Szczegółowa analiza łatki SMT i wtyczki THT z otworem przelotowym PCBA, trzy procesy powlekania antykorozyjnego i kluczowe technologie!
W miarę jak rozmiar komponentów PCBA staje się coraz mniejszy, gęstość staje się coraz większa;Wysokość podparcia pomiędzy urządzeniami i urządzeniami (odległość PCB od prześwitu) również jest coraz mniejsza, a także zwiększa się wpływ czynników środowiskowych na PCBA.Dlatego stawiamy wyższe wymagania dotyczące niezawodności PCBA produktów elektronicznych.
1. Czynniki środowiskowe i ich wpływ
Typowe czynniki środowiskowe, takie jak wilgoć, kurz, mgła solna, pleśń itp., mogą powodować różne problemy z awarią PCBA
Wilgotność
Prawie wszystkie elektroniczne elementy PCB znajdujące się w środowisku zewnętrznym są narażone na korozję, a najważniejszym medium korozji jest woda.Cząsteczki wody są wystarczająco małe, aby przeniknąć przez szczelinę molekularną siatki niektórych materiałów polimerowych i przedostać się do wnętrza lub dotrzeć do metalu pod spodem przez dziurkę w powłoce, powodując korozję.Gdy atmosfera osiągnie określoną wilgotność, może to spowodować migrację elektrochemiczną PCB, prąd upływowy i zniekształcenie sygnału w obwodzie wysokiej częstotliwości.
Para/wilgoć + zanieczyszczenia jonowe (sole, topniki) = elektrolity przewodzące + napięcie naprężenia = migracja elektrochemiczna
Kiedy wilgotność względna w atmosferze osiągnie 80%, powstanie film wodny o grubości 5–20 cząsteczek, a wszystkie rodzaje cząsteczek będą mogły swobodnie się poruszać.W obecności węgla mogą zachodzić reakcje elektrochemiczne.
Gdy wilgotność względna osiągnie 60%, warstwa powierzchniowa urządzenia utworzy film wodny o grubości 2–4 cząsteczek wody, a gdy rozpuszczą się zanieczyszczenia, zajdą reakcje chemiczne;
Gdy wilgotność względna w atmosferze wynosi < 20%, prawie wszystkie zjawiska korozji ustają.
Dlatego też odporność na wilgoć jest ważnym elementem ochrony produktu.
W przypadku urządzeń elektronicznych wilgoć występuje w trzech postaciach: deszczu, kondensacji i pary wodnej.Woda jest elektrolitem, który rozpuszcza duże ilości żrących jonów powodujących korozję metali.Gdy temperatura określonej części urządzenia spadnie poniżej „punktu rosy” (temperatury), na powierzchni nastąpi kondensacja: części konstrukcyjne lub PCBA.
Pył
W atmosferze występuje pył, zaadsorbowane przez pył zanieczyszczenia jonowe osadzają się we wnętrzu sprzętu elektronicznego i powodują awarie.Jest to częsty problem związany z awariami elektroniki w terenie.
Pył dzieli się na dwa rodzaje: gruboziarnisty pył ma średnicę 2,5 ~ 15 mikronów i jest złożony z nieregularnych cząstek, generalnie nie powoduje usterek, łuków ani innych problemów, ale wpływa na styk złącza;Drobny pył to nieregularne cząstki o średnicy mniejszej niż 2,5 mikrona.Drobny pył ma pewną przyczepność do PCBA (forniru), którą można usunąć jedynie za pomocą szczotki antystatycznej.
Zagrożenia pyłowe: A.W wyniku osiadania pyłu na powierzchni PCBA powstaje korozja elektrochemiczna i wzrasta awaryjność;B.Kurz + wilgotne ciepło + mgła solna spowodowały największe szkody w PCBA, a awarie sprzętu elektronicznego były największe w przemyśle chemicznym i na obszarach górniczych w pobliżu wybrzeża, na pustyni (ziemia słono-alkaliczne) i na południe od rzeki Huaihe podczas występowania pleśni i sezon deszczowy.
Dlatego ochrona przed kurzem jest ważną częścią produktu.
