đăng: 2024-08-07 Nguồn: Site
Kiểm soát chất lượng là một khía cạnh quan trọng của quy trình phủ phù hợp và là chìa khóa để hoàn thành thành công hoạt động này.Bài viết này thảo luận về các tiêu chuẩn dành cho lớp phủ phù hợp, ý nghĩa của các quy định, khả năng của công nghệ tự động mới trong việc áp dụng kiểm soát chất lượng cho lớp phủ phù hợp và các yếu tố phải được xem xét để đảm bảo kiểm soát đáng tin cậy.
Lớp phủ phù hợp là các lớp polymer mỏng, trong suốt được phủ lên bề mặt của cụm mạch in để bảo vệ chúng khỏi các yếu tố bên ngoài.Từ 'conformal' có nguồn gốc từ tiếng Latin conformis - 'tương tự', 'giống', nghĩa là nó quyết định khả năng của lớp phủ trong việc tái tạo hình dạng của cụm mạch in được bảo vệ.
Ngày nay, tiêu chuẩn quốc tế chính được hầu hết các công ty trên thế giới sử dụng trong lĩnh vực lớp phủ bảo giác là Tiêu chuẩn IPC-A-610 về khả năng chấp nhận của các bộ phận điện tử, phiên bản hiện tại (IPC-A-610E) có thể được đặt hàng từ IPC.Có các tiêu chuẩn khác, bao gồm cả quy định của công ty, nhưng bài viết này tập trung vào A610 để giúp xác định nhu cầu kiểm soát chất lượng của các ứng dụng lớp phủ phù hợp.
Phạm vi vấn đề của IPC-A-610
IPC-A-610 nên được nghiên cứu từng phần.Điều này sẽ giúp hiểu được cả nhu cầu của người vận hành và yêu cầu của chính quy trình phủ phù hợp.Tiêu chuẩn bao gồm ba phần: Thông tin chung, Độ phủ lớp phủ và Độ dày lớp phủ
IPC-A-610 tuyên bố rằng lớp phủ phù hợp nói chung phải rõ ràng, đồng nhất về màu sắc và tính nhất quán, đồng thời phải bao phủ đồng đều bảng mạch in và các thành phần của nó.Mức độ bảo hiểm phụ thuộc vào phương pháp ứng dụng.
Ở đây có rất nhiều chỗ để giải thích, điều này có thể dẫn đến vấn đề nếu hiểu sai.Điều đáng chú ý là mỗi công nghệ ứng dụng lớp phủ phù hợp – có thể là ứng dụng bằng chổi, ứng dụng robot chọn lọc có van không có khí hoặc phun khí dung – đều có những đặc điểm riêng.Tất cả chúng đều tạo ra mức độ hoàn thiện khác nhau, mức độ hoàn thiện này còn khác nhau tùy thuộc vào cách tổ chức quy trình công nghệ, tính cách của người vận hành và các điều kiện của môi trường sản xuất.
Các thuật ngữ 'tính đồng nhất' và 'tính đồng nhất' được sử dụng trong nội dung của tiêu chuẩn đang được quan tâm.Bản thân chúng khá mơ hồ nhưng phải được hiểu trong bối cảnh các yêu cầu về độ hoàn chỉnh và độ dày của lớp phủ được thảo luận dưới đây.Nếu không có bối cảnh như vậy, những thuật ngữ này cuối cùng sẽ làm sáng tỏ rất ít.
Hơn nữa, nếu lớp phủ trong suốt, câu hỏi đặt ra là liệu lớp phủ màu có được chấp nhận hay không.Điều này cần được thảo luận với khách hàng và ảnh hưởng của sắc tố đến hiệu suất của lớp phủ phù hợp được đánh giá.
Hầu hết các lớp phủ phù hợp hiện nay đều chứa các chất phụ gia phát quang phát sáng dưới tia cực tím (UV).Điều này giúp việc kiểm soát chất lượng của ứng dụng lớp phủ trở nên dễ dàng hơn.Tuy nhiên, một số khuyết tật không thể nhìn thấy dưới ánh sáng tia cực tím và có thể cần kiểm soát dưới ánh sáng tự nhiên (trắng).Một số lớp phủ về bản chất không có đủ khả năng phát quang UV, chẳng hạn như nhiều lớp phủ organosilicon.Điều này có thể làm phức tạp việc kiểm soát.
