ניתוח מפורט של תיקון SMT ו-THT דרך חור חיבור PCBA שלושה תהליך ציפוי נגד צבע וטכנולוגיות מפתח!

ככל שהגודל של רכיבי PCBA הולך וקטן, הצפיפות נעשית גבוהה יותר ויותר; גם הגובה התומך בין התקנים והתקנים (המרווח בין PCB למרווח הקרקע) הולך וקטן, וגם השפעת גורמים סביבתיים על PCBA גוברת. לכן, אנו מציגים דרישות גבוהות יותר לגבי האמינות של PCBA של מוצרים אלקטרוניים.

1. גורמים סביבתיים והשפעתם

גורמים סביבתיים נפוצים כמו לחות, אבק, תרסיס מלח, עובש וכו' עלולים לגרום לבעיות כשל שונות של PCBA

לַחוּת

כמעט כל רכיבי ה-PCB האלקטרוניים בסביבה החיצונית נמצאים בסכנת קורוזיה, ביניהם מים הם המדיום החשוב ביותר לקורוזיה. מולקולות מים קטנות מספיק כדי לחדור למרווח המולקולרי של חומרי פולימרים מסוימים ולהיכנס לחלק הפנימי או להגיע למתכת הבסיסית דרך חריר הציפוי כדי לגרום לקורוזיה. כאשר האטמוספרה מגיעה ללחות מסוימת, היא עלולה לגרום להגירה אלקטרוכימית של PCB, זרם דליפה ועיוות אות במעגל בתדר גבוה.

אדים/לחות + מזהמים יוניים (מלחים, חומרים פעילים בשטף) = אלקטרוליטים מוליכים + מתח מתח = נדידה אלקטרוכימית

כאשר ה-RH באטמוספרה מגיע ל-80%, יהיה סרט מים בעובי של 5~20 מולקולות, וכל מיני מולקולות יכולות לנוע בחופשיות. כאשר פחמן קיים, עלולות להתרחש תגובות אלקטרוכימיות.

כאשר RH מגיע ל-60%, שכבת פני השטח של הציוד תיצור סרט מים עבה של 2~4 מולקולות מים, כאשר ישנם מזהמים מתמוססים, יהיו תגובות כימיות;

כאשר RH < 20% באטמוספרה, כמעט כל תופעות הקורוזיה נפסקות.

לכן, חסין לחות הוא חלק חשוב בהגנה על המוצר. 

עבור מכשירים אלקטרוניים, לחות מגיעה בשלוש צורות: גשם, עיבוי ואדי מים. מים הם אלקטרוליט שממיס כמויות גדולות של יונים קורוזיביים שפוגעים במתכות. כאשר הטמפרטורה של חלק מסוים בציוד היא מתחת ל"נקודת הטל" (טמפרטורה), יהיה עיבוי על פני השטח: חלקים מבניים או PCBA.

אָבָק

יש אבק באטמוספירה, מזהמים יונים ספיגים באבק מתיישבים בפנים של ציוד אלקטרוני וגורמים לכשל. זוהי בעיה נפוצה בתקלות אלקטרוניות בשטח.

אבק מתחלק לשני סוגים: אבק גס הוא בקוטר של 2.5 ~ 15 מיקרון של חלקיקים לא סדירים, בדרך כלל לא יגרום לתקלות, קשת ובעיות אחרות, אלא ישפיע על מגע המחבר; אבק דק הוא חלקיקים לא סדירים בקוטר של פחות מ-2.5 מיקרון. לאבק דק יש הידבקות מסוימת על PCBA (פורניר), שניתן להסיר רק באמצעות מברשת אנטי סטטית.

סכנות של אבק: א. עקב שקיעת אבק על פני השטח של PCBA, נוצרת קורוזיה אלקטרוכימית ושיעור הכשל עולה; ב. אבק + חום לח + ערפל מלח גרמו לנזק הגדול ביותר ל-PCBA, והכשל בציוד האלקטרוני היה הגדול ביותר בתעשייה הכימית ובאזור הכרייה ליד החוף, המדבר (אדמה מלוחה-אלקלית) ודרום נהר הואייה במהלך הטחב וה עונת הגשם.