Spray solny
Tworzenie mgły solnej:Mgła solna jest spowodowana czynnikami naturalnymi, takimi jak fale oceaniczne, pływy, ciśnienie cyrkulacji atmosferycznej (monsunowej), nasłonecznienie i tak dalej.Będzie dryfował w głąb lądu wraz z wiatrem, a jego stężenie będzie malało wraz z odległością od wybrzeża.Zwykle stężenie mgły solnej wynosi 1% wybrzeża, gdy znajduje się ono w odległości 1 km od wybrzeża (ale w okresie tajfunu będzie wiać dalej).
Szkodliwość mgły solnej:A.uszkodzić powłokę metalowych części konstrukcyjnych;B.Przyspieszenie szybkości korozji elektrochemicznej prowadzi do pękania drutów metalowych i uszkodzeń elementów.
Podobne źródła korozji:A.Pot dłoni zawiera sól, mocznik, kwas mlekowy i inne substancje chemiczne, które mają taki sam korozyjny wpływ na sprzęt elektroniczny jak mgła solna.Dlatego podczas montażu lub użytkowania należy nosić rękawiczki, a powłoki nie należy dotykać gołymi rękami;B.W topniku znajdują się halogeny i kwasy, które należy oczyścić i kontrolować ich stężenie resztkowe.
Dlatego zapobieganie mgle solnej jest ważnym elementem ochrony produktów.
Pleśń
Mączniak, potoczna nazwa grzybów nitkowatych, oznacza „grzyby spleśniałe”, mają tendencję do tworzenia bujnej grzybni, ale nie wytwarzają dużych owocników jak grzyby.W wilgotnych i ciepłych miejscach na wielu przedmiotach gołym okiem wyrastają rozmyte, kłaczkowate lub pajęczynowate kolonie, czyli pleśń.
FIGA.5: Zjawisko pleśni PCB
Szkoda pleśni: A.fagocytoza i rozmnażanie się pleśni powoduje pogorszenie izolacji materiałów organicznych, uszkodzenie i awarię;B.Metabolity pleśni to kwasy organiczne, które wpływają na izolację i wytrzymałość elektryczną oraz wytwarzają łuk elektryczny.
Dlatego środki przeciw pleśni są ważną częścią produktów ochronnych.
Biorąc pod uwagę powyższe aspekty, należy lepiej zagwarantować niezawodność produktu, należy go jak najniżej odizolować od środowiska zewnętrznego, dlatego należy wprowadzić proces powlekania kształtowego.
Powlekanie PCB po procesie powlekania, pod efektem strzelania fioletową lampą, oryginalna powłoka może być tak piękna!
Trzy powłoki zabezpieczające przed lakieremodnosi się do pokrycia cienkiej ochronnej warstwy izolacyjnej na powierzchni PCB.Jest to obecnie najczęściej stosowana metoda powlekania po spawaniu, czasami nazywana powłoką powierzchniową i powłoką konforemną (angielska nazwa: powłoka, powłoka konforemna).Izoluje wrażliwe komponenty elektroniczne od trudnych warunków, może znacznie poprawić bezpieczeństwo i niezawodność produktów elektronicznych oraz wydłużyć żywotność produktów.Trzy powłoki zabezpieczające przed farbą mogą chronić obwód/elementy przed czynnikami środowiskowymi, takimi jak wilgoć, zanieczyszczenia, korozja, naprężenia, wstrząsy, wibracje mechaniczne i cykl termiczny, jednocześnie poprawiając wytrzymałość mechaniczną i właściwości izolacyjne produktu.
Po procesie powlekania PCB tworzy przezroczystą warstwę ochronną na powierzchni, może skutecznie zapobiegać przedostawaniu się wody i wilgoci, unikać wycieków i zwarć.
