Deutsch Anzahl Durchsuchen:0 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2024-08-07 Herkunft:Powered
Die Qualitätskontrolle ist ein entscheidender Aspekt des Schutzbeschichtungsprozesses und der Schlüssel zum erfolgreichen Abschluss dieses Vorgangs.In diesem Artikel werden die Standards für Schutzbeschichtungen, die Bedeutung ihrer Vorschriften, die Möglichkeiten neuer automatisierter Technologien zur Qualitätskontrolle von Schutzbeschichtungen und die Faktoren erörtert, die berücksichtigt werden müssen, um eine zuverlässige Kontrolle zu gewährleisten.
Schutzlacke sind dünne, transparente Polymerschichten, die auf die Oberflächen von Leiterplatten aufgetragen werden, um diese vor äußeren Einflüssen zu schützen.Das Wort „konform“ leitet sich vom lateinischen „conformis“ – „ähnlich“, „ähnlich“ ab, das heißt, es bestimmt die Fähigkeit der Beschichtung, die Form der geschützten Leiterplattenbaugruppe nachzubilden.
Heute ist der wichtigste internationale Standard, der von den meisten Unternehmen auf der ganzen Welt im Bereich der Schutzbeschichtung verwendet wird, der IPC-A-610-Standard für die Akzeptanz elektronischer Baugruppen. Die aktuelle Version (IPC-A-610E) kann bei IPC bestellt werden.Es gibt andere Standards, einschließlich Unternehmensvorschriften, aber dieser Artikel konzentriert sich auf A610, um dabei zu helfen, den Qualitätskontrollbedarf von Schutzbeschichtungsanwendungen zu bestimmen.
Umfang der von IPC-A-610 abgedeckten Probleme
IPC-A-610 sollte Abschnitt für Abschnitt studiert werden.Dies wird dazu beitragen, sowohl die Bedürfnisse des Bedieners als auch die Anforderungen des Schutzbeschichtungsprozesses selbst zu verstehen.Die Norm besteht aus drei Abschnitten: Allgemeine Informationen, Beschichtungsumfang und Beschichtungsdicke
IPC-A-610 besagt, dass Schutzlacke im Allgemeinen klar und einheitlich in Farbe und Konsistenz sein und die Leiterplatte und ihre Komponenten gleichmäßig bedecken sollten.Der Umfang der Deckung hängt von der Art der Anwendung ab.
Hier gibt es viel Interpretationsspielraum, der bei Missverständnissen zu Problemen führen kann.Es ist erwähnenswert, dass jede Technologie zum Auftragen von Schutzlacken – sei es Pinselauftrag, selektiver Roboterauftrag mit einem Airless-Ventil oder Aerosolspritzen – ihre eigenen Eigenschaften hat.Sie alle erzeugen unterschiedliche Endbearbeitungsgrade, die je nach Organisation des technologischen Prozesses, der Persönlichkeit des Bedieners und den Bedingungen der Produktionsumgebung weiter variieren.
Von Interesse sind die im Text der Norm verwendeten Begriffe „Homogenität“ und „Gleichmäßigkeit“.Sie sind an sich recht mehrdeutig, müssen aber im Zusammenhang mit den unten diskutierten Anforderungen an die Vollständigkeit und Dicke der Beschichtung verstanden werden.Ohne einen solchen Kontext erklären diese Begriffe letztlich wenig.
Soll die Beschichtung außerdem transparent sein, stellt sich die Frage, ob pigmentierte Beschichtungen akzeptabel sind.Dies sollte mit dem Kunden besprochen und die Wirkung des Pigments auf die Leistung der Schutzbeschichtung beurteilt werden.
Die meisten Schutzlacke enthalten heute lumineszierende Zusätze, die unter ultraviolettem (UV) Licht leuchten.Dies erleichtert die Kontrolle der Qualität des Beschichtungsauftrags.Einige Defekte sind jedoch im UV-Licht nicht sichtbar und müssen möglicherweise bei natürlichem (weißem) Licht kontrolliert werden.Einige Beschichtungen verfügen von Natur aus nicht über eine ausreichende UV-Lumineszenz, beispielsweise viele Organosiliciumbeschichtungen.Dies kann die Kontrolle erschweren.
