Phân tích chi tiết về bản vá SMT và THT thông qua quy trình phủ sơn chống ba lỗ PCBA plug-in và các công nghệ chủ chốt!
Khi kích thước của các thành phần PCBA ngày càng nhỏ hơn, mật độ ngày càng cao hơn; Chiều cao hỗ trợ giữa các thiết bị và thiết bị (khoảng cách giữa PCB và khoảng sáng gầm xe) cũng ngày càng nhỏ hơn và mức độ ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến PCBA cũng ngày càng tăng. Vì vậy, chúng tôi đưa ra yêu cầu cao hơn về độ tin cậy của PCBA của các sản phẩm điện tử.
1.Các yếu tố môi trường và tác động của chúng
Các yếu tố môi trường thông thường như độ ẩm, bụi, phun muối, nấm mốc, v.v., có thể gây ra nhiều sự cố hỏng hóc khác nhau của PCBA
Độ ẩm
Hầu như tất cả các linh kiện PCB điện tử ở môi trường bên ngoài đều có nguy cơ bị ăn mòn, trong đó nước là môi trường ăn mòn quan trọng nhất. Các phân tử nước đủ nhỏ để xuyên qua khe phân tử dạng lưới của một số vật liệu polymer và đi vào bên trong hoặc tiếp cận kim loại bên dưới thông qua lỗ kim của lớp phủ để gây ăn mòn. Khi không khí đạt đến một độ ẩm nhất định, nó có thể gây ra sự di chuyển điện hóa PCB, dòng điện rò rỉ và biến dạng tín hiệu trong mạch tần số cao.
Hơi/độ ẩm + chất gây ô nhiễm ion (muối, chất hoạt tính từ thông) = chất điện phân dẫn điện + điện áp ứng suất = sự di chuyển điện hóa
Khi RH trong khí quyển đạt 80%, sẽ xuất hiện một màng nước có độ dày từ 5 ~ 20 phân tử và các loại phân tử có thể chuyển động tự do. Khi có mặt cacbon, các phản ứng điện hóa có thể xảy ra.
Khi RH đạt 60%, lớp bề mặt của thiết bị sẽ tạo thành màng nước dày 2 ~ 4 phân tử nước, khi có chất ô nhiễm hòa tan vào sẽ xảy ra phản ứng hóa học;
Khi RH < 20% trong khí quyển thì hầu như mọi hiện tượng ăn mòn đều dừng lại.
Vì vậy, chống ẩm là một phần quan trọng trong việc bảo vệ sản phẩm.
Đối với các thiết bị điện tử, hơi ẩm có ba dạng: mưa, ngưng tụ và hơi nước. Nước là chất điện giải có khả năng hòa tan một lượng lớn ion ăn mòn kim loại. Khi nhiệt độ của một bộ phận nào đó của thiết bị thấp hơn “điểm sương” (nhiệt độ) sẽ xuất hiện hiện tượng ngưng tụ trên bề mặt: các bộ phận kết cấu hay PCBA.
Bụi
Có bụi trong khí quyển, các chất ô nhiễm ion bị hấp phụ bụi lắng đọng bên trong thiết bị điện tử và gây ra hỏng hóc. Đây là một vấn đề phổ biến với các lỗi điện tử trong lĩnh vực này.
Bụi được chia thành hai loại: bụi thô là các hạt không đều có đường kính 2,5 ~ 15 micron, nhìn chung sẽ không gây ra lỗi, hồ quang và các vấn đề khác, nhưng ảnh hưởng đến tiếp điểm đầu nối; Bụi mịn là những hạt không đều có đường kính nhỏ hơn 2,5 micron. Bụi mịn có độ bám dính nhất định trên PCBA (veneer) chỉ có thể loại bỏ bằng bàn chải chống tĩnh điện.
Nguy cơ bụi: Một. Do bụi bám trên bề mặt PCBA, tạo ra hiện tượng ăn mòn điện hóa và tỷ lệ hư hỏng tăng lên; b. Bụi + nhiệt ẩm + sương mù muối gây ra thiệt hại lớn nhất cho PCBA, trong đó lỗi thiết bị điện tử xảy ra nhiều nhất ở khu vực công nghiệp hóa chất và khai thác mỏ gần bờ biển, sa mạc (vùng đất nhiễm mặn-kiềm) và phía nam sông Hoài Hà trong thời kỳ nấm mốc và mùa mưa.
