Analisis terperinci dari patch SMT dan THT melalui lubang plug-in PCBA tiga proses pelapisan anti cat dan teknologi utama!
Ketika ukuran komponen PCBA semakin kecil, kepadatannya menjadi semakin tinggi;Ketinggian penyangga antara perangkat dan perangkat (jarak antara PCB dan ground clearance) juga semakin kecil, dan pengaruh faktor lingkungan terhadap PCBA juga semakin meningkat.Oleh karena itu, kami mengajukan persyaratan yang lebih tinggi pada keandalan PCBA produk elektronik.
1.Faktor lingkungan dan dampaknya
Faktor lingkungan umum seperti kelembapan, debu, semprotan garam, jamur, dll., dapat menyebabkan berbagai masalah kegagalan PCBA
Kelembaban
Hampir semua komponen PCB elektronik di lingkungan luar berisiko mengalami korosi, di antaranya air merupakan media korosi yang paling penting.Molekul air cukup kecil untuk menembus celah molekul mesh dari beberapa bahan polimer dan memasuki bagian dalam atau mencapai logam di bawahnya melalui lubang jarum pada lapisan sehingga menyebabkan korosi.Ketika atmosfer mencapai kelembapan tertentu, dapat menyebabkan migrasi elektrokimia PCB, arus bocor, dan distorsi sinyal pada rangkaian frekuensi tinggi.
Uap/kelembaban + kontaminan ionik (garam, zat aktif fluks) = elektrolit konduktif + tegangan tegangan = migrasi elektrokimia
Ketika RH di atmosfer mencapai 80%, akan terdapat lapisan air dengan ketebalan 5~20 molekul, dan semua jenis molekul dapat bergerak bebas.Ketika karbon hadir, reaksi elektrokimia dapat terjadi.
Ketika RH mencapai 60%, lapisan permukaan peralatan akan membentuk lapisan air setebal 2~4 molekul air, bila ada polutan yang terlarut maka akan terjadi reaksi kimia;
Ketika RH <20% di atmosfer, hampir semua fenomena korosi berhenti.
Oleh karena itu, ketahanan terhadap kelembapan merupakan bagian penting dari perlindungan produk.
Untuk perangkat elektronik, kelembapan hadir dalam tiga bentuk: hujan, kondensasi, dan uap air.Air adalah elektrolit yang melarutkan sejumlah besar ion korosif yang menimbulkan korosi pada logam.Ketika suhu suatu bagian peralatan berada di bawah "titik embun" (suhu), akan terjadi pengembunan di permukaan: bagian struktural atau PCBA.
Debu
Ada debu di atmosfer, polutan ion yang teradsorpsi debu mengendap di bagian dalam peralatan elektronik dan menyebabkan kegagalan.Ini adalah masalah umum pada kegagalan elektronik di lapangan.
Debu terbagi menjadi dua macam: debu kasar berukuran 2,5 ~ 15 mikron partikel tidak beraturan, umumnya tidak akan menyebabkan kesalahan, busur dan masalah lainnya, tetapi mempengaruhi kontak konektor;Debu halus merupakan partikel tidak beraturan dengan diameter kurang dari 2,5 mikron.Debu halus memiliki daya rekat tertentu pada PCBA (veneer), yang hanya dapat dihilangkan dengan sikat antistatis.
Bahaya debu: A.Karena debu yang menempel di permukaan PCBA, korosi elektrokimia terjadi, dan tingkat kegagalan meningkat;B.Debu + panas lembab + kabut garam menyebabkan kerusakan terbesar pada PCBA, dan kegagalan peralatan elektronik paling banyak terjadi di industri kimia dan area pertambangan di dekat pantai, gurun (tanah salin-alkali) dan selatan Sungai Huaihe selama jamur dan musim hujan.
Oleh karena itu, perlindungan debu merupakan bagian penting dari produk.
Semprotan garam
Pembentukan semprotan garam:Semburan garam disebabkan oleh faktor alam seperti gelombang laut, pasang surut air laut, tekanan sirkulasi atmosfer (monsun), sinar matahari dan lain sebagainya.Ia akan melayang ke daratan bersama angin, dan konsentrasinya akan berkurang seiring dengan semakin jauhnya jarak dari pantai.Biasanya konsentrasi semburan garam adalah 1% dari pantai bila jaraknya 1Km dari pantai (tetapi akan berhembus lebih jauh pada periode topan).
Bahaya semprotan garam:A.merusak lapisan bagian struktur logam;B.Percepatan kecepatan korosi elektrokimia menyebabkan patahnya kabel logam dan kegagalan komponen.