לכן, הגנת אבק היא חלק חשוב מהמוצר. 

תרסיס מלח 

היווצרות תרסיס מלח:ריסוס מלח נגרם מגורמים טבעיים כמו גלי אוקיינוס, גאות ושפל, לחץ זרימת אוויר (מונסון), שמש וכדומה. הוא ייסחף פנימה עם הרוח, וריכוזו יקטן עם המרחק מהחוף. בדרך כלל, ריכוז תרסיס המלח הוא 1% מהחוף כאשר הוא נמצא במרחק של 1 ק"מ מהחוף (אך הוא ינשוף רחוק יותר בתקופת הטייפון). 

המזיק של תרסיס מלח:א. לפגוע בציפוי של חלקי מבנה מתכת; ב. האצה של מהירות קורוזיה אלקטרוכימית מובילה לשבר של חוטי מתכת ולכשל ברכיבים. 

מקורות קורוזיה דומים:א. זיעת ידיים מכילה מלח, אוריאה, חומצת חלב וכימיקלים אחרים, בעלי אותה השפעה קורוזיבית על ציוד אלקטרוני כמו תרסיס מלח. לכן, יש ללבוש כפפות במהלך ההרכבה או השימוש, ואין לגעת בציפוי בידיים חשופות; ב. ישנם הלוגנים וחומצות בשטף, אותם יש לנקות ולפקח על ריכוז השאריות שלהם.

לכן, מניעת התזת מלח היא חלק חשוב בהגנה על מוצרים. 

עוֹבֶשׁ

טחב, השם הנפוץ לפטריות חוטיות, פירושו "פטריות עובשות", נוטים ליצור תפטיר שופע, אך אינם מייצרים גופי פרי גדולים כמו פטריות. במקומות לחים וחמים, פריטים רבים גדלים בעין בלתי מזוינת, חלק מהמושבות המטושטשות, הצפופות או בצורת קורי עכביש, כלומר עובש.

תְאֵנָה. 5: תופעת טחב PCB

נזק של עובש: א. phagocytosis של עובש והתפשטות לגרום לבידוד של חומרים אורגניים ירידה, נזק וכישלון; ב. המטבוליטים של עובש הם חומצות אורגניות, המשפיעות על הבידוד והחוזק החשמלי ומייצרות קשת חשמלית.

לכן, אנטי עובש הוא חלק חשוב במוצרי הגנה.

בהתחשב בהיבטים שלעיל, יש להבטיח טוב יותר את אמינות המוצר, יש לבודד אותו מהסביבה החיצונית נמוך ככל האפשר, כך שיוצג תהליך ציפוי הצורה.

ציפוי PCB לאחר תהליך הציפוי, תחת אפקט ירי המנורה הסגולה, הציפוי המקורי יכול להיות כל כך יפה!

שלושה ציפוי נגד צבעמתייחס לציפוי שכבת בידוד מגן דקה על פני השטח של PCB. זוהי שיטת הציפוי לאחר הריתוך הנפוצה ביותר כיום, הנקראת לעיתים ציפוי משטח וציפוי קונפורמי (שם באנגלית: coating, conformal coating). זה יבודד רכיבים אלקטרוניים רגישים מהסביבה הקשה, יכול לשפר מאוד את הבטיחות והאמינות של מוצרים אלקטרוניים ולהאריך את חיי השירות של המוצרים. שלושה ציפוי נגד צבע יכול להגן על מעגלים/רכיבים מפני גורמים סביבתיים כגון לחות, מזהמים, קורוזיה, מתח, זעזועים, רטט מכני ומחזור תרמי, תוך שיפור החוזק המכני ומאפייני הבידוד של המוצר.

לאחר תהליך ציפוי של PCB, ליצור סרט מגן שקוף על פני השטח, יכול ביעילות למנוע חדירת מים ולחות, למנוע דליפה וקצר חשמלי.

