Español Visitas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2024-08-07 Origen:Sitio
El control de calidad es un aspecto crítico del proceso de recubrimiento conforme y es clave para completar con éxito esta operación. Este artículo analiza los estándares de recubrimientos conformes, el significado de sus regulaciones, la capacidad de la nueva tecnología automatizada significa aplicar control de calidad a recubrimientos conformes y los factores que deben considerarse para garantizar un control confiable.
Los recubrimientos conformes son capas de polímero delgadas y transparentes que se aplican a las superficies de los conjuntos de circuitos impresos para protegerlos de factores externos. La palabra 'conformal ' se deriva del latín conformis - 'similar ', 'parecido ', es decir, determina la capacidad del recubrimiento para replicar la forma del conjunto de circuito impreso protegido.
Hoy, el estándar internacional principal utilizado por la mayoría de las empresas de todo el mundo en el área de recubrimiento conforme es el estándar IPC-A-610 para la aceptabilidad de los ensamblajes electrónicos, cuya versión actual (IPC-A-610E) se puede pedir desde IPC. Existen otros estándares, incluidas las regulaciones de la compañía, pero este artículo se centra en A610 para ayudar a determinar las necesidades de control de calidad de las aplicaciones de recubrimiento conformes.
Alcance de los problemas cubiertos por IPC-A-610
IPC-A-610 debe estudiarse por sección. Esto ayudará a comprender tanto las necesidades del operador como los requisitos del proceso de recubrimiento conforme. El estándar consta de tres secciones: información general, cobertura de recubrimiento y espesor de recubrimiento
IPC-A-610 establece que los recubrimientos conformes generalmente deben ser claros y uniformes en color y consistencia, y deben cubrir uniformemente la placa de circuito impreso y sus componentes. El alcance de la cobertura depende del método de aplicación.
Aquí hay mucho espacio para la interpretación, lo que puede generar problemas si se malinterpretan. Vale la pena señalar que cada tecnología de aplicación de recubrimiento conforme, ya sea una aplicación de pincel, aplicación robótica selectiva con una válvula sin aire o pulverización de aerosol, tiene sus propias características. Todos producen diferentes niveles de acabado, que varían aún más según la organización del proceso tecnológico, la personalidad del operador y las condiciones del entorno de producción.
Los términos 'homogeneidad ' y 'uniformidad ' utilizados en el texto del estándar son de interés. En ellos mismos, son bastante ambiguos, pero deben entenderse en el contexto de los requisitos para la integridad y el grosor del recubrimiento que se discute a continuación. Sin tal contexto, estos términos finalmente aclaran poco.
Además, si el recubrimiento es transparente, surge la pregunta de si los recubrimientos pigmentados son aceptables. Esto debe discutirse con el cliente y el efecto del pigmento en el rendimiento del recubrimiento conforme evaluado.
La mayoría de los recubrimientos conformes ahora contienen aditivos luminiscentes que brillan bajo luz ultravioleta (UV). Esto hace que sea más fácil controlar la calidad de la aplicación de recubrimiento. Sin embargo, algunos defectos no son visibles en la luz UV y pueden requerir control en la luz natural (blanca). Algunos recubrimientos no tienen suficiente luminiscencia UV por naturaleza, como muchos recubrimientos de Organosilicon. Esto puede complicar el control.
Es igualmente importante si el laminado o la fotorresistencia tienen su propia emisión luminiscente comparable en intensidad a la emisión del recubrimiento: algunos recubrimientos conformes se realizan deliberadamente no luminiscentes en la luz ultravioleta, ya que en condiciones de funcionamiento, el aditivo luminiscente utilizado tiene un efecto adverso en el recubrimiento y la placa de circuito impreso.
En términos de cobertura, el estándar establece objetivos de calidad para el recubrimiento de acabado y diferentes niveles de calidad: clases 1, 2 y 3. Los objetivos incluyen lo siguiente:
Ausencia de áreas con pérdida de adhesión;
Ausencia de vacíos o burbujas;
Ausencia de rocío, pelado local, shagreen, arrugas, grietas, ondas, defectos como 'ojo de pescado ' y 'cáscara de naranja ';
Ausencia de inclusiones extranjeras;
Sin decoloración o pérdida de transparencia;
Curado completo y estructura homogénea.
