Analisi dettagliata del processo di rivestimento anti-vernice e delle tecnologie chiave del PCBA con patch SMT e THT a foro passante!
Man mano che le dimensioni dei componenti PCBA diventano sempre più ridotte, la densità aumenta sempre di più; anche l'altezza di supporto tra i dispositivi (la distanza tra PCB e altezza da terra) si riduce sempre di più, e aumenta anche l'influenza dei fattori ambientali sui PCBA. Pertanto, imponiamo requisiti più elevati per l'affidabilità dei PCBA dei prodotti elettronici.
1. Fattori ambientali e loro impatto
Fattori ambientali comuni come umidità, polvere, nebbia salina, muffa, ecc., possono causare vari problemi di guasto del PCBA
Umidità
Quasi tutti i componenti elettronici PCB esposti all'ambiente esterno sono a rischio di corrosione, e tra questi l'acqua è il mezzo più importante. Le molecole d'acqua sono sufficientemente piccole da penetrare la fessura molecolare di alcuni materiali polimerici e penetrare all'interno o raggiungere il metallo sottostante attraverso il foro del rivestimento, causando corrosione. Quando l'atmosfera raggiunge una certa umidità, può causare migrazione elettrochimica del PCB, correnti di dispersione e distorsione del segnale nei circuiti ad alta frequenza.
Vapore/umidità + contaminanti ionici (sali, agenti attivi di flusso) = elettroliti conduttivi + tensione di stress = migrazione elettrochimica
Quando l'umidità relativa nell'atmosfera raggiunge l'80%, si forma una pellicola d'acqua con uno spessore di 5-20 molecole, e tutti i tipi di molecole possono muoversi liberamente. In presenza di carbonio, possono verificarsi reazioni elettrochimiche.
Quando l'umidità relativa raggiunge il 60%, lo strato superficiale dell'apparecchiatura formerà una pellicola d'acqua spessa 2-4 molecole d'acqua; quando si dissolvono degli inquinanti, si verificheranno delle reazioni chimiche;
Quando l'UR nell'atmosfera è < 20%, quasi tutti i fenomeni di corrosione cessano.
Pertanto, la resistenza all'umidità è un aspetto importante della protezione del prodotto.
Per i dispositivi elettronici, l'umidità si presenta in tre forme: pioggia, condensa e vapore acqueo. L'acqua è un elettrolita che dissolve grandi quantità di ioni corrosivi che corrodono i metalli. Quando la temperatura di una determinata parte dell'apparecchiatura è inferiore al "punto di rugiada" (temperatura), si formerà condensa sulla superficie: parti strutturali o PCBA.
Polvere
C'è polvere nell'atmosfera, e gli inquinanti ionici adsorbiti dalla polvere si depositano all'interno delle apparecchiature elettroniche e causano guasti. Questo è un problema comune con i guasti elettronici sul campo.
La polvere si divide in due tipi: la polvere grossolana è costituita da particelle irregolari con un diametro di 2,5~15 micron, generalmente non causa guasti, archi elettrici e altri problemi, ma compromette il contatto del connettore; la polvere fine è costituita da particelle irregolari con un diametro inferiore a 2,5 micron. La polvere fine ha una certa adesione al PCBA (rivestimento), che può essere rimossa solo con una spazzola antistatica.
Pericoli della polvere: a. A causa della polvere che si deposita sulla superficie del PCBA, si genera corrosione elettrochimica e aumenta il tasso di guasti; b. Polvere + calore umido + nebbia salina hanno causato i danni maggiori al PCBA e i guasti alle apparecchiature elettroniche sono stati più frequenti nell'industria chimica e nelle aree minerarie vicino alla costa, nel deserto (terreno salino-alcalino) e a sud del fiume Huaihe durante la stagione della muffa e delle piogge.
Per questo motivo la protezione dalla polvere è una parte importante del prodotto.
nebbia salina
La formazione di nebbia salina:La nebbia salina è causata da fattori naturali come le onde oceaniche, le maree, la pressione della circolazione atmosferica (monsone), l'irraggiamento solare e così via. Si sposta verso l'entroterra con il vento e la sua concentrazione diminuisce con la distanza dalla costa. Di solito, la concentrazione di nebbia salina è pari all'1% della costa a 1 km dalla costa (ma può raggiungere distanze maggiori durante i tifoni).
La nocività della nebbia salina:a. danneggiare il rivestimento delle parti strutturali metalliche; b. L'accelerazione della velocità di corrosione elettrochimica porta alla frattura dei fili metallici e al guasto dei componenti.
