کنترل کیفیت کاربرد پوشش منسجم

کنترل کیفیت یک جنبه حیاتی از فرآیند پوشش منسجم است و کلید تکمیل موفقیت آمیز این عملیات است.این مقاله استانداردهای پوشش‌های منسجم، معنای مقررات آن‌ها، توانایی فناوری خودکار جدید برای اعمال کنترل کیفیت روی پوشش‌های هم‌نظم و عواملی را که باید برای اطمینان از کنترل قابل اعتماد در نظر گرفته شود، مورد بحث قرار می‌دهد.

پوشش‌های منسجم لایه‌های پلیمری نازک و شفافی هستند که بر روی سطوح مجموعه‌های مدار چاپی اعمال می‌شوند تا از آنها در برابر عوامل خارجی محافظت کنند.کلمه 'conformal' از کلمه لاتین conformis - 'similar'، 'شبیه' گرفته شده است، به این معنی که توانایی پوشش را برای تکرار شکل مجموعه مدار چاپی محافظت شده تعیین می کند.

استانداردهای پوشش منطبق:

امروزه، استاندارد بین المللی اولیه ای که توسط اکثر شرکت ها در سراسر جهان در زمینه پوشش های منسجم استفاده می شود، استاندارد IPC-A-610 برای مقبولیت مجموعه های الکترونیکی است که نسخه فعلی آن (IPC-A-610E) را می توان از IPC سفارش داد.استانداردهای دیگری از جمله مقررات شرکت وجود دارد، اما این مقاله بر روی A610 تمرکز دارد تا به تعیین نیازهای کنترل کیفی کاربردهای پوشش منسجم کمک کند.

دامنه مسائل تحت پوشش IPC-A-610

IPC-A-610 باید بخش به بخش مطالعه شود.این امر به درک نیازهای اپراتور و الزامات خود فرآیند پوشش منسجم کمک می کند.این استاندارد از سه بخش تشکیل شده است: اطلاعات عمومی، پوشش پوشش و ضخامت پوشش

اطلاعات کلی در مورد پوشش های هم فرم:

IPC-A-610 بیان می‌کند که پوشش‌های منسجم باید عموماً از نظر رنگ و قوام شفاف و یکنواخت باشند و باید برد مدار چاپی و اجزای آن را به طور یکنواخت بپوشانند.میزان پوشش بستگی به روش کاربرد دارد.

در اینجا جای زیادی برای تفسیر وجود دارد که در صورت سوء تفاهم می تواند منجر به مشکلات شود.شایان ذکر است که هر فناوری کاربرد پوشش منسجم - اعم از کاربرد برس، کاربرد رباتیک انتخابی با دریچه بدون هوا یا پاشش آئروسل - ویژگی های خاص خود را دارد.همه آنها سطوح مختلفی از پایان را تولید می کنند که بسته به سازماندهی فرآیند تکنولوژیکی، شخصیت اپراتور و شرایط محیط تولید متفاوت است.

اصطلاحات 'همگنی' و 'یکنواختی' استفاده شده در متن استاندارد مورد توجه است.به خودی خود، آنها کاملا مبهم هستند، اما باید در زمینه الزامات کامل بودن و ضخامت پوشش مورد بحث در زیر درک شوند.بدون چنین زمینه ای، این اصطلاحات در نهایت کمی روشن می شوند.

علاوه بر این، اگر قرار است پوشش شفاف باشد، این سوال مطرح می شود که آیا پوشش های رنگدانه قابل قبول هستند؟این باید با مشتری در میان گذاشته شود و تأثیر رنگدانه بر عملکرد پوشش منسجم ارزیابی شود.

کامل بودن پوشش پوشش:

اکثر پوشش‌های منسجم در حال حاضر حاوی مواد افزودنی درخشان هستند که در زیر نور ماوراء بنفش (UV) می درخشند.این امر کنترل کیفیت کاربرد پوشش را آسان تر می کند.با این حال، برخی از عیوب در نور UV قابل مشاهده نیستند و ممکن است نیاز به کنترل در نور طبیعی (سفید) داشته باشند.برخی از پوشش ها به طور طبیعی دارای درخشندگی UV کافی نیستند، مانند بسیاری از پوشش های ارگانوسیلیکن.این می تواند کنترل را پیچیده کند.