Vì vậy, chống bụi là một phần quan trọng của sản phẩm.
Xịt muối
Sự hình thành phun muối:Phun muối được gây ra bởi các yếu tố tự nhiên như sóng biển, thủy triều, áp suất hoàn lưu khí quyển (gió mùa), ánh nắng mặt trời, v.v. Nó sẽ trôi vào đất liền theo gió và nồng độ của nó sẽ giảm dần theo khoảng cách từ bờ biển. Thông thường nồng độ phun muối là 1% diện tích bờ biển khi cách bờ 1Km (nhưng sẽ thổi xa hơn trong thời kỳ bão).
Tác hại của việc phun muối:Một. làm hỏng lớp phủ của các bộ phận kết cấu kim loại; b. Việc tăng tốc độ ăn mòn điện hóa dẫn đến đứt dây kim loại và hư hỏng các bộ phận.
Các nguồn ăn mòn tương tự:Một. Mồ hôi tay có chứa muối, urê, axit lactic và các hóa chất khác có tác dụng ăn mòn thiết bị điện tử tương tự như xịt muối. Vì vậy, nên đeo găng tay trong quá trình lắp ráp hoặc sử dụng và không được chạm vào lớp phủ bằng tay trần; b. Có halogen và axit trong chất trợ dung, cần được làm sạch và kiểm soát nồng độ dư của chúng.
Vì vậy, việc ngăn ngừa phun muối là một phần quan trọng trong việc bảo vệ sản phẩm.
Khuôn
Nấm mốc, tên gọi chung của nấm sợi, có nghĩa là "nấm mốc", có xu hướng hình thành sợi nấm um tùm nhưng không tạo ra quả thể lớn như nấm mốc. Ở những nơi ẩm ướt và ấm áp, bằng mắt thường, nhiều vật thể phát triển các khuẩn lạc mờ, kết bông hoặc hình mạng nhện, đó là nấm mốc.
QUẢ SUNG. 5: Hiện tượng nấm mốc PCB
Tác hại của nấm mốc: Một. sự thực bào và nhân giống của nấm mốc làm cho khả năng cách nhiệt của vật liệu hữu cơ bị suy giảm, hư hỏng và hư hỏng; b. Chất chuyển hóa của nấm mốc là axit hữu cơ, ảnh hưởng đến khả năng cách điện, độ bền điện và tạo ra hồ quang điện.
Vì vậy, chống nấm mốc là một phần quan trọng của sản phẩm bảo vệ.
Xem xét các khía cạnh trên, độ tin cậy của sản phẩm phải được đảm bảo tốt hơn, nó phải cách ly với môi trường bên ngoài càng thấp càng tốt nên quy trình phủ định hình được đưa ra.
Phủ PCB sau quá trình phủ, dưới hiệu ứng chụp đèn màu tím, lớp phủ ban đầu có thể rất đẹp!
Ba lớp phủ chống sơnđề cập đến việc phủ một lớp cách điện bảo vệ mỏng lên bề mặt PCB. Đây là phương pháp phủ sau hàn được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, đôi khi được gọi là lớp phủ bề mặt và lớp phủ bảo giác (tên tiếng Anh: Coating, Conformal Coating). Nó sẽ cách ly các linh kiện điện tử nhạy cảm khỏi môi trường khắc nghiệt, có thể cải thiện đáng kể độ an toàn và độ tin cậy của các sản phẩm điện tử và kéo dài tuổi thọ của sản phẩm. Ba lớp phủ chống sơn có thể bảo vệ mạch/linh kiện khỏi các yếu tố môi trường như độ ẩm, chất ô nhiễm, ăn mòn, ứng suất, sốc, rung cơ học và chu trình nhiệt, đồng thời cải thiện độ bền cơ học và đặc tính cách nhiệt của sản phẩm.
