Kwaliteitscontrole van conforme coatingtoepassingen

Kwaliteitscontrole is een cruciaal aspect van het conforme coatingproces en is de sleutel tot het succesvol voltooien van deze operatie.Dit artikel bespreekt de normen voor conforme coatings, de betekenis van hun regelgeving, het vermogen van nieuwe geautomatiseerde technologie om kwaliteitscontrole toe te passen op conforme coatings, en de factoren waarmee rekening moet worden gehouden om betrouwbare controle te garanderen.

Conformele coatings zijn dunne, transparante polymeerlagen die op de oppervlakken van printplaten worden aangebracht om ze tegen externe factoren te beschermen.Het woord 'conformeel' is afgeleid van het Latijnse conformis - 'soortgelijk', 'lijkt op', dat wil zeggen dat het het vermogen van de coating bepaalt om de vorm van de beschermde printplaat te repliceren.

Conformele coatingnormen:

Tegenwoordig is de belangrijkste internationale standaard die door de meeste bedrijven over de hele wereld wordt gebruikt op het gebied van conforme coating de IPC-A-610-standaard voor de aanvaardbaarheid van elektronische assemblages, waarvan de huidige versie (IPC-A-610E) bij IPC kan worden besteld.Er zijn nog andere normen, waaronder bedrijfsvoorschriften, maar dit artikel richt zich op A610 om de kwaliteitscontrolebehoeften van conforme coatingtoepassingen te helpen bepalen.

Omvang van de problemen die onder IPC-A-610 vallen

IPC-A-610 moet sectie voor sectie worden bestudeerd.Dit zal helpen om zowel de behoeften van de operator als de vereisten van het conforme coatingproces zelf te begrijpen.De standaard bestaat uit drie delen: Algemene informatie, Coatingdekking en Coatingdikte

Algemene informatie over conformele coatings:

IPC-A-610 stelt dat conforme coatings over het algemeen helder en uniform van kleur en consistentie moeten zijn, en de printplaat en zijn componenten uniform moeten bedekken.De mate van dekking is afhankelijk van de applicatiemethode.

Er is hier veel ruimte voor interpretatie, wat tot problemen kan leiden als het verkeerd wordt begrepen.Het is vermeldenswaard dat elke conforme coatingtoepassingstechnologie – of het nu gaat om kwastapplicatie, selectieve robotapplicatie met een airless klep of spuitbus – zijn eigen kenmerken heeft.Ze produceren allemaal verschillende afwerkingsniveaus, die verder variëren afhankelijk van de organisatie van het technologische proces, de persoonlijkheid van de operator en de omstandigheden van de productieomgeving.

De termen 'homogeniteit' en 'uniformiteit' die in de tekst van de standaard worden gebruikt, zijn interessant.Op zichzelf zijn ze nogal dubbelzinnig, maar ze moeten worden begrepen in de context van de vereisten voor de volledigheid en dikte van de coating die hieronder worden besproken.Zonder een dergelijke context verduidelijken deze termen uiteindelijk weinig.

Als de coating transparant moet zijn, rijst bovendien de vraag of gepigmenteerde coatings acceptabel zijn.Dit moet met de klant worden besproken en het effect van het pigment op de prestatie van de conforme coating moet worden beoordeeld.

Volledigheid van coatingdekking:

De meeste conforme coatings bevatten nu luminescerende additieven die gloeien onder ultraviolet (UV) licht.Dit maakt het eenvoudiger om de kwaliteit van de coatingtoepassing te controleren.Sommige defecten zijn echter niet zichtbaar in UV-licht en vereisen mogelijk controle in natuurlijk (wit) licht.Sommige coatings hebben van nature niet voldoende UV-luminescentie, zoals veel organosiliciumcoatings.Dit kan de controle bemoeilijken.

Het is net zo belangrijk of het laminaat of de fotoresist zijn eigen luminescerende emissie heeft die qua intensiteit vergelijkbaar is met de emissie van de coating: sommige conforme coatings zijn opzettelijk niet-luminescerend gemaakt in ultraviolet licht, omdat het gebruikte luminescerende additief onder bedrijfsomstandigheden een nadelig effect heeft op de de coating en de printplaat.

Wat de dekking betreft, stelt de norm kwaliteitsdoelstellingen voor de afwerklaag en verschillende kwaliteitsniveaus – klasse 1, 2 en 3. De doelstellingen omvatten het volgende:

• Afwezigheid van gebieden met verlies van hechting;

• Afwezigheid van holtes of luchtbellen;

• Afwezigheid van vochtverlies, lokale peeling, shagreen, rimpels, scheuren, rimpelingen, defecten zoals 'fish eye' en 'sinaasappelschil';

• Afwezigheid van buitenlandse insluitsels;

• Geen verkleuring of verlies van transparantie;

• Volledige uitharding en homogene structuur.

Veel coatingtechnologieën, soorten printplaten en materialen maken het in de praktijk niet mogelijk om alle bovengenoemde doelindicatoren te behalen.Het systematisch verwezenlijken hiervan zal over het algemeen extreem duur zijn, zowel in financiële termen als in termen van investeringen, en in termen van tijd en moeite die aan procescontrole wordt besteed.