2. נקודות עיקריות בתהליך הציפוי

על פי הדרישות של IPC-A-610E (תקן בדיקות הרכבה אלקטרונית), זה בא לידי ביטוי בעיקר בהיבטים הבאים:

אֵזוֹר

1. אזורים שאינם ניתנים לציפוי:

אזורים הדורשים חיבורים חשמליים, כגון רפידות זהב, אצבעות זהב, חורים דרך מתכת, חורי בדיקה;

סוללות ומקבעי סוללות;

מַחבֵּר;

נתיך ומעטפת;

מכשיר פיזור חום;

חוט מגשר;

העדשה של מכשיר אופטי;

פוטנציומטר;

חיישן;

אין מתג אטום;

אזורים אחרים שבהם הציפוי עלול להשפיע על הביצועים או הפעולה.

2. אזורים שחייבים להיות מצופים: כל מפרקי ההלחמה, הפינים, הרכיבים והמוליכים.

3. אזורים אופציונליים 

עוֹבִי

העובי נמדד על משטח שטוח, ללא הפרעה, אפוי של רכיב המעגל המודפס או על לוח מחובר שעובר את התהליך עם הרכיב. לוחות מחוברים עשויים להיות מאותו חומר כמו לוחות מודפסים או חומרים אחרים שאינם נקבוביים, כגון מתכת או זכוכית. מדידת עובי הסרט הרטוב יכולה לשמש גם כשיטה אופציונלית למדידת עובי הציפוי, כל עוד יש קשר המרה מתועד בין עובי הסרט הרטוב ליבש.

טבלה 1: תקן טווח עובי עבור כל סוג של חומר ציפוי

שיטת בדיקה של עובי:

1. כלי מדידת עובי סרט יבש: מיקרומטר (IPC-CC-830B); בבודק עובי סרט יבש (בסיס ברזל)

איור 9. מנגנון סרט יבש מיקרומטר

2. מדידת עובי סרט רטוב: ניתן לקבל את עובי הסרט הרטוב על ידי מכשיר מדידת עובי הסרט הרטוב, ולאחר מכן לחשב לפי היחס של תכולת מוצק הדבק

עובי של סרט יבש

באיור. 10, עובי הסרט הרטוב התקבל על ידי בודק עובי הסרט הרטוב, ולאחר מכן חושב עובי הסרט היבש

רזולוציית קצה

הַגדָרָה: בנסיבות רגילות, ריסוס שסתום ריסוס מחוץ לקצה הקו לא יהיה ישר במיוחד, תמיד יהיה דק מסוים. אנו מגדירים את רוחב הקוטה כרזולוציית הקצה. כפי שמוצג להלן, הגודל של d הוא הערך של רזולוציית הקצה.

הערה: רזולוציית הקצה היא בהחלט קטנה יותר כך טובה יותר, אך דרישות הלקוח השונות אינן זהות, ולכן רזולוציית הקצה המצופה הספציפית כל עוד היא עומדת בדרישות הלקוח.

איור 11: השוואת רזולוציית קצה

אֲחִידוּת

דבק צריך להיות כמו עובי אחיד וסרט חלק ושקוף מכוסה במוצר, הדגש הוא על אחידות הדבק המכוסה במוצר מעל השטח, לאחר מכן, חייב להיות באותו עובי, אין בעיות בתהליך: סדקים, ריבוד, קווים כתומים, זיהום, תופעת נימי דם, בועות.

איור 12: אפקט ציפוי מכונת ציפוי אוטומטי מסדרת AC אוטומטית צירית, אחידות מאוד עקבית

3. מימוש תהליך הציפוי

תהליך ציפוי

1 הכן

הכן מוצרים ודבק ופריטים נחוצים אחרים;

קבע את מיקום ההגנה המקומית;

קבע את פרטי התהליך המרכזיים

2: לשטוף

יש לנקות בזמן הקצר ביותר לאחר הריתוך, כדי למנוע לכלוך ריתוך קשה לניקוי;

קבע אם המזהם העיקרי הוא קוטבי, או לא קוטבי, על מנת לבחור את חומר הניקוי המתאים;