2. Główne punkty procesu powlekania
Zgodnie z wymaganiami IPC-A-610E (standard testowania zespołów elektronicznych) odzwierciedla się to głównie w następujących aspektach:
Region
1. Obszary, których nie można pokryć:
Obszary wymagające połączeń elektrycznych, takie jak złote podkładki, złote palce, metalowe otwory przelotowe, otwory testowe;
Baterie i urządzenia do mocowania baterii;
Złącze;
Bezpiecznik i obudowa;
Urządzenie rozpraszające ciepło;
przewód połączeniowy;
Soczewka urządzenia optycznego;
Potencjometr;
Czujnik;
Brak uszczelnionego przełącznika;
Inne obszary, w których powłoka może mieć wpływ na wydajność lub działanie.
2. Miejsca wymagające pokrycia: wszystkie złącza lutowane, kołki, komponenty i przewody.
3. Obszary opcjonalne
Grubość
Grubość mierzy się na płaskiej, niezakłóconej, utwardzonej powierzchni elementu obwodu drukowanego lub na dołączonej płycie, która poddawana jest procesowi z elementem.Dołączone płyty mogą być wykonane z tego samego materiału co płyty drukowane lub z innych nieporowatych materiałów, takich jak metal lub szkło.Pomiar grubości mokrej powłoki może być również stosowany jako opcjonalna metoda pomiaru grubości powłoki, o ile istnieje udokumentowana zależność przeliczeniowa pomiędzy grubością mokrej i suchej powłoki.
Tabela 1: Standardowy zakres grubości dla każdego rodzaju materiału powłokowego
Metoda badania grubości:
1. Przyrząd do pomiaru grubości suchej powłoki: mikrometr (IPC-CC-830B);b Tester grubości suchej powłoki (podstawa żelazna)
Rysunek 9. Mikrometryczny aparat do suchej folii
2. Pomiar grubości mokrej warstwy: grubość mokrej warstwy można uzyskać za pomocą przyrządu do pomiaru grubości mokrej warstwy, a następnie obliczyć na podstawie proporcji zawartości stałego kleju
Grubość suchej warstwy
Na FIG.10, za pomocą testera grubości mokrej powłoki uzyskano grubość mokrej powłoki, a następnie obliczono grubość suchej powłoki
Rozdzielczość krawędzi
Definicja: W normalnych okolicznościach strumień zaworu natryskowego wychodzący z krawędzi linii nie będzie bardzo prosty, zawsze będą widoczne zadziory.Szerokość zadziorów definiujemy jako rozdzielczość krawędzi.Jak pokazano poniżej, wielkość d jest wartością rozdzielczości krawędzi.
Uwaga: rozdzielczość krawędzi jest zdecydowanie mniejsza, tym lepiej, ale różne wymagania klientów nie są takie same, więc konkretna rozdzielczość krawędzi powlekanej musi spełniać wymagania klienta.
Rysunek 11: Porównanie rozdzielczości krawędzi
Jednolitość
Klej powinien mieć jednakową grubość oraz gładką i przezroczystą warstwę pokrytą wyrobem, nacisk położony jest na jednorodność kleju pokrytego wyrobem nad powierzchnią, wówczas musi mieć tę samą grubość, nie występują problemy procesowe: pęknięcia, rozwarstwienie, pomarańczowe linie, zanieczyszczenie, zjawisko kapilarne, bąbelki.
