בקרת איכות של יישום ציפוי קונפורמי

בקרת איכות היא היבט קריטי בתהליך הציפוי הקונפורמי והיא המפתח להשלמת פעולה זו בהצלחה.מאמר זה דן בתקנים לציפויים קונפורמיים, במשמעות התקנות שלהם, ביכולתם של אמצעים טכנולוגיים אוטומטיים חדשים להחיל בקרת איכות על ציפויים קונפורמיים, והגורמים שיש לקחת בחשבון כדי להבטיח בקרה אמינה.

ציפויים קונפורמיים הם שכבות פולימריות דקות ושקופות המיושמות על המשטחים של מכלולי מעגלים מודפסים כדי להגן עליהם מפני גורמים חיצוניים.המילה 'קונפורמלי' נגזרת מהמילה הלטינית conformis - 'דומה', 'דומה', כלומר, היא קובעת את יכולת הציפוי לשכפל את הצורה של מכלול המעגל המודפס המוגן.

תקני ציפוי קונפורמיים:

כיום, התקן הבינלאומי העיקרי המשמש את רוב החברות ברחבי העולם בתחום הציפוי הקונפורמי הוא IPC-A-610 Standard for Acceptability of Electronic Assemblies, שאת הגרסה הנוכחית שלו (IPC-A-610E) ניתן להזמין מ-IPC.ישנם תקנים אחרים, כולל תקנות החברה, אך מאמר זה מתמקד ב-A610 כדי לסייע בקביעת צורכי בקרת האיכות של יישומי ציפוי קונפורמיים.

היקף הבעיות המכוסות ב-IPC-A-610

יש ללמוד את IPC-A-610 חלק אחר סעיף.זה יעזור להבין הן את הצרכים של המפעיל והן את הדרישות של תהליך הציפוי הקונפורמי עצמו.התקן מורכב משלושה סעיפים: מידע כללי, כיסוי ציפוי ועובי ציפוי

מידע כללי על ציפויים קונפורמיים:

IPC-A-610 קובע כי ציפויים תואמים צריכים להיות בדרך כלל ברורים ואחידים בצבע ובעקביות, וצריכים לכסות באופן אחיד את המעגל המודפס ומרכיביו.היקף הכיסוי תלוי בשיטת היישום.

יש כאן הרבה מקום לפרשנות, מה שעלול להוביל לבעיות אם לא מובן.ראוי לציין שלכל טכנולוגיית יישום ציפוי קונפורמי - בין אם זה יישום מברשת, יישום רובוטי סלקטיבי עם שסתום ללא אוויר או ריסוס אירוסול - יש מאפיינים משלה.כולם מייצרים רמות גימור שונות, המשתנות עוד יותר בהתאם לארגון התהליך הטכנולוגי, אישיות המפעיל ותנאי סביבת הייצור.

המונחים 'הומוגניות' ו'אחידות' המשמשים בטקסט של התקן מעניינים.כשלעצמם, הם די מעורפלים, אך יש להבין אותם בהקשר של הדרישות לשלמות ולעובי הציפוי הנדונות להלן.ללא הקשר כזה, המונחים הללו בסופו של דבר מבהירים מעט.

יתר על כן, אם הציפוי יהיה שקוף, נשאלת השאלה האם ציפויים פיגמנטיים מקובלים.יש לדון בכך עם הלקוח ולהעריך את ההשפעה של הפיגמנט על ביצועי הציפוי הקונפורמי.

שלמות כיסוי הציפוי:

רוב הציפויים הקונפורמיים מכילים כעת תוספים זוהרים הזוהרים תחת אור אולטרה סגול (UV).זה מקל על השליטה באיכות יישום הציפוי.עם זאת, חלק מהפגמים אינם נראים באור UV ועשויים לדרוש שליטה באור טבעי (לבן).לציפויים מסוימים אין מספיק זוהר UV מטבעם, כגון ציפויי סיליקון אורגניים רבים.זה יכול לסבך את השליטה.