Fonti simili di corrosione:a. Il sudore delle mani contiene sale, urea, acido lattico e altre sostanze chimiche, che hanno lo stesso effetto corrosivo sulle apparecchiature elettroniche della nebbia salina. Pertanto, è necessario indossare i guanti durante il montaggio o l'uso e non toccare il rivestimento a mani nude; b. Il flusso contiene alogeni e acidi, che devono essere puliti e la cui concentrazione residua deve essere controllata.
Pertanto, la prevenzione della nebbia salina è una parte importante della protezione dei prodotti.
Muffa
La muffa, nome comune per i funghi filamentosi, significa "funghi ammuffiti". Tende a formare un micelio rigoglioso, ma non produce grandi corpi fruttiferi come i funghi. In luoghi umidi e caldi, molti esemplari sviluppano a occhio nudo colonie lanuginose, fioccose o a forma di ragnatela, ovvero muffa.
FIG. 5: Fenomeno della muffa PCB
Danni della muffa: a. La fagocitosi e la propagazione della muffa causano il declino, il danneggiamento e il cedimento dell'isolamento dei materiali organici; b. I metaboliti della muffa sono acidi organici, che influenzano l'isolamento e la resistenza elettrica e producono un arco elettrico.
Per questo motivo, l'antimuffa è una parte importante dei prodotti protettivi.
Considerando gli aspetti sopracitati, l'affidabilità del prodotto deve essere garantita al meglio, deve essere isolato il meno possibile dall'ambiente esterno, per questo motivo viene introdotto il processo di rivestimento della forma.
Rivestimento PCB dopo processo di rivestimento, sotto l'effetto di luce della lampada viola, il rivestimento originale può essere così bello!
Tre rivestimenti anti-verniceSi riferisce al rivestimento di un sottile strato isolante protettivo sulla superficie del PCB. È il metodo di rivestimento post-saldatura più comunemente utilizzato al momento, a volte chiamato rivestimento superficiale e rivestimento conforme (nome inglese: coating, conformal coating). Isola i componenti elettronici sensibili dagli ambienti ostili, può migliorare notevolmente la sicurezza e l'affidabilità dei prodotti elettronici e prolungarne la durata. Il rivestimento anti-verniciatura può proteggere i circuiti/componenti da fattori ambientali come umidità, inquinanti, corrosione, stress, urti, vibrazioni meccaniche e cicli termici, migliorando al contempo la resistenza meccanica e le caratteristiche di isolamento del prodotto.
Dopo il processo di rivestimento del PCB, si forma una pellicola protettiva trasparente sulla superficie, in grado di prevenire efficacemente l'infiltrazione di acqua e umidità, evitando perdite e cortocircuiti.
2. Punti principali del processo di rivestimento
Secondo i requisiti dell'IPC-A-610E (Electronic Assembly Testing Standard), ciò si riflette principalmente nei seguenti aspetti:
Regione
1. Aree che non possono essere rivestite:
Aree che richiedono collegamenti elettrici, come piazzole dorate, dita dorate, fori passanti in metallo, fori di prova;
Batterie e riparatori di batterie;
Connettore;
Fusibile e involucro;
Dispositivo di dissipazione del calore;
Filo di collegamento;
La lente di un dispositivo ottico;
Potenziometro;
Sensore;
Nessun interruttore sigillato;
Altre aree in cui il rivestimento potrebbe influire sulle prestazioni o sul funzionamento.
2. Aree che devono essere rivestite: tutti i giunti di saldatura, i pin, i componenti e i conduttori.
3. Aree opzionali
Spessore
Lo spessore viene misurato su una superficie piana, libera e polimerizzata del componente del circuito stampato o su una piastra fissata che viene sottoposta al processo insieme al componente. Le schede fissate possono essere dello stesso materiale delle schede stampate o di altri materiali non porosi, come metallo o vetro. La misurazione dello spessore del film umido può anche essere utilizzata come metodo opzionale per la misurazione dello spessore del rivestimento, a condizione che esista una relazione di conversione documentata tra lo spessore del film umido e quello secco.
Tabella 1: Gamma di spessori standard per ogni tipo di materiale di rivestimento
Metodo di prova dello spessore:
1. Strumento di misurazione dello spessore del film secco: un micrometro (IPC-CC-830B); b Misuratore dello spessore del film secco (base in ferro)
Figura 9. Apparecchio micrometrico per film secco
2. Misurazione dello spessore del film umido: lo spessore del film umido può essere ottenuto mediante uno strumento di misurazione dello spessore del film umido e quindi calcolato in base alla proporzione del contenuto solido della colla
Spessore del film secco
Nella FIG. 10, lo spessore del film umido è stato ottenuto dal misuratore dello spessore del film umido, quindi è stato calcolato lo spessore del film secco
Risoluzione dei bordi
Definizione: In circostanze normali, lo spruzzo della valvola di spruzzatura fuori dal bordo della linea non sarà molto dritto, e ci sarà sempre una certa sbavatura. Definiamo la larghezza della sbavatura come la risoluzione del bordo. Come mostrato di seguito, la dimensione di d è il valore della risoluzione del bordo.