Ebenso wichtig ist es, ob das Laminat oder der Fotolack über eine eigene Lumineszenzemission verfügt, deren Intensität mit der Emission der Beschichtung vergleichbar ist: Einige Schutzbeschichtungen werden bewusst im ultravioletten Licht nicht lumineszierend gemacht, da der verwendete Lumineszenzzusatz unter Betriebsbedingungen eine nachteilige Wirkung hat der Beschichtung und der Leiterplatte.
Hinsichtlich der Abdeckung legt die Norm Qualitätsziele für die Endbeschichtung und verschiedene Qualitätsstufen – Klassen 1, 2 und 3 – fest. Die Ziele umfassen Folgendes:
Fehlen von Bereichen mit Haftungsverlust;
Fehlen von Hohlräumen oder Blasen;
Fehlen von Entnetzung, lokaler Ablösung, Shagreen, Falten, Rissen, Wellen, Defekten wie „Fischauge“ und „Orangenhaut“;
Fehlen ausländischer Einschlüsse;
Keine Verfärbung oder Transparenzverlust;
Vollständige Aushärtung und homogene Struktur.
Viele Beschichtungstechnologien, Leiterplattentypen und Materialien erlauben es in der Praxis nicht, alle oben genannten Zielgrößen zu erreichen.Die systematische Umsetzung dieser Ziele wird in der Regel sowohl finanziell als auch investitionsmäßig und hinsichtlich des Zeit- und Arbeitsaufwands für die Prozesskontrolle äußerst kostspielig sein.
Achten wir auf einen solchen Zielindikator wie das Fehlen von Blasen.Selbst wenn man die Leiterplatte mit bloßem Auge betrachtet, ist es in der Regel unmöglich, eine Probe zu finden, die an der einen oder anderen Stelle keine Blasen aufweist, es sei denn, die folgenden Bedingungen sind erfüllt:
Der Schutzbeschichtungsprozess wird vollständig kontrolliert;
Um dieses Ergebnis zu erzielen, wird das richtige Beschichtungsmaterial ausgewählt;
Die Prozessbedingungen sind vollständig optimiert;
Die Bediener werden umfassend über die Ursachen von Blasen geschult und sind in der Lage, den Prozess entsprechend zu steuern.
Es sind keine Änderungen am PCB-Laminat, am Montageprozess, an den Komponenten oder an der Schutzbeschichtung aufgetreten, die eine nachteilige Reaktion hervorrufen könnten.
Glücklicherweise ist das Erreichen dieser Ziele für die meisten Unternehmen zwar wünschenswert, aber nicht notwendig – andernfalls wäre Schutzlackierung die ausschließliche Domäne einiger weniger Experten und für viele eine unmögliche Aufgabe.IPC hilft dabei, indem es eigene Qualitätskriterien für diese Ziele anbietet:
Die Beschichtung ist vollständig ausgehärtet und strukturell gleichmäßig;
Die Beschichtung wird nur dort aufgetragen, wo sie benötigt wird;
Haftung der Beschichtung in der Nähe abgedeckter Bereiche;
Keine Überbrückung zwischen benachbarten Pads oder leitenden Oberflächen aufgrund von:
-- Haftungsverlust,
-- Hohlräume oder Blasen,
-- Entnetzung,
-- Knacken,
-- Welligkeit,
-- Fischaugen oder Haifischhaut;
Fremdeinschlüsse verstoßen nicht gegen die Anforderungen an den Mindestisolationsabstand zwischen Bauteilen, Kontaktpads oder leitenden Oberflächen;
Die Beschichtung ist dünn, reicht aber dennoch bis an die Kanten von Bauteilen und Geräten.
Das alles erscheint vernünftig, bis man sich genauer anschaut, was IPC mit seinem Schutzbeschichtungsverfahren erreichen will.Möglicherweise stellen Sie fest, dass der Prozess, den Sie verwenden oder den Ihr Kunde verlangt, nicht so offensichtlich ist, wie es zunächst scheint.