חשוב באותה מידה אם לרבד או לפוטורסיסט יש פליטת זוהר משלהם הדומה בעוצמתה לפליטת הציפוי: חלק מהציפויים הקונפורמיים נעשים בכוונה ללא זוהר באור אולטרה סגול, שכן בתנאי הפעלה לתוסף הזוהר המשמש יש השפעה שלילית על הציפוי והמעגל המודפס.

מבחינת כיסוי, התקן קובע יעדי איכות לציפוי הגימור ורמות איכות שונות – מחלקות 1, 2 ו-3. היעדים כוללים את הדברים הבאים:

• היעדר אזורים עם אובדן הידבקות;

• היעדר חללים או בועות;

• היעדר הרטבה, קילוף מקומי, שגרין, קמטים, סדקים, אדוות, פגמים כגון 'עין דג' ו'קליפת תפוז';

• היעדר תכלילים זרים;

• אין שינוי צבע או אובדן שקיפות;

• ריפוי מלא ומבנה הומוגני.

טכנולוגיות ציפוי רבות, סוגי מעגלים מודפסים וחומרים אינם מאפשרים השגת כל מדדי היעד הנ'ל בפועל.השגתם השיטתית תהיה בדרך כלל יקרה מאוד הן במונחים כספיים והן במונחים של השקעה, והן במונחים של זמן ומאמץ המושקעים בבקרת תהליכים.

בואו נשים לב למחוון יעד כזה כמו היעדר בועות.גם אם מסתכלים על המעגל המודפס בעין בלתי מזוינת, לרוב אי אפשר למצוא דוגמה שאין בה בועות במקום כזה או אחר, אלא אם מתקיימים התנאים הבאים:

• תהליך הציפוי הקונפורמי נשלט במלואו;

• חומר הציפוי הנכון נבחר להשגת תוצאה זו;

• תנאי התהליך עוברים אופטימיזציה מלאה;

• המפעילים עברו הכשרה מקיפה על הגורמים לבועות והם מסוגלים לשלוט בתהליך בהתאם;

• לא התרחשו שינויים ברבד ה-PCB, תהליך ההרכבה, הרכיבים או הציפוי הקונפורמי שעלולים לגרום לתגובה שלילית.

למרבה המזל, השגת יעדים אלו, למרות שהיא רצויה, אינה הכרחית עבור רוב החברות - אחרת, ציפוי קונפורמי יהיה נחלתם הבלעדית של כמה מומחים ומשימה בלתי אפשרית עבור רבים.IPC מסייע בהקשר זה על ידי הצעת קריטריוני איכות משלה עבור יעדים אלה:

• הציפוי נרפא לחלוטין ואחיד מבחינה מבנית;

• הציפוי מוחל רק באזורים שבהם הוא נחוץ;

• הידבקות של הציפוי ליד אזורים רעולי פנים;

• אין גישור בין רפידות סמוכות או משטחים מוליכים עקב:

-- אובדן הידבקות,

-- חללים או בועות,

- הרטבה,

-- פיצוח,

-- גלי,

-- עיני דג או עור כריש;

• תכלילים זרים אינם מפרים את דרישות פער הבידוד המינימליים בין רכיבים, רפידות מגע או משטחים מוליכים;

• הציפוי דק אך עדיין מגיע לקצוות של רכיבים והתקנים.

כל זה נראה הגיוני עד שתסתכל מקרוב על מה ש-IPC מציע להשיג עם תהליך הציפוי התואם שלה.אתה עשוי לגלות שהתהליך שבו אתה משתמש או התהליך שהלקוח שלך מבקש אינו ברור כמו שהוא נראה לראשונה.

ראשית, שקול את הדרישה לציפוי קצוות של רכיבים והתקנים בשכבה דקה.דרישה זו קשה מאוד, אם לא בלתי אפשרית, לעמוד במרבית תהליכי הציפוי הסטנדרטיים.די קשה לקבוע אם קצוות חדים מצופים במהלך תהליך בקרת איכות רגיל.אם לקוח מצהיר שזו הדרישה שלו, חשוב לשקול זאת היטב.