به همان اندازه مهم است که ورقه ورقه یا مقاوم به نور، تشعشع شب تاب خود را دارد که از نظر شدت با انتشار پوشش قابل مقایسه است: برخی از پوشش های منسجم عمداً در نور ماوراء بنفش غیر درخشان می شوند، زیرا در شرایط عملیاتی افزودنی شب تاب استفاده شده تأثیر نامطلوبی بر روی آن دارد. پوشش و برد مدار چاپی

از نظر پوشش، استاندارد اهداف کیفی را برای پوشش نهایی و سطوح مختلف کیفیت - کلاس‌های 1، 2 و 3 تعیین می‌کند. اهداف شامل موارد زیر است:

• عدم وجود مناطق با از دست دادن چسبندگی؛

• عدم وجود حفره یا حباب؛

• فقدان رطوبت زدایی، لایه برداری موضعی، شاگرین، چین و چروک، ترک، امواج، عیوب مانند 'چشم ماهی' و 'پوست پرتقال'؛

• عدم وجود عناصر خارجی؛

• بدون تغییر رنگ یا از بین رفتن شفافیت؛

• پخت کامل و ساختار همگن.

بسیاری از فناوری های پوشش، انواع بردهای مدار چاپی و مواد امکان دستیابی به تمام شاخص های هدف ذکر شده در بالا را در عمل نمی دهند.دستیابی سیستماتیک آنها به طور کلی هم از نظر مالی و سرمایه گذاری و هم از نظر زمان و تلاش صرف شده برای کنترل فرآیند بسیار پرهزینه خواهد بود.

بیایید به چنین شاخص هدفی مانند عدم وجود حباب توجه کنیم.حتی اگر با چشم غیرمسلح به برد مدار چاپی نگاه کنید، معمولاً نمی‌توانید نمونه‌ای را بیابید که در یک مکان یا مکان دیگری حباب نداشته باشد، مگر اینکه شرایط زیر رعایت شود:

• فرآیند پوشش منسجم به طور کامل کنترل می شود.

• مواد پوشش مناسب برای دستیابی به این نتیجه انتخاب شده است.

• شرایط فرآیند به طور کامل بهینه شده است.

• اپراتورها به طور گسترده در مورد علل حباب ها آموزش دیده اند و می توانند بر این اساس فرآیند را کنترل کنند.

• هیچ تغییری در لمینت PCB، فرآیند مونتاژ، اجزاء یا پوشش منسجم رخ نداده است که بتواند واکنش نامطلوبی ایجاد کند.

خوشبختانه، دستیابی به این اهداف، در عین حال که مطلوب است، برای اکثر شرکت‌ها ضروری نیست – در غیر این صورت، پوشش منسجم در حوزه انحصاری چند متخصص و برای بسیاری غیرممکن خواهد بود.IPC در این زمینه با ارائه معیارهای کیفی خود برای این اهداف کمک می کند:

• پوشش کاملاً پخته شده و از نظر ساختاری یکنواخت است.

• پوشش فقط در مناطقی که مورد نیاز است اعمال می شود.

• چسبندگی پوشش در نزدیکی مناطق پوشیده شده؛

• عدم ایجاد پل بین لنت های مجاور یا سطوح رسانا به دلیل:

- از دست دادن چسبندگی،

- حفره ها یا حباب ها،

-- رطوبت زدایی

-- ترک خوردن،

-- موجدار بودن،

- چشم ماهی یا پوست کوسه؛

• اجزاء خارجی حداقل الزامات شکاف عایق بین اجزاء، لنت های تماس یا سطوح رسانا را نقض نمی کنند.

• پوشش نازک است اما همچنان به لبه های اجزا و دستگاه ها می رسد.

همه اینها معقول به نظر می رسد تا زمانی که نگاه دقیق تری به آنچه IPC برای رسیدن به فرآیند پوشش همسان خود دارد بیندازید.ممکن است متوجه شوید که فرآیندی که از آن استفاده می‌کنید یا فرآیندی که مشتری شما درخواست می‌کند، آنطور که در ابتدا به نظر می‌رسد واضح نیست.