Điều quan trọng không kém là liệu lớp phủ hay chất cản quang có khả năng phát xạ phát quang riêng có cường độ tương đương với sự phát xạ của lớp phủ hay không: một số lớp phủ phù hợp được cố tình làm cho không phát quang dưới ánh sáng cực tím, vì trong điều kiện vận hành, chất phụ gia phát quang được sử dụng có ảnh hưởng xấu đến lớp phủ và bảng mạch in.
Về phạm vi áp dụng, tiêu chuẩn đặt ra các mục tiêu chất lượng cho lớp phủ hoàn thiện và các mức chất lượng khác nhau – loại 1, 2 và 3. Các mục tiêu bao gồm:
Sự vắng mặt của các khu vực mất độ bám dính;
Không có khoảng trống hoặc bong bóng;
Không có hiện tượng đọng nước, bong tróc cục bộ, xù xì, nếp nhăn, vết nứt, gợn sóng, các khuyết tật như 'mắt cá' và 'vỏ cam';
Sự vắng mặt của tạp chất nước ngoài;
Không bị đổi màu hoặc mất độ trong suốt;
Cấu trúc đồng nhất và bảo dưỡng hoàn chỉnh.
Nhiều công nghệ phủ, các loại bảng mạch in và vật liệu không cho phép đạt được tất cả các chỉ tiêu mục tiêu nêu trên trong thực tế.Việc đạt được chúng một cách có hệ thống nhìn chung sẽ cực kỳ tốn kém cả về mặt tài chính và đầu tư cũng như về thời gian và công sức dành cho việc kiểm soát quá trình.
Chúng ta hãy chú ý đến một chỉ báo mục tiêu như không có bong bóng.Ngay cả khi bạn nhìn vào bảng mạch in bằng mắt thường, thường không thể tìm thấy mẫu không có bong bóng ở nơi này hay nơi khác, trừ khi đáp ứng các điều kiện sau:
Quá trình phủ phù hợp được kiểm soát hoàn toàn;
Vật liệu phủ phù hợp được chọn để đạt được kết quả này;
Điều kiện quy trình được tối ưu hóa hoàn toàn;
Người vận hành được đào tạo chuyên sâu về nguyên nhân gây ra bong bóng và có thể kiểm soát quá trình đó một cách phù hợp;
Không có thay đổi nào xảy ra trong lớp phủ PCB, quy trình lắp ráp, các thành phần hoặc lớp phủ phù hợp có thể gây ra phản ứng bất lợi.
May mắn thay, việc đạt được những mục tiêu này, mặc dù đáng mong muốn, lại không cần thiết đối với hầu hết các công ty – nếu không, lớp phủ phù hợp sẽ là lĩnh vực độc quyền của một số ít chuyên gia và là một nhiệm vụ bất khả thi đối với nhiều người.IPC hỗ trợ vấn đề này bằng cách đưa ra các tiêu chí chất lượng riêng cho các mục tiêu sau:
Lớp phủ được xử lý hoàn toàn và có cấu trúc đồng nhất;
Lớp phủ chỉ được áp dụng cho những khu vực cần thiết;
Độ bám dính của lớp phủ gần các khu vực bị che phủ;
Không có cầu nối giữa các miếng đệm liền kề hoặc bề mặt dẫn điện do:
-- Mất độ bám dính,
-- Khoảng trống hoặc bong bóng,
-- Làm ướt,
-- Nứt,
-- Sự gợn sóng,
-- Mắt cá hoặc da cá mập;
Các tạp chất bên ngoài không vi phạm các yêu cầu về khoảng cách cách điện tối thiểu giữa các bộ phận, miếng tiếp xúc hoặc bề mặt dẫn điện;
Lớp phủ mỏng nhưng vẫn chạm tới các cạnh của linh kiện, thiết bị.
Tất cả điều này có vẻ hợp lý cho đến khi bạn xem xét kỹ hơn những gì IPC đang đề xuất đạt được với quy trình phủ phù hợp của nó.Bạn có thể thấy rằng quy trình bạn đang sử dụng hoặc quy trình mà khách hàng của bạn yêu cầu không rõ ràng như lần đầu tiên xuất hiện.