אם נעשה שימוש בחומר ניקוי אלכוהולי, יש לשים לב לענייני בטיחות: חייבים להיות כללי אוורור ותהליך קירור וייבוש טובים לאחר הכביסה, כדי למנוע את הנידוף הממס שיורי הנגרמת מפיצוץ בתנור;

ניקוי מים, עם נוזל ניקוי בסיסי (אמולסיה) כדי לשטוף את השטף, ולאחר מכן לשטוף עם מים טהורים כדי לנקות את נוזל הניקוי, כדי לעמוד בתקני הניקוי;

3. הגנת מסכה (אם לא נעשה שימוש בציוד ציפוי סלקטיבי), כלומר, מסכה;

צריך לבחור סרט לא דביק לא יעביר את סרט הנייר;

יש להשתמש בסרט נייר אנטי סטטי להגנה על IC;

על פי הדרישות של שרטוטים עבור מכשירים מסוימים כדי להגן על הגנה;

4. מייבשים לחות

לאחר הניקוי, יש לייבש את ה-PCBA (הרכיב) המוגן מראש ולהסיר לחות לפני הציפוי;

קבע את הטמפרטורה/זמן הייבוש המקדים לפי הטמפרטורה המותרת על ידי PCBA (רכיב);

ניתן לאפשר ל-PCBA (רכיב) לקבוע את הטמפרטורה/זמן של שולחן ייבוש מראש

5 מעיל

תהליך ציפוי הצורה תלוי בדרישות הגנת PCBA, ציוד התהליך הקיים והעתודה הטכנית הקיימת, אשר מושגת בדרך כלל בדרכים הבאות:

א. מברשת ביד

איור 13: שיטת הברשה ידנית

ציפוי מברשת הוא התהליך הרחב ביותר, המתאים לייצור אצווה קטנה, מבנה PCBA מורכב וצפוף, צריך להגן על דרישות ההגנה של מוצרים קשים. כי ניתן לשלוט בחופשיות על ציפוי המברשת, כך שהחלקים שאסור לצבוע לא יזדהמו;

ציפוי מברשת צורך הכי פחות חומר, מתאים למחיר הגבוה יותר של הצבע הדו-רכיבי;

לתהליך הצביעה דרישות גבוהות מהמפעיל. לפני הבנייה יש לעכל בקפידה את השרטוטים ודרישות הציפוי, לזהות את שמות רכיבי ה-PCBA ולסמן את החלקים שאינם מותרים לציפוי בסימנים המושכים את העין;

מפעילים אינם רשאים לגעת בתוסף המודפס בידיהם בכל עת כדי למנוע זיהום;

ב. טובלים ביד

איור 14: שיטת ציפוי לטבילה ידנית

תהליך ציפוי הטבילה מספק את תוצאות הציפוי הטובות ביותר. ניתן ליישם ציפוי אחיד ורציף על כל חלק של ה-PCBA. תהליך ציפוי הטבילה אינו מתאים ל-PCbas עם קבלים מתכווננים, ליבות מגנטיות לכוונון עדין, פוטנציומטרים, ליבות מגנטיות בצורת כוס וחלקים מסוימים עם אטימה לקויה.

פרמטרים מרכזיים של תהליך ציפוי טבילה:

התאם את הצמיגות המתאימה;

שליטה על המהירות שבה ה-PCBA מורם כדי למנוע היווצרות בועות. בדרך כלל לא יותר מ-1 מטר לשנייה;

ג. ריסוס

ריסוס הוא הנפוץ ביותר, קל לקבל את שיטת התהליך, מחולק לשתי הקטגוריות הבאות:

① ריסוס ידני

איור 15: שיטת ריסוס ידני

מתאים לחומר העבודה מורכב יותר, קשה להסתמך על מצב ייצור המוני של ציוד אוטומציה, מתאים גם למגוון קו המוצרים אך פחות מצב, ניתן לרסס למיקום מיוחד יותר.

הערה לריסוס ידני: ערפל צבע יזהם חלק מהתקנים, כגון חיבור PCB, שקע IC, כמה מגעים רגישים וכמה חלקים הארקה, חלקים אלה צריכים לשים לב לאמינות ההגנה של המקלט. נקודה נוספת היא שהמפעיל לא צריך לגעת בפקק המודפס בידו בכל עת כדי למנוע זיהום של משטח מגע התקע.