Rysunek 12: Efekt powlekania automatycznej maszyny do powlekania osiowego serii AC, jednorodność jest bardzo stała
3. Realizacja procesu powlekania
Proces powlekania
1 Przygotuj
Przygotuj produkty i klej oraz inne niezbędne przedmioty;
Określ lokalizację lokalnej ochrony;
Określ kluczowe szczegóły procesu
2: Umyj
Należy oczyścić jak najszybciej po spawaniu, aby zapobiec trudnościom w czyszczeniu zabrudzeń spawalniczych;
Określ, czy główna substancja zanieczyszczająca jest polarna czy niepolarna, aby wybrać odpowiedni środek czyszczący;
Jeżeli używany jest alkoholowy środek czyszczący, należy zwrócić uwagę na kwestie bezpieczeństwa: po praniu należy zapewnić dobrą wentylację oraz zasady procesu chłodzenia i suszenia, aby zapobiec ulatnianiu się rozpuszczalnika w wyniku eksplozji w piekarniku;
Czyszczenie wodą, alkalicznym płynem czyszczącym (emulsją) do mycia topnika, a następnie płukanie czystą wodą w celu oczyszczenia płynu czyszczącego, aby spełnić standardy czyszczenia;
3. Ochrona maskująca (jeśli nie stosuje się sprzętu do powlekania selektywnego), czyli maska;
Jeśli wybierzesz folię nieprzylepną, taśma papierowa nie będzie przenoszona;
Do ochrony układu scalonego należy używać antystatycznej taśmy papierowej;
Zgodnie z wymaganiami rysunków dla niektórych urządzeń do ochrony ekranu;
4. Osuszaj
Po czyszczeniu ekranowany PCBA (element) musi zostać wstępnie wysuszony i odwilżony przed nałożeniem powłoki;
Określić temperaturę/czas wstępnego suszenia zgodnie z temperaturą dopuszczalną przez PCBA (komponent);
PCBA (składnik) może mieć możliwość określenia temperatury/czasu tabeli wstępnego suszenia
5 Płaszcz
Proces powlekania kształtowego zależy od wymagań ochronnych PCBA, istniejącego wyposażenia technologicznego i istniejącej rezerwy technicznej, co zwykle osiąga się w następujący sposób:
A.Pędzel ręcznie
Rysunek 13: Metoda szczotkowania ręcznego
Powlekanie pędzlem jest procesem najszerzej stosowanym, odpowiednim do produkcji małych partii, ze złożoną i gęstą strukturą PCBA, wymagającą ochrony wymagań ochronnych trudnych produktów.Ponieważ powłokę pędzla można dowolnie kontrolować, dzięki czemu części, które nie są dopuszczone do malowania, nie zostaną zanieczyszczone;
Malowanie pędzlem zużywa najmniej materiału, stosownie do wyższej ceny farby dwuskładnikowej;
Proces malowania stawia przed operatorem wysokie wymagania.Przed rozpoczęciem budowy należy dokładnie zapoznać się z rysunkami i wymaganiami dotyczącymi powłok, rozpoznać nazwy komponentów PCBA, a części, które nie mogą być powlekane, należy oznaczyć przyciągającymi wzrok znakami;
Operatorom nie wolno w żadnym momencie dotykać wydrukowanej wtyczki rękami, aby uniknąć zanieczyszczenia;
b. Zanurz ręcznie
Rysunek 14: Metoda ręcznego powlekania zanurzeniowego
Najlepszy efekt powlekania zapewnia proces powlekania zanurzeniowego.Jednolitą, ciągłą powłokę można nałożyć na dowolną część PCBA.Proces powlekania zanurzeniowego nie jest odpowiedni dla płytek drukowanych z regulowanymi kondensatorami, dostrajanymi rdzeniami magnetycznymi, potencjometrami, rdzeniami magnetycznymi w kształcie miseczek i niektórymi częściami o słabym uszczelnieniu.
Kluczowe parametry procesu powlekania zanurzeniowego:
Dostosuj odpowiednią lepkość;
Kontroluj prędkość podnoszenia PCBA, aby zapobiec tworzeniu się pęcherzyków.Zwykle nie więcej niż 1 metr na sekundę;
C.Rozpylający
Natryskiwanie jest najpowszechniej stosowaną, łatwą do przyjęcia metodą procesową, podzieloną na dwie następujące kategorie:
① Oprysk ręczny
Rysunek 15: Metoda natrysku ręcznego
Nadaje się do przedmiotu obrabianego, jest bardziej złożony, trudno polegać na masowej produkcji sprzętu automatyzującego, nadaje się również do różnorodności linii produktów, ale w mniejszych sytuacjach, można natryskiwać w bardziej specjalnym położeniu.
Uwaga dotycząca ręcznego natryskiwania: mgła malarska zanieczyszcza niektóre urządzenia, takie jak wtyczka PCB, gniazdo IC, niektóre wrażliwe styki i niektóre części uziemiające, w przypadku tych części należy zwrócić uwagę na niezawodność ochrony schronu.Kolejną kwestią jest to, że operator nie powinien w żadnym momencie dotykać ręką nadrukowanej wtyczki, aby zapobiec zanieczyszczeniu powierzchni stykowej wtyczki.