Đầu tiên, hãy xem xét yêu cầu phủ một lớp mỏng lên các cạnh của linh kiện và thiết bị.Yêu cầu này cực kỳ khó, nếu không nói là không thể đáp ứng được khi sử dụng hầu hết các quy trình phủ tiêu chuẩn.Rất khó để xác định xem các cạnh sắc có được phủ trong quá trình kiểm soát chất lượng thông thường hay không.Nếu khách hàng nói rằng đây là yêu cầu của họ, điều quan trọng là phải xem xét điều này một cách cẩn thận.
Bây giờ chúng ta chuyển sang yêu cầu không có tất cả các khuyết tật trên, cũng như cầu nối giữa các phần dẫn điện liền kề.Điều này có nghĩa là người vận hành phải kiểm tra khe hở giữa tất cả các phần tử dẫn điện trên bảng mạch in với các bộ phận được gắn trên đó và đảm bảo rằng không có khuyết tật nào, chẳng hạn như bong bóng, vi phạm tiêu chí chất lượng này.Nhiệm vụ như vậy không chỉ đòi hỏi trình độ chuyên môn cao nhất mà còn tiêu tốn rất nhiều thời gian và trong sản xuất quy mô lớn, sự hiện diện của cả một đội quân chuyên gia kiểm soát chất lượng.
Trước khi bạn đồng ý với khách hàng hoặc kỹ sư thiết kế của riêng bạn về tất cả các tiêu chí chất lượng, hãy hiểu chi tiết chính xác những gì bạn đồng ý.
Khu vực cuối cùng được IPC-A-610 giải quyết là độ dày lớp phủ phù hợp.Bảng tiêu chuẩn đặt ra phạm vi độ dày màng khô có thể chấp nhận được cho các vật liệu polyme khác nhau, chẳng hạn như lớp phủ bảo giác acrylic, từ 0,03 mm đến 0,13 mm hoặc 30 µm đến 130 µm.Đây là phạm vi rộng cho ứng dụng lớp phủ phù hợp nếu quy trình được thực hiện đúng cách.Bạn cũng có thể dễ dàng vượt quá những giới hạn này nếu không nhận thức được các vấn đề cơ bản.Điều quan trọng là phải hiểu các nguyên tắc của quy trình phủ phù hợp đang được sử dụng và khả năng của vật liệu.
Ví dụ: nếu một cơ sở có hệ thống tự động hệ thống sơn nhúng, có thể khó đạt được một màng khô bằng lớp phủ acrylic hoặc polyurethane gốc dung môi dày hơn 30 micron và tránh được tất cả các khuyết tật được liệt kê trong tiêu chí chất lượng.Lớp phủ thường sẽ mỏng hơn và có thể không đủ dày để đáp ứng các tiêu chí.
Hơn nữa, có mối quan hệ trực tiếp giữa số lượng bong bóng trong màng phủ khô và độ dày của màng phủ ướt được áp dụng trong một lần sơn.Điều này rất dễ nhận ra: nếu bạn thoa một lớp quá dày trong một lần, thì phần bề mặt của nó sẽ cứng lại (khô) trước khi bong bóng có thể nổi lên từ độ dày và chúng sẽ đọng lại bên trong.Áp dụng lớp phủ mỏng là điều kiện quan trọng nhất để loại bỏ sự xuất hiện của bong bóng.Tuy nhiên, robot phủ chọn lọc thường hoạt động ở chế độ một lần.Vì vậy, cần phải tìm sự thỏa hiệp và điều chỉnh quy trình công nghệ ứng dụng lớp phủ sao cho đạt được kết quả tối ưu.
Việc yêu cầu một lớp phủ đồng nhất và một ứng dụng đồng nhất thực sự có ý nghĩa gì?Nó có nghĩa là 'đồng đều' trong phạm vi 30–130 µm phải không?Chúng ta có cần cẩn thận khi phủ một lớp mỏng lên các cạnh sắc nơi lớp phủ có xu hướng lan rộng không?Cuối cùng, như đã lưu ý trong tiêu chuẩn, nếu lớp phủ tích tụ bên dưới thiết bị thì rất dễ vượt quá giới hạn độ dày cho phép là 130 µm ở một số khu vực nhất định.Thật không may, trái với lẽ thường, nhiều hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn và nên tránh lớp phủ quá dày vì lớp phủ quá dày có xu hướng bị nứt về lâu dài.