ابتدا لازم است لبه های اجزا و دستگاه ها را با یک لایه نازک پوشش دهید.برآورده کردن این نیاز با استفاده از اکثر فرآیندهای پوشش استاندارد، اگر غیرممکن نباشد، بسیار دشوار است.تعیین اینکه آیا لبه های تیز در طول فرآیند کنترل کیفیت معمولی پوشش داده شده اند یا خیر، بسیار دشوار است.اگر مشتری بیان می کند که این نیاز اوست، مهم است که این موضوع را به دقت در نظر بگیرید.

حالا بیایید به نیاز برای عدم وجود تمام عیوب فوق و همچنین پل های بین بخش های رسانای مجاور برویم.این بدان معناست که اپراتور باید شکاف‌های بین تمام عناصر رسانا روی برد مدار چاپی را با اجزای نصب شده روی آن بررسی کند و مطمئن شود که هیچ نقصی مانند حباب وجود ندارد که این معیار کیفیت را نقض کند.چنین کاری نه تنها به بالاترین سطح صلاحیت نیاز دارد، بلکه به هزینه های زمان زیادی نیز نیاز دارد و در تولید در مقیاس بزرگ، حضور یک ارتش کامل از متخصصان کنترل کیفیت.

قبل از اینکه با مشتری یا مهندس طراح خود در مورد تمام معیارهای کیفیت به توافق برسید، با جزئیات درک کنید که دقیقاً با چه چیزی موافقت می کنید.

ضخامت پوشش منسجم:

منطقه نهایی که توسط IPC-A-610 نشان داده شده است ضخامت پوشش همسان است.جدول استاندارد محدوده ضخامت لایه خشک قابل قبولی را برای مواد پلیمری مختلف، مانند پوشش‌های اکریلیک فرمال، از 0.03 میلی‌متر تا 0.13 میلی‌متر یا 30 میکرومتر تا 130 میکرومتر تعیین می‌کند.در صورتی که این فرآیند به درستی اجرا شود، این محدوده وسیعی برای کاربرد پوشش منسجم است.همچنین اگر از مشکلات اساسی آگاه نباشید، فراتر از این محدودیت ها آسان است.نکته کلیدی درک اصول فرآیند پوشش منسجم مورد استفاده و قابلیت های مواد است.

به عنوان مثال، اگر یک مرکز دارای یک خودکار باشد سیستم پوشش غوطه وریممکن است دستیابی به یک لایه خشک از پوشش اکریلیک یا پلی اورتان مبتنی بر حلال با ضخامت بیشتر از 30 میکرون و اجتناب از تمام عیوب ذکر شده در معیارهای کیفیت دشوار باشد.پوشش معمولاً نازک‌تر خواهد بود و ممکن است به اندازه کافی ضخیم نباشد که معیارها را برآورده کند.

علاوه بر این، بین تعداد حباب ها در فیلم پوشش خشک و ضخامت لایه پوشش مرطوب اعمال شده در یک پاس رابطه مستقیم وجود دارد.فهمیدن این امر آسان است: اگر یک لایه بیش از حد ضخیم را در یک گذر اعمال کنید، قبل از اینکه حباب ها بتوانند از ضخامت شناور شوند، قسمت سطح آن سفت می شود (خشک می شود) و آنها در داخل باقی می مانند.اجرای پوشش در لایه های نازک مهمترین شرط برای از بین بردن بروز حباب است.با این حال، ربات برای پوشش انتخابی معمولا در حالت تک گذر کار می کند.بنابراین، لازم است مصالحه ای پیدا کرد و فرآیند تکنولوژیکی کاربرد پوشش را به گونه ای تنظیم کرد که نتایج بهینه حاصل شود.

در واقع نیاز به پوشش یکنواخت و کاربرد یکنواخت به چه معناست؟آیا به معنای 'یکنواخت' در محدوده 30-130 میکرومتر است؟آیا باید مراقب باشیم که یک لایه نازک را روی لبه های تیز جایی که پوشش تمایل به پخش شدن دارد اعمال کنیم؟در نهایت، همانطور که در استاندارد ذکر شده است، اگر پوشش در زیر دستگاه انباشته شود، به راحتی می توان از حد مجاز ضخامت 130 میکرومتر در مناطق خاص فراتر رفت.متأسفانه، برخلاف عقل سلیم، بیشتر همیشه بهتر نیست و باید از پوشش‌های بیش از حد ضخیم اجتناب شود، زیرا پوشش‌های بیش از حد ضخیم در درازمدت ترک می‌خورند.