Sumber korosi serupa:A.Keringat tangan mengandung garam, urea, asam laktat, dan bahan kimia lainnya, yang memiliki efek korosif yang sama pada peralatan elektronik seperti semprotan garam.Oleh karena itu, sarung tangan harus dipakai selama perakitan atau penggunaan, dan lapisannya tidak boleh disentuh dengan tangan kosong;B.Ada halogen dan asam dalam fluks, yang harus dibersihkan dan konsentrasi residunya dikontrol.
Oleh karena itu, pencegahan semprotan garam merupakan bagian penting dari perlindungan produk.
Cetakan
Jamur, nama umum untuk jamur berserabut, berarti "jamur berjamur", cenderung membentuk miselium yang subur, tetapi tidak menghasilkan tubuh buah yang besar seperti jamur.Di tempat yang lembab dan hangat, banyak benda yang secara kasat mata tumbuh beberapa koloni berbulu halus, berbentuk flokulan, atau sarang laba-laba, yaitu jamur.
ARA.5: fenomena jamur PCB
Bahaya jamur: A.fagositosis dan perbanyakan jamur membuat isolasi bahan organik menurun, rusak dan gagal;B.Metabolit kapang adalah asam organik yang mempengaruhi isolasi dan kekuatan listrik serta menghasilkan busur listrik.
Oleh karena itu, anti jamur merupakan bagian penting dari produk perlindungan.
Mempertimbangkan aspek-aspek di atas, keandalan produk harus lebih terjamin, harus diisolasi serendah mungkin dari lingkungan luar, sehingga diperkenalkan proses pelapisan bentuk.
Melapisi PCB setelah proses pelapisan, di bawah efek pemotretan lampu ungu, lapisan aslinya bisa sangat indah!
Tiga lapisan anti catmengacu pada pelapisan lapisan isolasi pelindung tipis pada permukaan PCB.Ini adalah metode pelapisan pasca-pengelasan yang paling umum digunakan saat ini, kadang-kadang disebut pelapisan permukaan dan pelapisan konformal (nama Inggris: pelapisan, pelapisan konformal).Ini akan mengisolasi komponen elektronik sensitif dari lingkungan yang keras, dapat sangat meningkatkan keamanan dan keandalan produk elektronik, serta memperpanjang masa pakai produk.Tiga lapisan anti cat dapat melindungi sirkuit/komponen dari faktor lingkungan seperti kelembapan, polutan, korosi, stres, guncangan, getaran mekanis, dan siklus termal, sekaligus meningkatkan kekuatan mekanik dan karakteristik insulasi produk.
Setelah proses pelapisan PCB, bentuk film pelindung transparan di permukaan, secara efektif dapat mencegah intrusi air dan kelembaban, menghindari kebocoran dan korsleting.
2. Poin utama dari proses pelapisan
Menurut persyaratan IPC-A-610E (Standar Pengujian Perakitan Elektronik), hal ini terutama tercermin dalam aspek berikut:
Wilayah
1. Area yang tidak dapat dilapisi:
Area yang memerlukan sambungan listrik, seperti bantalan emas, jari emas, lubang tembus logam, lubang uji;
Baterai dan pemecah masalah baterai;
Penyambung;
Sekering dan casing;
Perangkat pembuangan panas;
kawat pelompat;
Lensa perangkat optik;
Potensiometer;
Sensor;
Tidak ada saklar yang tersegel;
Area lain yang pelapisannya dapat mempengaruhi kinerja atau pengoperasian.
2. Area yang harus dilapisi: semua sambungan solder, pin, komponen dan konduktor.
3. Area opsional
Ketebalan
Ketebalan diukur pada permukaan komponen sirkuit tercetak yang rata, tidak terhalang, dan diawetkan, atau pada pelat terpasang yang mengalami proses dengan komponen tersebut.Papan yang dipasang mungkin terbuat dari bahan yang sama dengan papan cetak atau bahan tidak berpori lainnya, seperti logam atau kaca.Pengukuran ketebalan film basah juga dapat digunakan sebagai metode opsional untuk mengukur ketebalan lapisan, selama terdapat hubungan konversi yang terdokumentasi antara ketebalan film basah dan kering.
Tabel 1: Standar kisaran ketebalan untuk setiap jenis bahan pelapis
Metode pengujian ketebalan:
1. Alat ukur ketebalan film kering : mikrometer (IPC-CC-830B);b Penguji ketebalan film kering (alas besi)
Gambar 9. Peralatan film kering mikrometer
2. Pengukuran ketebalan film basah: ketebalan film basah dapat diperoleh dengan alat ukur ketebalan film basah, kemudian dihitung dengan proporsi kandungan padatan lem
Ketebalan film kering
Pada Gambar.10, ketebalan film basah diperoleh dengan penguji ketebalan film basah, dan kemudian ketebalan film kering dihitung
Resolusi tepi
Definisi: Dalam keadaan normal, semprotan katup semprot yang keluar dari tepi garis tidak akan terlalu lurus, akan selalu ada duri tertentu.Kami mendefinisikan lebar duri sebagai resolusi tepi.Seperti gambar di bawah, ukuran d adalah nilai resolusi tepi.