Laten we aandacht besteden aan een dergelijke doelindicator als de afwezigheid van bubbels.Zelfs als u met het blote oog naar de printplaat kijkt, is het meestal onmogelijk om een ​​monster te vinden dat op de een of andere plaats geen luchtbellen bevat, tenzij aan de volgende voorwaarden is voldaan:

• Het conforme coatingproces wordt volledig gecontroleerd;

• Om dit resultaat te bereiken wordt het juiste coatingmateriaal geselecteerd;

• Procesomstandigheden zijn volledig geoptimaliseerd;

• Operators zijn uitgebreid getraind in de oorzaken van luchtbellen en kunnen het proces daarop afstemmen;

• Er zijn geen veranderingen opgetreden in het PCB-laminaat, het assemblageproces, de componenten of de conforme coating die een negatieve reactie zouden kunnen veroorzaken.

Gelukkig is het bereiken van deze doelstellingen, hoewel wenselijk, voor de meeste bedrijven niet noodzakelijk – anders zou conformal coating het exclusieve domein van een paar experts zijn en voor velen een onmogelijke taak.IPC helpt hierbij door voor deze doelstellingen eigen kwaliteitscriteria aan te bieden:

• De coating is volledig uitgehard en structureel uniform;

• De coating wordt alleen aangebracht op plaatsen waar deze nodig is;

• Hechting van de coating nabij gemaskeerde gebieden;

• Geen overbrugging tussen aangrenzende pads of geleidende oppervlakken vanwege:

-- Verlies van hechting,

- Leegtes of luchtbellen,

-- Ontvochtigen,

-- Kraken,

-- Golving,

-- Fisheyes of haaienhuid;

• Vreemde insluitsels zijn niet in strijd met de minimale vereisten voor isolatiespleten tussen componenten, contactvlakken of geleidende oppervlakken;

• De coating is dun maar bereikt toch de randen van componenten en apparaten.

Dit lijkt allemaal redelijk totdat je nader bekijkt wat IPC voorstelt te bereiken met zijn conforme coatingproces.Het kan zijn dat het proces dat u gebruikt of het proces waar uw klant om vraagt, niet zo voor de hand liggend is als het op het eerste gezicht lijkt.

Overweeg eerst de vereiste om de randen van componenten en apparaten met een dunne laag te bedekken.Aan deze eis kan met de meeste standaard coatingprocessen uiterst moeilijk, zo niet onmogelijk, worden voldaan.Het is vrij moeilijk om te bepalen of er tijdens een normaal kwaliteitscontroleproces scherpe randen worden bedekt.Als een klant aangeeft dat dit zijn wens is, is het belangrijk om hier goed over na te denken.

Laten we nu verder gaan met de eis van de afwezigheid van alle bovengenoemde defecten, evenals bruggen tussen aangrenzende geleidende secties.Dit betekent dat de operator de openingen tussen alle geleidende elementen op de printplaat met de daarop gemonteerde componenten moet onderzoeken en ervoor moet zorgen dat er geen defecten zijn, zoals luchtbellen, die dit kwaliteitscriterium zouden schenden.Een dergelijke taak vereist niet alleen het hoogste kwalificatieniveau, maar ook enorme tijdsinvesteringen, en bij grootschalige productie de aanwezigheid van een heel leger van kwaliteitscontrolespecialisten.

Voordat u met de klant of uw eigen ontwerpingenieur overeenstemming bereikt over alle kwaliteitscriteria, moet u goed begrijpen waar u precies mee akkoord gaat.

Conformele laagdikte:

Het laatste gebied waarop IPC-A-610 zich richt, is de conformele coatingdikte.De tabel van de norm stelt aanvaardbare droge-laagdiktebereiken vast voor verschillende polymere materialen, zoals conforme acrylcoatings, variërend van 0,03 mm tot 0,13 mm, of 30 µm tot 130 µm.Dit is een breed bereik voor een conforme coatingtoepassing als het proces op de juiste manier wordt geïmplementeerd.Het is ook gemakkelijk om deze limieten te overschrijden als u zich niet bewust bent van de onderliggende problemen.De sleutel is om de principes van het gebruikte conforme coatingproces en de mogelijkheden van het materiaal te begrijpen.

Als een faciliteit bijvoorbeeld een automaat heeft dompelcoatingsysteemkan het moeilijk zijn om een ​​droge film van een acryl- of polyurethaancoating op oplosmiddelbasis te verkrijgen die groter is dan 30 micron dik en om alle defecten te vermijden die in de kwaliteitscriteria worden vermeld.De coating zal doorgaans dunner zijn en mogelijk niet dik genoeg om aan de criteria te voldoen.

