Контролът на качеството е критичен аспект от процеса на конформно покритие и е ключов за успешното завършване на тази операция.Тази статия обсъжда стандартите за конформни покрития, значението на техните разпоредби, способността на новите автоматизирани технологични средства да прилагат контрол на качеството на конформни покрития и факторите, които трябва да се вземат предвид, за да се осигури надежден контрол.
Конформните покрития са тънки, прозрачни полимерни слоеве, които се нанасят върху повърхностите на модулите с печатни платки, за да ги предпазят от външни фактори.Думата 'конформен' произлиза от латинското conformis - 'подобен', 'наподобяващ', т.е. определя способността на покритието да възпроизвежда формата на защитената печатна платка.
Стандарти за конформно покритие:
Днес основният международен стандарт, използван от повечето компании по света в областта на конформното покритие, е стандартът IPC-A-610 за приемливост на електронни модули, чиято текуща версия (IPC-A-610E) може да бъде поръчана от IPC.Има и други стандарти, включително фирмени разпоредби, но тази статия се фокусира върху A610, за да помогне при определянето на нуждите от контрол на качеството на приложенията за конформно покритие.
Обхват на проблемите, обхванати от IPC-A-610
IPC-A-610 трябва да се изучава раздел по раздел.Това ще помогне да се разберат както нуждите на оператора, така и изискванията на самия процес на конформно покритие.Стандартът се състои от три раздела: Обща информация, Покритие на покритието и Дебелина на покритието
Обща информация за конформните покрития:
IPC-A-610 заявява, че конформните покрития обикновено трябва да бъдат ясни и еднакви по цвят и консистенция и трябва да покриват равномерно печатната платка и нейните компоненти.Степента на покритие зависи от метода на приложение.
Тук има много място за тълкуване, което може да доведе до проблеми, ако бъде разбрано погрешно.Струва си да се отбележи, че всяка технология за нанасяне на конформно покритие – било то нанасяне с четка, селективно роботизирано нанасяне с безвъздушен клапан или аерозолно пръскане – има свои собствени характеристики.Всички те произвеждат различни нива на покритие, които допълнително варират в зависимост от организацията на технологичния процес, личността на оператора и условията на производствената среда.
Интерес представляват използваните в текста на стандарта термини 'хомогенност' и 'еднородност'.Сами по себе си те са доста двусмислени, но трябва да се разбират в контекста на изискванията за пълнота и дебелина на покритието, разгледани по-долу.Без такъв контекст тези термини в крайна сметка изясняват малко.
Освен това, ако покритието трябва да бъде прозрачно, възниква въпросът дали пигментираните покрития са приемливи.Това трябва да се обсъди с клиента и да се оцени ефектът на пигмента върху работата на конформното покритие.
Пълнота на покритието:
Повечето конформни покрития сега съдържат луминесцентни добавки, които светят под ултравиолетова (UV) светлина.Това улеснява контрола върху качеството на нанасяне на покритието.Някои дефекти обаче не се виждат на UV светлина и може да изискват контрол на естествена (бяла) светлина.Някои покрития нямат достатъчна UV луминесценция по природа, като много органосилициеви покрития.Това може да усложни контрола.
Също толкова важно е дали ламинатът или фоторезистът имат собствена луминисцентна емисия, сравнима по интензитет с емисията на покритието: някои конформни покрития умишлено са направени нелуминисцентни на ултравиолетова светлина, тъй като при работни условия използваната луминисцентна добавка има неблагоприятен ефект върху покритието и печатната платка.
По отношение на покритието стандартът определя цели за качество на крайното покритие и различни нива на качество – класове 1, 2 и 3. Целите включват следното:
Липса на зони със загуба на адхезия;
Липса на празнини или мехурчета;
Липса на овлажняване, локално лющене, шагрен, бръчки, пукнатини, вълнички, дефекти като 'рибешко око' и 'портокалова кора';
Липса на чужди включвания;
Без обезцветяване или загуба на прозрачност;
Пълно втвърдяване и хомогенна структура.
Много технологии за покритие, видове печатни платки и материали не позволяват постигането на всички горепосочени целеви показатели на практика.Систематичното им постигане като цяло ще бъде изключително скъпо както във финансово и инвестиционно отношение, така и като време и усилия, изразходвани за контрол на процеса.