Catatan: Resolusi tepi pastinya semakin kecil semakin baik, namun kebutuhan pelanggan yang berbeda tidak sama, sehingga resolusi tepi berlapis spesifik asalkan dapat memenuhi kebutuhan pelanggan.
Gambar 11: Perbandingan resolusi tepi
Keseragaman
Lem harus memiliki ketebalan yang seragam dan film halus dan transparan yang tercakup dalam produk, penekanannya adalah pada keseragaman lem yang tercakup dalam produk di atas area tersebut, kemudian, harus memiliki ketebalan yang sama, tidak ada masalah proses: retak, stratifikasi, garis oranye, polusi, fenomena kapiler, gelembung.
Gambar 12: Efek pelapisan mesin pelapis otomatis seri AC otomatis aksial, keseragaman sangat konsisten
3. Realisasi proses pelapisan
Proses pelapisan
1 Mempersiapkan
Siapkan produk dan lem serta barang-barang lain yang diperlukan;
Menentukan lokasi perlindungan lokal;
Tentukan detail proses utama
2: Cuci
Harus dibersihkan sesegera mungkin setelah pengelasan, untuk mencegah kotoran pengelasan sulit dibersihkan;
Tentukan apakah polutan utama bersifat polar atau non-polar untuk memilih bahan pembersih yang sesuai;
Jika bahan pembersih beralkohol digunakan, hal-hal keselamatan harus diperhatikan: harus ada ventilasi yang baik dan aturan proses pendinginan dan pengeringan setelah pencucian, untuk mencegah sisa penguapan pelarut akibat ledakan di dalam oven;
Pembersihan air, dengan cairan pembersih alkali (emulsi) untuk mencuci fluks, lalu bilas dengan air murni untuk membersihkan cairan pembersih, untuk memenuhi standar pembersihan;
3. Perlindungan penyamaran (jika tidak digunakan peralatan pelapis selektif), yaitu masker;
Sebaiknya memilih film non-perekat tidak akan mentransfer pita kertas;
Pita kertas anti-statis harus digunakan untuk perlindungan IC;
Sesuai dengan persyaratan gambar untuk beberapa perangkat untuk melindungi perlindungan;
4. Dehumidifikasi
Setelah dibersihkan, (komponen) PCBA yang terlindung harus dikeringkan terlebih dahulu dan dihilangkan kelembapannya sebelum dilapisi;
Tentukan suhu/waktu pra-pengeringan sesuai dengan suhu yang diperbolehkan oleh PCBA (komponen);
PCBA (komponen) dapat digunakan untuk menentukan suhu/waktu meja pra-pengeringan
5 Lambang
Proses pelapisan bentuk bergantung pada persyaratan perlindungan PCBA, peralatan proses yang ada, dan cadangan teknis yang ada, yang biasanya dicapai dengan cara berikut:
A.Sikat dengan tangan
Gambar 13: Metode menyikat tangan
Pelapisan kuas adalah proses yang paling banyak diterapkan, cocok untuk produksi batch kecil, struktur PCBA yang kompleks dan padat, perlu melindungi persyaratan perlindungan produk yang keras.Karena lapisan kuas dapat dikontrol dengan bebas, sehingga bagian yang tidak boleh dicat tidak tercemar;
Lapisan kuas mengkonsumsi bahan paling sedikit, cocok untuk harga cat dua komponen yang lebih tinggi;
Proses pengecatan memiliki persyaratan yang tinggi pada operator.Sebelum konstruksi, gambar dan persyaratan pelapisan harus dicerna dengan cermat, nama komponen PCBA harus dikenali, dan bagian yang tidak boleh dilapisi harus ditandai dengan tanda yang mencolok;
Operator tidak diperbolehkan menyentuh plug-in yang dicetak dengan tangan mereka kapan saja untuk menghindari kontaminasi;
b.Celupkan dengan tangan
Gambar 14: Metode pelapisan celup tangan
Proses dip coating memberikan hasil pelapisan terbaik.Lapisan yang seragam dan berkesinambungan dapat diterapkan pada bagian mana pun dari PCBA.Proses pelapisan celup tidak cocok untuk PCbas dengan kapasitor yang dapat disesuaikan, inti magnet yang dapat disetel dengan baik, potensiometer, inti magnet berbentuk cangkir, dan beberapa bagian dengan penyegelan yang buruk.