Sau quá trình phủ PCB, tạo thành một lớp màng bảo vệ trong suốt trên bề mặt, có thể ngăn chặn sự xâm nhập của nước và hơi ẩm một cách hiệu quả, tránh rò rỉ và đoản mạch.
2. Những điểm chính của quá trình phủ
Theo yêu cầu của IPC-A-610E(Tiêu chuẩn thử nghiệm lắp ráp điện tử), nó chủ yếu được phản ánh ở các khía cạnh sau:
Vùng đất
1. Những khu vực không thể phủ:
Các khu vực cần kết nối điện như miếng vàng, ngón tay vàng, lỗ xuyên kim loại, lỗ kiểm tra;
Pin và dụng cụ sửa pin;
Đầu nối;
Cầu chì và vỏ;
thiết bị tản nhiệt;
Dây nhảy;
Thấu kính của thiết bị quang học;
chiết áp;
Cảm biến;
Không có công tắc kín;
Các khu vực khác mà lớp phủ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc hoạt động.
2. Những khu vực cần sơn phủ: tất cả các mối hàn, chân, linh kiện và dây dẫn.
3. Khu vực tùy chọn
độ dày
Độ dày được đo trên bề mặt phẳng, không bị cản trở, đã được xử lý của thành phần mạch in hoặc trên một tấm kèm theo trải qua quá trình xử lý với thành phần đó. Các bảng kèm theo có thể có cùng chất liệu với bảng in hoặc các vật liệu không xốp khác, chẳng hạn như kim loại hoặc thủy tinh. Đo độ dày màng ướt cũng có thể được sử dụng như một phương pháp tùy chọn để đo độ dày lớp phủ, miễn là có mối quan hệ chuyển đổi được ghi lại giữa độ dày màng ướt và khô.
Bảng 1: Tiêu chuẩn phạm vi độ dày cho từng loại vật liệu phủ
Phương pháp kiểm tra độ dày:
1. Dụng cụ đo độ dày màng sơn khô: micromet (IPC-CC-830B); b Máy đo độ dày màng khô (đế sắt)
Hình 9. Thiết bị làm khô màng micromet
2. Đo độ dày màng ướt: độ dày của màng ướt có thể đo được bằng dụng cụ đo độ dày màng ướt, sau đó được tính theo tỷ lệ hàm lượng chất rắn keo
Độ dày của màng khô
Trong hình. 10, độ dày màng ướt được đo bằng máy đo độ dày màng ướt, sau đó tính toán độ dày màng khô
Độ phân giải cạnh
Sự định nghĩa: Trong trường hợp bình thường, van phun phun ra khỏi mép đường sẽ không thẳng lắm, sẽ luôn có một vệt nhất định. Chúng tôi xác định chiều rộng của gờ là độ phân giải của cạnh. Như hình bên dưới, kích thước của d là giá trị độ phân giải của cạnh.
Lưu ý: Độ phân giải cạnh chắc chắn càng nhỏ càng tốt, nhưng các yêu cầu khác nhau của khách hàng là không giống nhau, do đó, độ phân giải cạnh được phủ cụ thể miễn là đáp ứng yêu cầu của khách hàng.
Hình 11: So sánh độ phân giải cạnh
Tính đồng nhất
Keo phải giống như một độ dày đồng đều và màng mịn và trong suốt được bao phủ trong sản phẩm, điểm nhấn là tính đồng nhất của keo phủ trong sản phẩm phía trên khu vực thì phải có cùng độ dày, không có vấn đề về quy trình: vết nứt, sự phân tầng, đường màu cam, ô nhiễm, hiện tượng mao dẫn, bong bóng.