Нека обърнем внимание на такъв целеви индикатор като липсата на мехурчета.Дори ако погледнете печатната платка с невъоръжено око, обикновено е невъзможно да намерите проба, която няма мехурчета на едно или друго място, освен ако не са изпълнени следните условия:
Процесът на конформно покритие е напълно контролиран;
За постигане на този резултат е избран правилният материал за покритие;
Условията на процеса са напълно оптимизирани;
Операторите са обстойно обучени за причините за мехурчетата и са в състояние да контролират процеса по съответния начин;
Не са настъпили промени в ламината на PCB, процеса на сглобяване, компонентите или конформното покритие, които биха могли да причинят нежелана реакция.
За щастие, постигането на тези цели, макар и желателно, не е необходимо за повечето компании – в противен случай конформното покритие би било изключителна област на няколко експерти и невъзможна задача за много.IPC помага в това отношение, като предлага свои собствени критерии за качество за тези цели:
Покритието е напълно втвърдено и структурно еднакво;
Покритието се нанася само върху местата, където е необходимо;
Адхезия на покритието в близост до маскирани зони;
Няма мостове между съседни подложки или проводими повърхности поради:
-- Загуба на адхезия,
-- Празнини или мехурчета,
-- Обезвлажняване,
-- Кракване,
-- вълнообразност,
-- Рибешки очи или кожа от акула;
Чуждите включвания не нарушават изискванията за минимална изолационна междина между компоненти, контактни площадки или проводими повърхности;
Покритието е тънко, но все пак достига до краищата на компонентите и устройствата.
Всичко това изглежда разумно, докато не погледнете по-отблизо какво IPC предлага да постигне със своя процес на конформно покритие.Може да откриете, че процесът, който използвате, или този, който вашият клиент иска, не е толкова очевиден, колкото изглежда на пръв поглед.
Първо, помислете за изискването за покритие на ръбовете на компонентите и устройствата с тънък слой.Това изискване е изключително трудно, ако не и невъзможно, да се изпълни с повечето стандартни процеси за нанасяне на покритие.Доста трудно е да се определи дали острите ръбове са покрити по време на нормален процес на контрол на качеството.Ако клиент заяви, че това е негово изискване, важно е да го разгледате внимателно.
Сега нека да преминем към изискването за липса на всички горепосочени дефекти, както и мостове между съседни проводими участъци.Това означава, че операторът трябва да провери празнините между всички проводими елементи на печатната платка с монтираните върху нея компоненти и да се увери, че няма дефекти, като мехурчета, които биха нарушили този критерий за качество.Подобна задача изисква не само най-високо ниво на квалификация, но и огромни времеви разходи, а в мащабно производство и наличието на цяла армия от специалисти по контрол на качеството.
Преди да се съгласите с клиента или собствения си дизайнер по всички критерии за качество, разберете подробно с какво точно се съгласявате.
Конформна дебелина на покритието:
Последната област, адресирана от IPC-A-610, е конформна дебелина на покритието.Таблицата на стандарта определя приемливи граници на дебелината на сухия филм за различни полимерни материали, като акрилни конформни покрития, вариращи от 0,03 mm до 0,13 mm или 30 µm до 130 µm.Това е широк диапазон за приложение на конформно покритие, ако процесът е правилно приложен.Освен това е лесно да надхвърлите тези ограничения, ако не сте наясно с основните проблеми.Ключът е да се разберат принципите на използвания процес на конформно покритие и възможностите на материала.
Например, ако обектът има автоматизиран система за нанасяне на покритие чрез потапяне, може да е трудно да се постигне сух филм от акрилно или полиуретаново покритие на основата на разтворител с дебелина над 30 микрона и да се избегнат всички дефекти, изброени в критериите за качество.Покритието обикновено ще бъде по-тънко и може да не е достатъчно дебело, за да изпълни критериите.