فرآیندهای تکنولوژیکی برای کنترل خودکار کیفیت کاربرد پوشش منسجم:

همانطور که اشاره شد، برای برآورده کردن معیارهای کیفیت ذکر شده در بالا، بازرسی کامل از کل PCB مورد نیاز است.این کار به دلیل عواملی مانند خستگی چشم، حواس پرتی و محدودیت توان کاری بسیار دشوار است.آیا می توان کنترل کیفیت پوشش منسجم را خودکار کرد؟

امکان پذیر است، اما با محدودیت ها و محدودیت ها.

بیایید به سیستم‌های پوشش خودکار منسجم موجود در بازار نگاه کنیم.آنها شامل برخی از سیستم های بسیار پیشرفته با دوربین ها و اسکنرهای عالی، نرم افزار عالی و بالاترین کیفیت کنترل فرآیند هستند.آنها می توانند پردازش سریالی محصولات را انجام دهند یا در خطوط تولید ادغام شوند و به نظر می رسد شکاف تکنولوژیکی موجود را پر کنند.

دوربین ها بر روی سیستم های سه یا چهار محوره نصب می شوند.هر دوربین باید اعوجاج اختلاف منظر را هنگام بازرسی بردهای مدار چاپی بزرگ که در آن قسمت‌های پنهان در کناره‌های اجزا وجود دارد، از بین ببرد.سیستم‌های مبتنی بر اسکنر از همان اعوجاج اختلاف منظر رنج می‌برند و اکنون سیستم‌های اسکن موجود هستند که اختلاف منظر را حذف می‌کنند.

با این حال، همه این سیستم ها یک اشکال دارند: آنها می توانند هر اینچ از PCB را از هر زاویه ای بررسی کنند و همچنان مناطق مشکل را از دست بدهند.اما این معمولاً عامل تعیین کننده در کنترل کیفیت پوشش منسجم خودکار نیست.سیستم‌های بازرسی نوری خودکار (AOI) دشواری برآورده کردن معیارهای کیفیت IPC را در فرآیندهای پوشش‌دهی منسجم استاندارد برجسته می‌کنند.این سیستم‌ها نقص‌هایی را در پوشش PCB نشان می‌دهند و بسیار بیشتر از هر اپراتور «دیدن» هستند.

برای کاربر سیستم، این ممکن است مانند یک باز شدن جعبه پاندورا به نظر برسد، زیرا او اکنون یک خط کامل از بردهای مدار چاپی با نقص در سراسر سطح خود دارد.اگر اینطور باشد و سیستم بازرسی نوری خودکار طبق این قوانین تنظیم شده باشد تا بردهای مدار چاپی را بازرسی کند، پس از مدت کوتاهی خط تولید متوقف می شود.آیا سیستم بازرسی مقصر است یا فرآیند پوشش منسجم؟سرزنش کجا باید باشد؟

پاسخ ساده است: اکثر فرآیندهای تکنولوژیکی سطح کیفیت مورد نیاز معیارهای استاندارد IPC را ارائه نمی دهند.سیستم های بازرسی نوری خودکار به وضوح تمام عیوب را شناسایی می کنند (تا جایی که عوامل مکانیکی و نوری اجازه می دهند).علاوه بر این، آنها نقص های موجود را واضح تر از چشم غیر مسلح می بینند.

محلول پوشش منسجم:

اجرای یک فرآیند تکراری برای ایجاد یک راه حل بهینه ضروری است.

1. مشخص کنید که کدام عیوب (معیارهای کیفی) قابل قبول است و آنها را تعریف کنید.

2. تعیین کنید که چه سطحی از کنترل در فرآیند پوشش منسجم موجود و جدید قابل دستیابی است و چه نقص هایی می تواند توسط هر دو فرآیند ایجاد شود.

3. اگر سیستم اجازه دهد معیارها رعایت شود، همه طرفین راضی خواهند بود.در غیر این صورت، معیارها یا روند باید تغییر کند.

در نهایت باید از عقل سلیم استفاده کرد و سپس با دانش درست تصمیم درست گرفت.با توسعه یک فرآیند کنترل کیفیت بهینه، می توان از هزینه های غیر ضروری، اختلافات و اتهامات متقابل بعداً هنگام بروز مشکلات جلوگیری کرد.