrytie uhlíkového filmu, čím sa eliminuje možnosť kolízie.
5) Tri rovnomerné hrúbky náteru proti náteru, výrazne zlepšujú efektivitu výroby a kvalitu produktu, ale tiež sa vyhýbajú odpadu z farieb.
Automatický stroj na nanášanie troch náterov PCBA je špeciálne navrhnutý na striekanie troch inteligentných striekacích zariadení proti náteru.Pretože materiál, ktorý sa má striekať, a aplikovaná striekacia kvapalina sú odlišné, náterový stroj v konštrukcii výberu komponentov zariadenia je tiež odlišný, tri anti-náterové náterové stroje prijímajú najnovší počítačový riadiaci program, môžu realizovať trojosové prepojenie, zároveň je vybavený kamerovým polohovacím a sledovacím systémom, dokáže presne ovládať oblasť striekania.
Tri stroj na nanášanie náterov, tiež známy ako stroj na tri nátery na lepidlo, tri stroj na striekanie náterov na lepidlo, tri stroj na striekanie náterových olejov, tri stroje na striekanie náterov, sú špeciálne na kontrolu tekutín na povrchu PCB pokrytý vrstvou troch anti-náterov, ako je impregnácia, striekanie alebo metóda odstreďovania na povrchu DPS pokrytom vrstvou fotorezistu.
Ako vyriešiť novú éru dopytu po troch náteroch sa stalo naliehavým problémom, ktorý treba vyriešiť v priemysle.Automatické lakovacie zariadenie reprezentované presným selektívnym lakovacím strojom prináša nový spôsob prevádzky,náter presný a bez plytvania materiálom, najvhodnejší pre veľký počet troch náterov proti náteru.