Bovendien bestaat er een directe relatie tussen het aantal bellen in de droge coatingfilm en de dikte van de natte coatingfilm die in één keer wordt aangebracht.Dit is gemakkelijk te achterhalen: als u in één keer een te dikke laag aanbrengt, zal het oppervlaktegedeelte uitharden (drogen) voordat de belletjes uit de dikte kunnen opdrijven, en ze zullen binnen blijven.Het aanbrengen van de coating in dunne lagen is de belangrijkste voorwaarde om het ontstaan ​​van luchtbellen te voorkomen.De robot voor selectief coaten werkt echter meestal in een single-pass-modus.Daarom is het noodzakelijk om een ​​compromis te vinden en het technologische proces van het aanbrengen van coating zodanig aan te passen dat optimale resultaten worden verkregen.

Wat betekent het eigenlijk om een ​​uniforme coating en een uniforme applicatie te vereisen?Betekent dit 'uniform' in het bereik van 30–130 µm?Moeten we voorzichtig zijn met het aanbrengen van een dunne laag op scherpe randen waar de coating de neiging heeft zich te verspreiden?Ten slotte is het, zoals aangegeven in de norm, mogelijk dat als de coating zich onder het apparaat ophoopt, de toegestane diktelimiet van 130 µm op bepaalde plaatsen gemakkelijk wordt overschreden.Helaas is meer, in tegenstelling tot het gezonde verstand, niet altijd beter, en moeten te dikke coatings worden vermeden, omdat te dikke coatings op de lange termijn de neiging hebben te barsten.

Technologische processen voor automatische kwaliteitscontrole van conforme coatingtoepassingen:

Zoals gezegd is een grondige inspectie van de gehele printplaat vereist om aan de hierboven geschetste kwaliteitscriteria te voldoen.Dit is een uiterst moeilijke taak vanwege factoren zoals oogvermoeidheid, afleiding en beperkte doorvoer.Kan de kwaliteitscontrole van conforme coatings worden geautomatiseerd?

Het is mogelijk, maar met enig voorbehoud en beperkingen.

Laten we eens kijken naar de geautomatiseerde conforme coatingsystemen die op de markt verkrijgbaar zijn.Daartoe behoren een aantal zeer hightech systemen met uitstekende camera's en scanners, uitstekende software en de hoogste kwaliteit van procescontrole.Ze kunnen seriematige verwerking van producten verzorgen of in productielijnen worden geïntegreerd, en lijken de bestaande technologische kloof te overbruggen.

De camera's worden gemonteerd op drie- of vierassige systemen.Elke camera moet parallaxvervorming elimineren bij het inspecteren van grote printplaten waar zich verborgen gebieden langs de zijkanten van componenten bevinden.Op scanners gebaseerde systemen hebben last van dezelfde parallaxvervorming, en er zijn nu scansystemen beschikbaar die parallax elimineren.

Al deze systemen hebben echter een nadeel: ze kunnen elke centimeter van de printplaat vanuit elke hoek onderzoeken en toch probleemgebieden over het hoofd zien.Maar dat is doorgaans niet de bepalende factor bij geautomatiseerde conforme kwaliteitscontrole van coatings.Geautomatiseerde optische inspectiesystemen (AOI) benadrukken de moeilijkheid om aan de kwaliteitscriteria van IPC te voldoen binnen standaard conforme coatingprocessen.Deze systemen vertonen defecten in de PCB-coating en 'zien' veel meer dan welke operator dan ook zou kunnen.

Voor de systeemgebruiker lijkt dit misschien een opening van de doos van Pandora, aangezien hij nu een hele reeks printplaten heeft met defecten over het hele oppervlak.Als dit het geval is en het geautomatiseerde optische inspectiesysteem is ingesteld om de printplaten volgens deze regels te inspecteren, stopt de productielijn na korte tijd.Is het de schuld van het inspectiesysteem, of van het conforme coatingproces?Waar moet de schuld liggen?

Het antwoord is simpel: de meeste technologische processen bieden niet het kwaliteitsniveau dat vereist wordt door de IPC-standaardcriteria.Geautomatiseerde optische inspectiesystemen identificeren duidelijk alle defecten (voor zover mechanische en optische factoren dit toelaten).Bovendien zien ze bestaande gebreken duidelijker dan het blote oog.

Conformele coatingoplossing:

Om tot een optimale oplossing te komen, is het noodzakelijk om een ​​iteratief proces te implementeren.

1. vaststellen welke gebreken (kwaliteitscriteria) aanvaardbaar zijn en deze definiëren.

2. Bepaal welk controleniveau haalbaar is binnen het bestaande en nieuwe conforme coatingproces en welke defecten door beide processen kunnen worden gegenereerd

3. Als het systeem toelaat dat aan de criteria wordt voldaan, zullen alle partijen tevreden zijn.Anders moeten de criteria of het proces worden gewijzigd.

Uiteindelijk moet het gezond verstand worden gebruikt, zodat met het juiste kennisniveau de juiste beslissing kan worden genomen.Door een optimaal kwaliteitscontroleproces te ontwikkelen, kunnen onnodige kosten, geschillen en tegenbeschuldigingen later worden vermeden als er zich problemen voordoen.