Nota: la risoluzione del bordo è sicuramente più piccola, meglio è, ma le diverse esigenze dei clienti non sono le stesse, quindi la risoluzione specifica del bordo rivestito deve soddisfare le esigenze del cliente.
Figura 11: Confronto della risoluzione dei bordi
Uniformità
La colla deve avere uno spessore uniforme e una pellicola liscia e trasparente ricoperta dal prodotto; l'enfasi è posta sull'uniformità della colla ricoperta dal prodotto sopra l'area, quindi deve avere lo stesso spessore, non ci sono problemi di processo: crepe, stratificazione, linee arancioni, inquinamento, fenomeni capillari, bolle.
Figura 12: Effetto di rivestimento della macchina di rivestimento automatica serie AC assiale, l'uniformità è molto costante
3. La realizzazione del processo di rivestimento
Processo di rivestimento
1 Preparare
Preparare i prodotti, la colla e gli altri articoli necessari;
Determinare la posizione della protezione locale;
Determinare i dettagli chiave del processo
2: Lavare
Dovrebbe essere pulito nel più breve tempo possibile dopo la saldatura, per evitare che lo sporco della saldatura sia difficile da pulire;
Determinare se l'inquinante principale è polare o non polare, per scegliere l'agente detergente appropriato;
Se si utilizza un detergente alcolico, è necessario prestare attenzione alle questioni di sicurezza: devono essere garantite buone norme di ventilazione e di raffreddamento e di asciugatura dopo il lavaggio, per evitare la volatilizzazione del solvente residuo causata dall'esplosione nel forno;
Pulizia con acqua, con liquido detergente alcalino (emulsione) per lavare il flusso, quindi risciacquare con acqua pura per pulire il liquido detergente, per soddisfare gli standard di pulizia;
3. Protezione mascherante (se non viene utilizzata alcuna apparecchiatura di rivestimento selettivo), ovvero maschera;
Si dovrebbe scegliere una pellicola non adesiva che non trasferirà il nastro di carta;
Per la protezione dei circuiti integrati si dovrebbe utilizzare del nastro di carta antistatico;
Secondo i requisiti dei disegni per alcuni dispositivi per la protezione dello schermo;
4. Deumidificare
Dopo la pulizia, il PCBA schermato (componente) deve essere pre-asciugato e deumidificato prima del rivestimento;
Determinare la temperatura/tempo di pre-essiccazione in base alla temperatura consentita dal PCBA (componente);
Il PCBA (componente) può essere autorizzato a determinare la temperatura/tempo del tavolo di pre-essiccazione
5 Cappotto
Il processo di rivestimento della forma dipende dai requisiti di protezione del PCBA, dalle attrezzature di processo esistenti e dalle riserve tecniche esistenti, che solitamente vengono ottenute nei seguenti modi:
a. Spazzolare a mano
Figura 13: Metodo di spazzolatura manuale
Il rivestimento a pennello è il processo più ampiamente applicabile, adatto alla produzione di piccoli lotti, con una struttura PCBA complessa e densa, che deve soddisfare i requisiti di protezione di prodotti aggressivi. Poiché il rivestimento a pennello può essere controllato liberamente, le parti non verniciabili non vengono contaminate;
La verniciatura a pennello consuma meno materiale, adatta al prezzo più elevato della vernice bicomponente;
Il processo di verniciatura richiede elevati requisiti per l'operatore. Prima della costruzione, è necessario studiare attentamente i disegni e i requisiti di rivestimento, riconoscere i nomi dei componenti del PCBA e contrassegnare con segni evidenti le parti che non possono essere verniciate;
Per evitare contaminazioni, agli operatori non è consentito toccare con le mani il plug-in stampato;
b.Immergere a mano
Figura 14: Metodo di rivestimento a immersione manuale
Il processo di rivestimento a immersione offre i migliori risultati. È possibile applicare un rivestimento uniforme e continuo a qualsiasi parte del PCBA. Il processo di rivestimento a immersione non è adatto a PCB con condensatori regolabili, nuclei magnetici con regolazione fine, potenziometri, nuclei magnetici a tazza e alcune parti con scarsa tenuta.