② Automatyczne opryskiwanie
Zwykle odnosi się to do automatycznego natryskiwania za pomocą sprzętu do powlekania selektywnego.Nadaje się do produkcji masowej, dobra konsystencja, wysoka precyzja, niewielkie zanieczyszczenie środowiska.Wraz z unowocześnieniem przemysłu, wzrostem kosztów pracy i rygorystycznymi wymogami ochrony środowiska, automatyczne urządzenia do natryskiwania stopniowo zastępują inne metody powlekania.
Wraz ze wzrostem wymagań automatyzacji Przemysłu 4.0, uwaga branży przesunęła się z dostarczania odpowiedniego sprzętu do powlekania na rozwiązywanie problemu całego procesu powlekania.Automatyczna maszyna do powlekania selektywnego - dokładne powlekanie i brak strat materiału, odpowiednia do dużych ilości powłok, najbardziej odpowiednia do dużych ilości trzech powłok antymalarskich.
Porównanieautomatyczna maszyna do powlekaniaItradycyjny proces powlekania
Tradycyjna, trójodporna powłoka lakiernicza PCBA:
1) Powlekanie pędzlem: pojawiają się bąbelki, fale, usuwanie włosów za pomocą pędzla;
2) Pisanie: zbyt wolne, precyzja nie może być kontrolowana;
3) Zamoczenie całości: zbyt marnotrawstwo farby, mała prędkość;
4) Natryskiwanie pistoletem natryskowym: w celu ochrony osprzętu, zbyt duże znoszenie
Powlekanie maszynowe:
1) Ilość malowania natryskowego, pozycja i obszar malowania natryskowego są ustawione dokładnie i nie ma potrzeby dodawania osób do wycierania tablicy po malowaniu natryskowym.
2) Niektóre elementy wtykowe z dużymi odstępami od krawędzi płyty można malować bezpośrednio bez instalowania oprawy, oszczędzając w ten sposób personel instalujący płytę.
3) Brak ulatniania się gazu, aby zapewnić czyste środowisko pracy.
4) Całe podłoże nie wymaga stosowania uchwytów do przykrycia folii węglowej, eliminując możliwość kolizji.
5) Trzy jednolite grubości powłok przeciwmalarskich, znacznie poprawiają wydajność produkcji i jakość produktu, ale także pozwalają uniknąć marnowania farby.
Automatyczna maszyna do powlekania trzema powłokami PCBA, jest specjalnie zaprojektowana do natryskiwania trzech inteligentnych urządzeń do natryskiwania farby.Ponieważ materiał do natryskiwania i nanoszona ciecz natryskowa są różne, maszyna do powlekania w konstrukcji doboru komponentów wyposażenia jest również inna, trzy maszyny do powlekania przeciwlakierniczego przyjmują najnowszy komputerowy program sterujący, mogą realizować połączenie trójosiowe, jednocześnie wyposażony w system pozycjonowania i śledzenia kamery, może dokładnie kontrolować obszar opryskiwania.
Trzy maszyny do powlekania farbą, znane również jako trzy maszyny do klejenia farbą, trzy maszyny do klejenia w sprayu do farby, trzy maszyny do natryskiwania oleju do farby, trzy maszyny do natryskiwania farby do malowania, są specjalnie przeznaczone do kontroli płynów na powierzchni PCB pokryta warstwą trzech antyfarb, metodą impregnacji, natrysku lub wirowania na powierzchnię PCB pokrytą warstwą fotorezystu.
Jak rozwiązać nową erę zapotrzebowania na trzy powłoki przeciwlakiernicze, stało się pilnym problemem do rozwiązania w branży.Automatyczny sprzęt do powlekania reprezentowany przez precyzyjną maszynę do powlekania selektywnego zapewnia nowy sposób działania,powłoka dokładna i bez marnotrawstwa materiałów, najbardziej odpowiednia dla dużej liczby trzech powłok ochronnych.