Hình 12: Hiệu ứng phủ của máy sơn tự động dòng AC tự động hướng trục, độ đồng đều rất nhất quán
3. Thực hiện quy trình phủ
Quá trình phủ
1 Chuẩn bị
Chuẩn bị sản phẩm, keo dán và các vật dụng cần thiết khác;
Xác định vị trí bảo vệ cục bộ;
Xác định chi tiết quy trình chính
2: Rửa
Nên làm sạch trong thời gian ngắn nhất sau khi hàn, để tránh bụi bẩn khó làm sạch;
Xác định xem chất gây ô nhiễm chính là cực hay không phân cực để lựa chọn chất tẩy rửa phù hợp;
Nếu sử dụng chất tẩy rửa bằng cồn, vấn đề an toàn phải được chú ý: phải có quy trình thông gió tốt, làm mát và sấy khô sau khi giặt, để tránh hiện tượng bay hơi dung môi còn sót lại do nổ trong lò;
Làm sạch bằng nước, dùng chất lỏng làm sạch có tính kiềm (nhũ tương) để rửa chất trợ dung, sau đó rửa sạch bằng nước tinh khiết để làm sạch chất lỏng làm sạch, đáp ứng các tiêu chuẩn làm sạch;
3. Bảo vệ bằng mặt nạ (nếu không sử dụng thiết bị phủ chọn lọc), tức là mặt nạ;
Nên chọn màng không dính sẽ không chuyển băng giấy;
Nên sử dụng băng giấy chống tĩnh điện để bảo vệ IC;
Theo yêu cầu của bản vẽ đối với một số thiết bị để che chắn bảo vệ;
4. Hút ẩm
Sau khi làm sạch, PCBA (thành phần) được bảo vệ phải được làm khô trước và hút ẩm trước khi phủ;
Xác định nhiệt độ/thời gian sấy sơ bộ theo nhiệt độ cho phép của PCBA (thành phần);
PCBA (thành phần) có thể được phép xác định nhiệt độ/thời gian của bàn sấy trước
5 áo khoác
Quá trình phủ hình dạng phụ thuộc vào các yêu cầu bảo vệ PCBA, thiết bị xử lý hiện có và dự trữ kỹ thuật hiện có, thường đạt được theo các cách sau:
Một. Chải bằng tay
Hình 13: Phương pháp chải tay
Lớp phủ cọ là quy trình được áp dụng rộng rãi nhất, phù hợp cho sản xuất hàng loạt nhỏ, cấu trúc PCBA phức tạp và dày đặc, cần bảo vệ các yêu cầu bảo vệ của các sản phẩm khắc nghiệt. Bởi vì lớp phủ cọ có thể được kiểm soát tự do, do đó các bộ phận không được phép sơn sẽ không bị ô nhiễm;
Lớp phủ chổi tiêu tốn ít vật liệu nhất, phù hợp với mức giá cao hơn của loại sơn hai thành phần;
Quá trình sơn có yêu cầu cao đối với người vận hành. Trước khi thi công, các yêu cầu về bản vẽ và lớp phủ phải được phân loại cẩn thận, nhận biết tên của các thành phần PCBA và những phần không được phép phủ phải được đánh dấu bằng các dấu hiệu bắt mắt;
Người vận hành không được phép chạm tay vào plug-in đã in bất kỳ lúc nào để tránh nhiễm bẩn;
b.Nhúng bằng tay
Hình 14: Phương pháp phủ nhúng tay
Quá trình phủ nhúng mang lại kết quả phủ tốt nhất. Một lớp phủ đồng nhất, liên tục có thể được áp dụng cho bất kỳ bộ phận nào của PCBA. Quá trình phủ nhúng không phù hợp với PCbas có tụ điện điều chỉnh được, lõi từ tinh chỉnh, chiết áp, lõi từ hình cốc và một số bộ phận có khả năng bịt kín kém.
Các thông số chính của quá trình phủ nhúng:
Điều chỉnh độ nhớt thích hợp;
Kiểm soát tốc độ nâng PCBA để tránh hình thành bong bóng. Thường không quá 1 mét mỗi giây;
c. phun
Phun là phương pháp xử lý được sử dụng rộng rãi nhất, dễ chấp nhận, được chia thành hai loại sau:
① Phun thủ công
Hình 15: Phương pháp phun thủ công
Thích hợp cho các phôi phức tạp hơn, khó dựa vào thiết bị tự động hóa, tình hình sản xuất hàng loạt, cũng phù hợp với nhiều dòng sản phẩm nhưng ít tình huống hơn, có thể phun đến vị trí đặc biệt hơn.