Bedenken Sie zunächst die Anforderung, die Kanten von Bauteilen und Geräten mit einer dünnen Schicht zu beschichten.Diese Anforderung ist mit den meisten Standardbeschichtungsverfahren äußerst schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, zu erfüllen.Bei einer normalen Qualitätskontrolle lässt sich nur schwer feststellen, ob scharfe Kanten beschichtet sind.Wenn ein Kunde angibt, dass dies seine Anforderung ist, ist es wichtig, dies sorgfältig zu prüfen.
Kommen wir nun zur Anforderung, dass alle oben genannten Mängel sowie Brücken zwischen benachbarten leitenden Abschnitten fehlen dürfen.Das bedeutet, dass der Bediener die Lücken zwischen allen leitfähigen Elementen auf der Leiterplatte mit den darauf montierten Bauteilen untersuchen und sicherstellen muss, dass keine Mängel, wie z. B. Blasen, vorhanden sind, die gegen dieses Qualitätskriterium verstoßen würden.Eine solche Aufgabe erfordert nicht nur höchste Qualifikation, sondern auch einen enormen Zeitaufwand und bei Großserienfertigungen die Anwesenheit eines ganzen Heers von Qualitätskontrollspezialisten.
Bevor Sie sich mit dem Kunden oder Ihrem eigenen Konstrukteur auf alle Qualitätskriterien einigen, sollten Sie sich im Detail darüber im Klaren sein, worauf Sie sich genau einigen.
Der letzte von IPC-A-610 angesprochene Bereich ist die Dicke der Schutzbeschichtung.Die Tabelle der Norm legt akzeptable Trockenfilmdickenbereiche für verschiedene Polymermaterialien fest, wie z. B. konforme Acrylbeschichtungen, die von 0,03 mm bis 0,13 mm oder 30 µm bis 130 µm reichen.Dies ist ein weites Spektrum für eine Schutzlackanwendung, wenn das Verfahren ordnungsgemäß umgesetzt wird.Es ist auch leicht, diese Grenzwerte zu überschreiten, wenn Sie sich der zugrunde liegenden Probleme nicht bewusst sind.Der Schlüssel liegt darin, die Prinzipien des verwendeten Schutzbeschichtungsverfahrens und die Fähigkeiten des Materials zu verstehen.
Zum Beispiel, wenn eine Einrichtung über eine Automatisierung verfügt Tauchbeschichtungssystemkann es schwierig sein, einen trockenen Film einer lösungsmittelhaltigen Acryl- oder Polyurethanbeschichtung mit einer Dicke von mehr als 30 Mikrometern zu erzielen und alle in den Qualitätskriterien aufgeführten Mängel zu vermeiden.Die Beschichtung ist normalerweise dünner und möglicherweise nicht dick genug, um die Kriterien zu erfüllen.
Darüber hinaus besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Anzahl der Blasen im trockenen Lackfilm und der Dicke des in einem Durchgang aufgetragenen nassen Lackfilms.Das lässt sich leicht herausfinden: Wenn Sie in einem Durchgang eine zu dicke Schicht auftragen, verhärtet (trocknet) der Oberflächenteil, bevor die Blasen aus der Schicht aufsteigen können und bleiben im Inneren.Das Auftragen der Beschichtung in dünnen Schichten ist die wichtigste Voraussetzung für die Vermeidung von Blasenbildung.Allerdings arbeitet der Roboter zur selektiven Beschichtung meist im Single-Pass-Modus.Daher ist es notwendig, einen Kompromiss zu finden und den technologischen Prozess des Beschichtungsauftrags so anzupassen, dass optimale Ergebnisse erzielt werden.
Was bedeutet es eigentlich, eine gleichmäßige Beschichtung und einen gleichmäßigen Auftrag zu fordern?Bedeutet es „einheitlich“ im Bereich von 30–130 µm?Müssen wir vorsichtig sein, eine dünne Schicht auf scharfe Kanten aufzutragen, wo die Beschichtung dazu neigt, sich auszubreiten?Wenn sich die Beschichtung schließlich unter dem Gerät ansammelt, kann es, wie in der Norm erwähnt, leicht passieren, dass die zulässige Dicke von 130 µm in bestimmten Bereichen überschritten wird.Entgegen dem gesunden Menschenverstand ist mehr leider nicht immer besser und zu dicke Beschichtungen sollten vermieden werden, da zu dicke Beschichtungen auf lange Sicht zur Rissbildung neigen.