② ריסוס אוטומטי

זה בדרך כלל מתייחס לריסוס אוטומטי עם ציוד ציפוי סלקטיבי. מתאים לייצור המוני, עקביות טובה, דיוק גבוה, מעט זיהום סביבתי. עם שדרוג התעשייה, עליית עלות העבודה והדרישות המחמירות של הגנת הסביבה, ציוד ריסוס אוטומטי מחליף בהדרגה שיטות ציפוי אחרות.

עם הגדלת דרישות האוטומציה של תעשיית 4.0, המוקד של התעשייה עבר ממתן ציוד ציפוי מתאים לפתרון הבעיה של תהליך הציפוי כולו. מכונת ציפוי סלקטיבי אוטומטית – ציפוי מדויק וללא בזבוז חומר, מתאים לכמויות גדולות של ציפוי, מתאים ביותר לכמויות גדולות של שלושה ציפוי נגד צבע.

השוואה שלמכונת ציפוי אוטומטיתותהליך ציפוי מסורתי

ציפוי צבע עם שלוש הוכחות PCBA מסורתי:

1) ציפוי מברשת: יש בועות, גלים, הסרת שיער מברשת;

2) כתיבה: איטית מדי, לא ניתן לשלוט על דיוק;

3) השריית היצירה כולה: צבע בזבזני מדי, מהירות איטית;

4) ריסוס אקדח ריסוס: להגנה על מתקן, נסחף יותר מדי

ציפוי מכונת ציפוי:

1) כמות הצביעה בהתזה, מיקום הצביעה בהתזה והשטח נקבעים בצורה מדויקת, ואין צורך להוסיף אנשים שיניגבו את הלוח לאחר הצביעה בהתזה.

2) חלק מרכיבי החיבור עם מרווח גדול מקצה הצלחת ניתנים לצביעה ישירות מבלי להתקין את המתקן, מה שחוסך את אנשי התקנת הצלחת.

3) ללא נידוף גז, כדי להבטיח סביבת הפעלה נקייה.

4) כל המצע אינו צריך להשתמש במתקנים כדי לכסות את סרט הפחמן, מה שמבטל את האפשרות של התנגשות.

5) שלושה עובי ציפוי נגד צבע אחיד, משפר מאוד את יעילות הייצור ואיכות המוצר, אך גם להימנע מבזבוז צבע.

PCBA אוטומטית שלוש מכונת ציפוי נגד צבע, תוכננה במיוחד לריסוס שלושה ציוד ריסוס אינטליגנטי נגד צבע. מכיוון שהחומר לריסוס ונוזל הריסוס המיושם שונים, מכונת הציפוי בבניית מבחר רכיבי הציוד שונה גם היא, שלוש מכונת ציפוי נגד צבע מאמצת את תוכנית בקרת המחשב העדכנית ביותר, יכולה לממש את ההצמדה עם שלושה צירים, במקביל מצויד במערכת מיקום ומעקב של מצלמה, יכול לשלוט במדויק על אזור הריסוס.

שלוש מכונת ציפוי נגד צבע, הידועה גם בשם שלוש מכונת דבק נגד צבע, שלוש מכונת דבק נגד צבע, שלוש מכונת ריסוס שמן נגד צבע, שלוש מכונת ריסוס נגד צבע, מיועדת במיוחד לבקרת נוזלים, על משטח PCB מכוסה בשכבה של שלושה אנטי-צבע, כגון הספגה, התזה או שיטת ציפוי ספין על משטח ה-PCB המכוסה בשכבת פוטו-רזיסט.

כיצד לפתור את העידן החדש של שלוש ביקוש נגד ציפוי צבע, הפך לבעיה דחופה שיש לפתור בתעשייה. ציוד הציפוי האוטומטי המיוצג על ידי מכונת ציפוי סלקטיבי מדויק מביא דרך פעולה חדשה,ציפוי מדויק וללא בזבוז של חומרים, המתאים ביותר למספר רב של שלושה ציפוי נגד צבע.