Lưu ý khi phun thủ công: sương sơn sẽ làm ô nhiễm một số thiết bị, chẳng hạn như ổ cắm PCB, ổ cắm IC, một số điểm tiếp xúc nhạy cảm và một số bộ phận nối đất, những bộ phận này cần chú ý đến độ tin cậy của việc bảo vệ nơi trú ẩn. Một điểm khác là người vận hành không nên dùng tay chạm vào phích cắm đã in bất cứ lúc nào để tránh làm nhiễm bẩn bề mặt tiếp xúc của phích cắm.
② Phun tự động
Nó thường đề cập đến việc phun tự động bằng thiết bị phủ chọn lọc. Thích hợp cho sản xuất hàng loạt, tính nhất quán tốt, độ chính xác cao, ít ô nhiễm môi trường. Với sự nâng cấp của ngành công nghiệp, chi phí lao động tăng cao và các yêu cầu khắt khe về bảo vệ môi trường, thiết bị phun sơn tự động đang dần thay thế các phương pháp phủ khác.
Với yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng của ngành công nghiệp 4.0, trọng tâm của ngành đã chuyển từ việc cung cấp thiết bị phủ phù hợp sang giải quyết vấn đề của toàn bộ quy trình phủ. Máy sơn chọn lọc tự động - sơn phủ chính xác và không lãng phí nguyên liệu, phù hợp với số lượng sơn phủ lớn, phù hợp nhất với số lượng lớn ba loại sơn chống sơn.
So sánh củamáy phủ tự độngVàquá trình phủ truyền thống
Sơn phủ ba lớp PCBA truyền thống:
1) Lớp phủ cọ: có bong bóng, sóng, tẩy lông cọ;
2) Viết: quá chậm, không thể kiểm soát được độ chính xác;
3) Ngâm toàn bộ: tốn sơn quá, tốc độ chậm;
4) Phun súng phun: để bảo vệ đồ gá, trôi quá nhiều
Sơn phủ máy:
1) Số lượng phun sơn, vị trí và diện tích phun sơn được đặt chính xác và không cần thêm người lau bảng sau khi phun sơn.
2) Một số bộ phận cắm có khoảng cách lớn từ mép tấm có thể được sơn trực tiếp mà không cần lắp đặt vật cố định, tiết kiệm nhân công lắp đặt tấm.
3) Không bay hơi khí, đảm bảo môi trường hoạt động sạch sẽ.
4) Tất cả các chất nền không cần sử dụng đồ gá để phủ màng carbon, loại bỏ khả năng va chạm.
5) Ba độ dày lớp phủ chống sơn đồng đều, cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm, nhưng cũng tránh lãng phí sơn.
Máy sơn ba lớp chống sơn tự động PCBA, được thiết kế đặc biệt để phun ba thiết bị phun sơn thông minh chống sơn. Bởi vì vật liệu được phun và chất lỏng phun được áp dụng là khác nhau, nên máy sơn trong quá trình lựa chọn thành phần thiết bị cũng khác nhau, ba máy sơn chống sơn áp dụng chương trình điều khiển máy tính mới nhất, có thể nhận ra liên kết ba trục, đồng thời được trang bị hệ thống camera định vị và theo dõi, có thể kiểm soát chính xác khu vực phun thuốc.
Máy phun sơn ba lớp hay còn gọi là máy phun keo ba lớp chống sơn, máy phun keo ba lớp chống sơn, máy phun ba lớp dầu chống sơn, máy phun ba lớp chống sơn, chuyên dùng để kiểm soát chất lỏng, trên bề mặt PCB được phủ một lớp gồm ba lớp sơn chống, chẳng hạn như phương pháp ngâm tẩm, phun hoặc phủ quay trên bề mặt PCB được phủ một lớp chất quang dẫn.
Làm thế nào để giải quyết ba nhu cầu sơn chống rỉ trong kỷ nguyên mới đã trở thành một vấn đề cấp bách cần giải quyết trong ngành. Thiết bị phủ tự động được đại diện bởi máy phủ chọn lọc chính xác mang đến một phương thức vận hành mới,lớp phủ chính xác và không lãng phí vật liệu, phù hợp nhất cho số lượng lớn ba lớp phủ chống sơn.