כעת נעבור לדרישה להיעדר כל הליקויים הנ'ל, כמו גם לגשרים בין קטעים מוליכים סמוכים.המשמעות היא שעל המפעיל לבחון את הפערים בין כל האלמנטים המוליכים במעגל המודפס עם הרכיבים המורכבים עליו ולוודא שאין פגמים, כמו בועות, שיפרו קריטריון איכות זה.משימה כזו דורשת לא רק את רמת ההסמכה הגבוהה ביותר, אלא גם הוצאות זמן אדירות, ובייצור בקנה מידה גדול, נוכחות של צבא שלם של מומחי בקרת איכות.

לפני שתסכימו עם הלקוח או עם מהנדס התכנון שלכם על כל קריטריוני האיכות, הבינו בפירוט למה בדיוק אתם מסכימים.

עובי ציפוי קונפורמי:

האזור האחרון אליו מתייחס IPC-A-610 הוא עובי ציפוי קונפורמי.הטבלה של התקן קובעת טווחי עובי סרט יבש מקובלים עבור חומרים פולימריים שונים, כגון ציפויים קונפורמיים אקריליים, הנעים בין 0.03 מ'מ ל-0.13 מ'מ, או 30 מיקרומטר עד 130 מיקרומטר.זהו מגוון רחב ליישום ציפוי קונפורמי אם התהליך מיושם כראוי.קל גם לחרוג ממגבלות אלה אם אינך מודע לבעיות הבסיסיות.המפתח הוא להבין את העקרונות של תהליך הציפוי הקונפורמי שבו נעשה שימוש ואת היכולות של החומר.

לדוגמה, אם למתקן יש אוטומטית מערכת ציפוי לטבילה, ייתכן שיהיה קשה להשיג סרט יבש של ציפוי אקרילי או פוליאוריטן על בסיס ממס בעובי העולה על 30 מיקרון ולהימנע מכל הפגמים המפורטים בקריטריוני האיכות.הציפוי יהיה בדרך כלל דק יותר ואולי לא יהיה עבה מספיק כדי לעמוד בקריטריונים.

יתרה מכך, קיים קשר ישיר בין מספר הבועות בסרט הציפוי היבש לבין עובי סרט הציפוי הרטוב המיושם במעבר אחד.קל לגלות את זה: אם מורחים שכבה עבה מדי במעבר אחד, אז החלק של פני השטח שלה יתקשה (יתייבש) לפני שהבועות יצופו מעלה מהעובי, והן יישארו בפנים.מריחת הציפוי בשכבות דקות היא התנאי החשוב ביותר להעלמת התרחשות הבועות.עם זאת, הרובוט לציפוי סלקטיבי פועל בדרך כלל במצב מעבר יחיד.לכן, יש צורך למצוא פשרה ולהתאים את התהליך הטכנולוגי של יישום הציפוי באופן שיגיע לתוצאות מיטביות.

מה זה אומר בעצם לדרוש ציפוי אחיד ומריחה אחידה?האם זה אומר 'אחיד' בטווח של 30-130 מיקרומטר?האם עלינו להקפיד על מריחת שכבה דקה על קצוות חדים שבהם הציפוי נוטה להתפשט?לבסוף, כפי שצוין בתקן, אם הציפוי מצטבר מתחת למכשיר, קל לחרוג ממגבלת העובי המותרת של 130 מיקרומטר באזורים מסוימים.למרבה הצער, בניגוד לשכל הישר, יותר לא תמיד טוב יותר, ויש להימנע מציפויים עבים מדי, שכן ציפויים עבים מדי נוטים להיסדק בטווח הארוך.