Parametri chiave del processo di rivestimento a immersione:
Regolare la viscosità appropriata;
Controllare la velocità di sollevamento del PCBA per evitare la formazione di bolle. Solitamente non più di 1 metro al secondo;
c. Spruzzatura
La spruzzatura è il metodo di processo più ampiamente utilizzato e di facile accettazione, suddiviso nelle due categorie seguenti:
① Spruzzatura manuale
Figura 15: Metodo di spruzzatura manuale
Adatto per pezzi più complessi, è difficile fare affidamento su apparecchiature di automazione in situazioni di produzione di massa, adatto anche per la varietà della linea di prodotti ma in situazioni meno complesse, può essere spruzzato in una posizione più speciale.
Nota per la spruzzatura manuale: la nebbia di vernice può inquinare alcuni dispositivi, come i connettori PCB, lo zoccolo del circuito integrato, alcuni contatti sensibili e alcune parti di messa a terra. È necessario prestare attenzione a queste parti per garantire l'affidabilità della protezione del riparo. Un altro punto importante è che l'operatore non tocchi mai la spina stampata con le mani per evitare la contaminazione della superficie di contatto della spina.
② Spruzzatura automatica
Di solito si riferisce alla spruzzatura automatica con apparecchiature di rivestimento selettivo. Adatto alla produzione di massa, offre buona uniformità, elevata precisione e basso inquinamento ambientale. Con l'ammodernamento dell'industria, l'aumento dei costi di manodopera e i severi requisiti di tutela ambientale, le apparecchiature di spruzzatura automatica stanno gradualmente sostituendo altri metodi di rivestimento.
Con i crescenti requisiti di automazione dell'Industria 4.0, l'attenzione del settore si è spostata dalla fornitura di attrezzature di rivestimento adeguate alla risoluzione del problema dell'intero processo di rivestimento. Macchina di rivestimento selettiva automatica: rivestimento accurato e senza sprechi di materiale, adatta a grandi quantità di rivestimento, particolarmente adatta per grandi quantità di tre rivestimenti anti-verniciatura.
Confronto dimacchina di rivestimento automaticaEprocesso di rivestimento tradizionale
Rivestimento di vernice tradizionale a tre prove PCBA:
1) Rivestimento a pennello: ci sono bolle, onde, rimozione dei peli con la spazzola;
2) Scrittura: troppo lenta, la precisione non può essere controllata;
3) Immergere l'intero pezzo: troppo spreco di vernice, bassa velocità;
4) Spruzzatura con pistola a spruzzo: per proteggere l'apparecchio, deriva eccessiva
Rivestimento della macchina di rivestimento:
1) La quantità di vernice spray, la posizione e l'area di verniciatura sono impostate con precisione e non è necessario aggiungere personale per pulire la tavola dopo la verniciatura.
2) Alcuni componenti plug-in con grande spaziatura dal bordo della piastra possono essere verniciati direttamente senza installare l'apparecchio, risparmiando così il personale addetto all'installazione della piastra.
3) Nessuna volatilizzazione del gas, per garantire un ambiente operativo pulito.
4) Non è necessario che il substrato utilizzi dispositivi di fissaggio per coprire la pellicola di carbonio, eliminando così la possibilità di collisione.
5) Tre spessori uniformi del rivestimento anti-vernice migliorano notevolmente l'efficienza produttiva e la qualità del prodotto, evitando anche sprechi di vernice.
La macchina automatica per il rivestimento anti-verniciatura PCBA è specificamente progettata per la spruzzatura di apparecchiature intelligenti per la spruzzatura anti-verniciatura. Poiché il materiale da spruzzare e il liquido di spruzzatura applicato sono diversi, anche la macchina di rivestimento nella selezione dei componenti dell'apparecchiatura è diversa. La macchina per il rivestimento anti-verniciatura adotta il più recente programma di controllo computerizzato, può realizzare un collegamento a tre assi e, allo stesso tempo, è dotata di un sistema di posizionamento e tracciamento con telecamera, in grado di controllare con precisione l'area di spruzzatura.
La macchina per rivestimento anti-vernice a tre strati, nota anche come macchina per colla anti-vernice a tre strati, macchina per colla spray anti-vernice a tre strati, macchina per spray a olio anti-vernice a tre strati, è specificatamente per il controllo dei fluidi, sulla superficie del PCB ricoperta da uno strato di anti-vernice a tre strati, come il metodo di impregnazione, spruzzatura o rivestimento a centrifuga sulla superficie del PCB ricoperta da uno strato di fotoresist.
Come risolvere la nuova era della domanda di rivestimenti anti-verniciatura è diventato un problema urgente da risolvere nel settore. Le apparecchiature di rivestimento automatico, rappresentate dalle macchine di rivestimento selettivo di precisione, introducono un nuovo modo di operare.rivestimento accurato e senza spreco di materiali, il più adatto per un gran numero di tre rivestimenti anti-vernice.