Освен това има пряка връзка между броя на мехурчетата в сухия покривен филм и дебелината на мокрия покривен филм, нанесен с едно преминаване.Това е лесно да се разбере: ако нанесете твърде дебел слой наведнъж, тогава повърхностната му част ще се втвърди (изсъхне), преди мехурчетата да изплуват от дебелината и те ще останат вътре.Нанасянето на покритието на тънки слоеве е най-важното условие за елиминиране на появата на мехурчета.Въпреки това, роботът за селективно покритие обикновено работи в режим на едно преминаване.Ето защо е необходимо да се намери компромис и да се коригира технологичният процес на нанасяне на покритието по такъв начин, че да се получат оптимални резултати.
Какво всъщност означава изискването за равномерно покритие и равномерно нанасяне?Означава ли „равномерно“ в диапазона 30–130 µm?Трябва ли да внимаваме да нанесем тънък слой върху остри ръбове, където покритието има тенденция да се разпространява?И накрая, както е отбелязано в стандарта, ако покритието се натрупа под устройството, лесно е да се превиши допустимата граница на дебелина от 130 µm в определени зони.За съжаление, противно на здравия разум, повече не винаги е по-добро и прекалено дебелите покрития трябва да се избягват, тъй като прекалено дебелите покрития са склонни да се напукат в дългосрочен план.
Технологични процеси за автоматичен контрол на качеството на нанасяне на конформно покритие:
Както беше отбелязано, за да се изпълнят критериите за качество, описани по-горе, е необходима цялостна проверка на цялата печатна платка.Това е изключително трудна задача поради фактори като умора на очите, разсейване и ограничена производителност.Може ли контролът на качеството на конформното покритие да бъде автоматизиран?
Възможно е, но с известни резерви и ограничения.
Нека да разгледаме автоматизираните конформни системи за нанасяне на покритие, налични на пазара.Те включват някои много високотехнологични системи с отлични камери и скенери, отличен софтуер и най-високо качество на контрол на процесите.Те могат да се справят със серийна обработка на продукти или да бъдат интегрирани в производствени линии и изглежда преодоляват съществуващата технологична празнина.
Камерите се монтират на три- или четириосни системи.Всяка камера трябва да елиминира паралаксното изкривяване при проверка на големи печатни платки, където ще има скрити зони по страните на компонентите.Системите, базирани на скенери, страдат от същото изкривяване на паралакса и сега има налични системи за сканиране, които елиминират паралакса.
Въпреки това, всички тези системи имат недостатък: те могат да изследват всеки инч от печатната платка от всеки ъгъл и все пак да пропуснат проблемните зони.Но това обикновено не е определящият фактор при автоматизирания контрол на качеството на конформното покритие.Системите за автоматизирана оптична инспекция (AOI) подчертават трудността при постигане на критериите за качество на IPC в рамките на стандартните процеси за конформно покритие.Тези системи показват дефекти в покритието на PCB и „виждат“ много повече, отколкото всеки оператор би могъл.
За потребителя на системата това може да изглежда като отваряне на кутията на Пандора, тъй като той вече разполага с цяла линия печатни платки с дефекти по цялата им повърхност.Ако случаят е такъв и автоматизираната система за оптична проверка е настроена да проверява печатните платки съгласно тези правила, след кратко време производствената линия ще спре.Системата за контрол ли е виновна или процесът на конформно покритие?Къде трябва да е вината?
Отговорът е прост: повечето технологични процеси не осигуряват нивото на качество, изисквано от стандартните критерии на IPC.Автоматизираните системи за оптичен контрол ясно идентифицират всички дефекти (доколкото механичните и оптичните фактори позволяват).Освен това те виждат съществуващите дефекти по-ясно от невъоръжено око.
Решение за конформно покритие:
Необходимо е да се приложи итеративен процес за разработване на оптимално решение.
1. установете кои дефекти (критерии за качество) са приемливи и ги дефинирайте.
2. Определете какво ниво на контрол е постижимо в рамките на съществуващия и новия процес на конформно покритие и какви дефекти могат да бъдат генерирани от двата процеса
3. Ако системата позволява изпълнението на критериите, всички страни ще бъдат удовлетворени.В противен случай критериите или процесът трябва да бъдат променени.
В крайна сметка трябва да се използва здрав разум и тогава с правилното ниво на познание може да се вземе правилното решение.Чрез разработването на оптимален процес за контрол на качеството, ненужните разходи, спорове и контраобвинения могат да бъдат избегнати по-късно, когато възникнат проблеми.
Български 