תהליכים טכנולוגיים לבקרת איכות אוטומטית של יישום ציפוי קונפורמי:

כאמור, כדי לעמוד בקריטריוני האיכות המפורטים לעיל, נדרשת בדיקה יסודית של כל ה-PCB.זוהי משימה קשה ביותר בשל גורמים כמו עייפות עיניים, הסחת דעת ותפוקה מוגבלת.האם בקרת איכות ציפוי קונפורמית יכולה להיות אוטומטית?

זה אפשרי, אבל עם כמה הסתייגויות ומגבלות.

בואו נסתכל על מערכות הציפוי הקונפורמיות האוטומטיות הקיימות בשוק.הם כוללים כמה מערכות היי-טקיות מאוד עם מצלמות וסורקים מצוינים, תוכנה מצוינת ואיכות גבוהה ביותר של בקרת תהליכים.הם יכולים להתמודד עם עיבוד סדרתי של מוצרים או להשתלב בקווי ייצור, ונראה שהם מגשרים על הפער הטכנולוגי הקיים.

המצלמות מותקנות על מערכות של שלושה או ארבעה צירים.כל מצלמה חייבת לבטל עיוות פרלקס בעת בדיקת לוחות מעגלים מודפסים גדולים שבהם יהיו אזורים נסתרים לאורך צידי הרכיבים.מערכות מבוססות סורק סובלות מאותו עיוות פרלקסה, וכיום קיימות מערכות סריקה שמבטלות פרלקסה.

עם זאת, לכל המערכות הללו יש חסרון: הן יכולות לבחון כל אינץ' של ה-PCB מכל זווית ועדיין לפספס אזורים בעייתיים.אבל זה לא בדרך כלל הגורם הקובע בבקרת איכות אוטומטית של ציפוי קונפורמי.מערכות בדיקה אופטית אוטומטית (AOI) מדגישות את הקושי לעמוד בקריטריוני האיכות של IPC בתוך תהליכי ציפוי קונפורמיים סטנדרטיים.מערכות אלו מציגות פגמים בתוך ציפוי ה-PCB ו'רואות' הרבה יותר ממה שכל מפעיל יכול.

עבור משתמש המערכת, זה עשוי להיראות כמו פתיחת תיבת פנדורה, שכן כעת יש לו שורה שלמה של מעגלים מודפסים עם פגמים על פני השטח שלהם.אם זה המקרה, ומערכת הבדיקה האופטית האוטומטית מוגדרת לבדוק את המעגלים המודפסים לפי כללים אלה, אזי לאחר זמן קצר קו הייצור ייפסק.האם מערכת הבדיקה אשמה, או תהליך הציפוי הקונפורמי?איפה האשמה צריכה להיות?

התשובה פשוטה: רוב התהליכים הטכנולוגיים אינם מספקים את רמת האיכות הנדרשת לפי הקריטריונים של תקן IPC.מערכות בדיקה אופטית אוטומטיות מזהות בבירור את כל הליקויים (ככל שמאפשרים גורמים מכניים ואופטיים).יתר על כן, הם רואים פגמים קיימים בצורה ברורה יותר מאשר בעין בלתי מזוינת.

פתרון ציפוי קונפורמי:

יש צורך ביישום תהליך איטרטיבי לפיתוח פתרון מיטבי.

1. לקבוע אילו פגמים (קריטריוני איכות) מקובלים ולהגדיר אותם.

2. קבע איזו רמת שליטה ניתנת להשגה בתהליך הציפוי הקונפורמי הקיים והחדש ואילו פגמים יכולים להיווצר בשני התהליכים

3. אם המערכת תאפשר עמידה בקריטריונים, כל הצדדים יהיו מרוצים.אחרת, יש לשנות את הקריטריונים או את התהליך.

בסופו של דבר, יש להשתמש בשכל הישר, ואז עם רמת הידע הנכונה, ניתן לקבל את ההחלטה הנכונה.על ידי פיתוח תהליך בקרת איכות מיטבי, ניתן למנוע עלויות מיותרות, מחלוקות והאשמות נגדיות מאוחר יותר כאשר מתעוררות בעיות.