Như đã lưu ý, để đáp ứng các tiêu chí chất lượng nêu trên, cần phải kiểm tra kỹ lưỡng toàn bộ PCB.Đây là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn do các yếu tố như mỏi mắt, mất tập trung và năng suất hạn chế.Việc kiểm soát chất lượng lớp phủ phù hợp có thể được tự động hóa không?
Có thể, nhưng với một số hạn chế và hạn chế.
Chúng ta hãy xem xét các hệ thống phủ phù hợp tự động hiện có trên thị trường.Chúng bao gồm một số hệ thống công nghệ cao với máy ảnh và máy quét xuất sắc, phần mềm xuất sắc và chất lượng kiểm soát quy trình cao nhất.Chúng có thể xử lý hàng loạt sản phẩm hoặc được tích hợp vào dây chuyền sản xuất và dường như thu hẹp khoảng cách công nghệ hiện có.
Các camera được gắn trên hệ thống ba hoặc bốn trục.Mỗi camera phải loại bỏ hiện tượng biến dạng thị sai khi kiểm tra các bảng mạch in lớn, nơi sẽ có các vùng ẩn dọc theo các cạnh của linh kiện.Các hệ thống dựa trên máy quét gặp phải tình trạng biến dạng thị sai tương tự và hiện nay đã có các hệ thống quét loại bỏ thị sai.
Tuy nhiên, tất cả các hệ thống này đều có một nhược điểm: chúng có thể kiểm tra từng inch của PCB từ mọi góc độ mà vẫn bỏ sót các khu vực có vấn đề.Nhưng đó thường không phải là yếu tố quyết định trong việc kiểm soát chất lượng lớp phủ phù hợp tự động.Hệ thống kiểm tra quang học tự động (AOI) nêu bật khó khăn trong việc đáp ứng tiêu chí chất lượng của IPC trong các quy trình phủ phù hợp tiêu chuẩn.Các hệ thống này hiển thị các khiếm khuyết bên trong lớp phủ PCB và 'nhìn thấy' nhiều hơn bất kỳ người vận hành nào có thể.
Đối với người dùng hệ thống, điều này có vẻ giống như một cách mở hộp Pandora, vì giờ đây anh ta có cả một dòng bảng mạch in với các khuyết tật trên toàn bộ bề mặt của chúng.Nếu trường hợp này xảy ra và hệ thống kiểm tra quang học tự động được thiết lập để kiểm tra các bảng mạch in theo các quy tắc này thì sau một thời gian ngắn dây chuyền sản xuất sẽ dừng lại.Nguyên nhân là do hệ thống kiểm tra hay quy trình phủ phù hợp?Trách nhiệm nên nằm ở đâu?
Câu trả lời rất đơn giản: hầu hết các quy trình công nghệ không cung cấp mức chất lượng theo yêu cầu của tiêu chuẩn IPC.Hệ thống kiểm tra quang học tự động xác định rõ ràng tất cả các khuyết tật (trong chừng mực các yếu tố cơ học và quang học cho phép).Hơn nữa, họ nhìn thấy những khuyết điểm hiện có rõ ràng hơn bằng mắt thường.
Cần phải thực hiện một quy trình lặp đi lặp lại để phát triển một giải pháp tối ưu.
1. xác định những khiếm khuyết nào (tiêu chí chất lượng) có thể chấp nhận được và xác định chúng.
2. Xác định mức độ kiểm soát nào có thể đạt được trong quy trình phủ phù hợp hiện tại và quy trình phủ mới và những khiếm khuyết nào có thể được tạo ra bởi cả hai quy trình
3. Nếu hệ thống cho phép đáp ứng các tiêu chí thì tất cả các bên sẽ hài lòng.Nếu không, các tiêu chí hoặc quy trình nên được thay đổi.
Cuối cùng, nên sử dụng ý thức chung và sau đó với mức độ hiểu biết phù hợp, bạn có thể đưa ra quyết định đúng đắn.Bằng cách phát triển quy trình kiểm soát chất lượng tối ưu, có thể tránh được những chi phí không cần thiết, tranh chấp và cáo buộc ngược lại sau này khi có vấn đề phát sinh.