Parameter utama proses pelapisan celup:
Sesuaikan viskositas yang sesuai;
Kontrol kecepatan pengangkatan PCBA untuk mencegah terbentuknya gelembung.Biasanya tidak lebih dari 1 meter per detik;
C.Penyemprotan
Penyemprotan adalah metode proses yang paling banyak digunakan dan mudah diterima, dibagi menjadi dua kategori berikut:
① Penyemprotan manual
Gambar 15: Metode penyemprotan manual
Cocok untuk benda kerja yang lebih kompleks, sulit untuk mengandalkan situasi produksi massal peralatan otomasi, juga cocok untuk variasi lini produk tetapi situasi yang lebih sedikit, dapat disemprotkan ke posisi yang lebih khusus.
Catatan untuk penyemprotan manual: kabut cat akan mencemari beberapa perangkat, seperti plug-in PCB, soket IC, beberapa kontak sensitif dan beberapa bagian grounding, bagian-bagian ini perlu memperhatikan keandalan perlindungan tempat berlindung.Hal lainnya adalah operator tidak boleh menyentuh steker yang tercetak dengan tangannya kapan pun untuk mencegah kontaminasi pada permukaan kontak steker.
② Penyemprotan otomatis
Biasanya mengacu pada penyemprotan otomatis dengan peralatan pelapisan selektif.Cocok untuk produksi massal, konsistensi baik, presisi tinggi, sedikit pencemaran lingkungan.Dengan peningkatan industri, kenaikan biaya tenaga kerja dan persyaratan perlindungan lingkungan yang ketat, peralatan penyemprotan otomatis secara bertahap menggantikan metode pelapisan lainnya.
Dengan meningkatnya persyaratan otomasi industri 4.0, fokus industri telah bergeser dari menyediakan peralatan pelapisan yang sesuai menjadi menyelesaikan masalah seluruh proses pelapisan.Mesin pelapisan selektif otomatis - pelapisan akurat dan tidak ada bahan terbuang, cocok untuk pelapisan dalam jumlah besar, paling cocok untuk tiga lapisan anti-cat dalam jumlah besar.
Perbandingan darimesin pelapis otomatisDanproses pelapisan tradisional
Lapisan cat tiga bukti PCBA tradisional:
1) Lapisan kuas: ada gelembung, gelombang, penghilangan bulu sikat;
2) Menulis: terlalu lambat, presisi tidak dapat dikontrol;
3) Merendam seluruh bagian: cat terlalu boros, kecepatan lambat;
4) Penyemprotan pistol semprot: untuk perlindungan perlengkapan, terlalu banyak melayang
Pelapisan mesin pelapis:
1) Jumlah pengecatan semprot, posisi dan area pengecatan semprot diatur secara akurat, dan tidak perlu menambahkan orang untuk menyeka papan setelah pengecatan semprot.
2) Beberapa komponen plug-in dengan jarak yang besar dari tepi pelat dapat dicat langsung tanpa memasang perlengkapan, sehingga menghemat personel pemasangan pelat.
3) Tidak ada penguapan gas, untuk memastikan lingkungan pengoperasian yang bersih.
4) Semua substrat tidak perlu menggunakan perlengkapan untuk menutupi film karbon, menghilangkan kemungkinan tabrakan.
5) Tiga ketebalan lapisan anti-cat seragam, sangat meningkatkan efisiensi produksi dan kualitas produk, tetapi juga menghindari limbah cat.
Mesin pelapis tiga anti cat PCBA otomatis, dirancang khusus untuk menyemprotkan tiga peralatan penyemprotan cerdas anti cat.Karena bahan yang akan disemprotkan dan cairan penyemprotan berbeda, mesin pelapis dalam konstruksi pemilihan komponen peralatan juga berbeda, tiga mesin pelapis anti cat mengadopsi program kontrol komputer terbaru, dapat mewujudkan hubungan tiga sumbu, sekaligus dilengkapi dengan sistem penentuan posisi dan pelacakan kamera, dapat mengontrol area penyemprotan secara akurat.
Tiga mesin pelapis anti cat, juga dikenal sebagai tiga mesin lem anti cat, tiga mesin lem semprot anti cat, tiga mesin semprotan minyak anti cat, tiga mesin semprotan anti cat, khusus untuk kontrol cairan, pada permukaan PCB ditutupi dengan lapisan tiga anti cat, seperti metode impregnasi, penyemprotan atau spin coating pada permukaan PCB yang ditutupi dengan lapisan photoresist.
Bagaimana mengatasi permintaan tiga lapisan anti cat era baru, telah menjadi masalah mendesak yang harus dipecahkan di industri.Peralatan pelapisan otomatis yang diwakili oleh mesin pelapis selektif presisi menghadirkan cara pengoperasian baru,pelapisan yang akurat dan tidak ada bahan yang terbuang, yang paling cocok untuk sejumlah besar tiga lapisan anti-cat.