Wie bereits erwähnt, ist zur Erfüllung der oben genannten Qualitätskriterien eine gründliche Prüfung des gesamten PCB erforderlich.Aufgrund von Faktoren wie Augenermüdung, Ablenkung und begrenztem Durchsatz ist dies eine äußerst schwierige Aufgabe.Kann die Qualitätskontrolle von Schutzbeschichtungen automatisiert werden?
Es ist möglich, aber mit einigen Vorbehalten und Einschränkungen.
Werfen wir einen Blick auf die automatisierten Schutzlackierungssysteme, die auf dem Markt erhältlich sind.Dazu gehören einige sehr hochtechnologische Systeme mit hervorragenden Kameras und Scannern, hervorragender Software und höchster Qualität der Prozesssteuerung.Sie können die Serienverarbeitung von Produkten übernehmen oder in Produktionslinien integriert werden und scheinen die bestehende technologische Lücke zu schließen.
Die Kameras werden auf drei- oder vierachsigen Systemen montiert.Jede Kamera muss Parallaxenverzerrungen beseitigen, wenn große Leiterplatten geprüft werden, bei denen an den Seiten der Komponenten verdeckte Bereiche vorhanden sind.Scannerbasierte Systeme leiden unter der gleichen Parallaxenverzerrung, und es gibt jetzt Scansysteme, die Parallaxe eliminieren.
Allerdings haben alle diese Systeme einen Nachteil: Sie können jeden Zentimeter des PCB aus jedem Winkel untersuchen und trotzdem Problembereiche übersehen.Dies ist jedoch normalerweise nicht der entscheidende Faktor bei der automatisierten Qualitätskontrolle von Schutzbeschichtungen.Automatisierte optische Inspektionssysteme (AOI) verdeutlichen die Schwierigkeit, die IPC-Qualitätskriterien innerhalb standardmäßiger konformer Beschichtungsprozesse zu erfüllen.Diese Systeme zeigen Defekte innerhalb der PCB-Beschichtung und „sehen“ viel mehr, als jeder Bediener könnte.
Für den Systembenutzer mag dies wie das Öffnen der Büchse der Pandora erscheinen, da er nun eine ganze Reihe von Leiterplatten mit Defekten auf der gesamten Oberfläche hat.Ist dies der Fall und ist das automatische optische Inspektionssystem so eingestellt, dass es die Leiterplatten nach diesen Regeln prüft, kommt es nach kurzer Zeit zum Stillstand der Produktionslinie.Ist das Inspektionssystem schuld oder der Schutzbeschichtungsprozess?Wo soll die Schuld liegen?
Die Antwort ist einfach: Die meisten technologischen Prozesse bieten nicht das von den IPC-Standardkriterien geforderte Qualitätsniveau.Automatisierte optische Inspektionssysteme identifizieren eindeutig alle Mängel (sofern mechanische und optische Faktoren dies zulassen).Darüber hinaus erkennen sie vorhandene Mängel deutlicher als mit bloßem Auge.
Zur Entwicklung einer optimalen Lösung ist die Implementierung eines iterativen Prozesses erforderlich.
1. Festlegen, welche Mängel (Qualitätskriterien) akzeptabel sind und diese definieren.
2. Bestimmen Sie, welches Maß an Kontrolle innerhalb des bestehenden und des neuen Schutzbeschichtungsprozesses erreichbar ist und welche Fehler durch beide Prozesse erzeugt werden können
3. Wenn das System die Erfüllung der Kriterien zulässt, sind alle Parteien zufrieden.Andernfalls sollten die Kriterien oder der Prozess geändert werden.
Letztendlich sollte der gesunde Menschenverstand genutzt werden, und dann kann mit dem richtigen Wissensstand die richtige Entscheidung getroffen werden.Durch die Entwicklung eines optimalen Qualitätskontrollprozesses können später bei auftretenden Problemen unnötige Kosten, Streitigkeiten und Gegenvorwürfe vermieden werden.