Muchas tecnologías de recubrimiento, tipos de placas de circuito impreso y materiales no permiten lograr todos los indicadores objetivo mencionados anteriormente en la práctica. El logro sistemático de ellos generalmente será extremadamente costoso tanto en términos financieros como de inversión, y en términos de tiempo y esfuerzo gastado en el control de procesos.
Prestemos atención a un indicador objetivo como la ausencia de burbujas. Incluso si observa la placa de circuito impreso a simple vista, generalmente es imposible encontrar una muestra que no tenga burbujas en un lugar u otro, a menos que se cumplan las siguientes condiciones:
El proceso de recubrimiento conforme está completamente controlado;
El material de recubrimiento correcto se selecciona para lograr este resultado;
Las condiciones del proceso están completamente optimizadas;
Los operadores están ampliamente capacitados en las causas de las burbujas y pueden controlar el proceso en consecuencia;
No se han producido cambios en el laminado PCB, el proceso de ensamblaje, los componentes o el recubrimiento conforme que podría causar una reacción adversa.
Afortunadamente, lograr estos objetivos, aunque deseables, no es necesario para la mayoría de las empresas; de lo contrario, el recubrimiento conforme sería el dominio exclusivo de algunos expertos y una tarea imposible para muchos. IPC ayuda en este sentido ofreciendo sus propios criterios de calidad para estos objetivos:
El recubrimiento está completamente curado y estructuralmente uniforme;
El recubrimiento se aplica solo a las áreas donde se necesita;
Adhesión del recubrimiento cerca de áreas enmascaradas;
No hay puentes entre almohadillas adyacentes o superficies conductoras debido a:
- Pérdida de adhesión,
- Vacíos o burbujas,
- Dewetting,
- Cracking,
- Onda,
- Fisheyes o tiburones;
Las inclusiones extranjeras no violan los requisitos mínimos de la brecha de aislamiento entre componentes, almohadillas de contacto o superficies conductoras;
El recubrimiento es delgado pero aún alcanza los bordes de componentes y dispositivos.
Todo esto parece razonable hasta que observe más de cerca lo que IPC propone lograr con su proceso de recubrimiento conforme. Puede encontrar que el proceso que está utilizando o el que solicita su cliente no es tan obvio como parece.
Primero, considere el requisito de cubrir los bordes de componentes y dispositivos con una capa delgada. Este requisito es extremadamente difícil, si no imposible, de cumplir con la mayoría de los procesos de recubrimiento estándar. Es bastante difícil determinar si los bordes afilados están recubiertos durante un proceso de control de calidad normal. Si un cliente afirma que este es su requisito, es importante considerar esto cuidadosamente.
Ahora pasemos al requisito de ausencia de todos los defectos anteriores, así como puentes entre secciones conductoras adyacentes. Esto significa que el operador debe examinar las brechas entre todos los elementos conductores en la placa de circuito impreso con los componentes montados en él y garantizar que no haya defectos, como burbujas, que violen este criterio de calidad. Tal tarea requiere no solo el más alto nivel de calificación, sino también enormes gastos de tiempo, y en producción a gran escala, la presencia de todo un ejército de especialistas en control de calidad.
Antes de estar de acuerdo con el cliente o su propio ingeniero de diseño en todos los criterios de calidad, comprenda en detalle qué está de acuerdo exactamente.
El área final abordada por IPC-A-610 es el grosor de recubrimiento conforme. La tabla del estándar establece rangos de espesor de película seca aceptables para varios materiales poliméricos, como recubrimientos conformales acrílicos, que varían de 0.03 mm a 0.13 mm, o 30 µm a 130 µm. Este es un amplio rango para una aplicación de recubrimiento conforme si el proceso se implementa correctamente. También es fácil superar estos límites si no conoce los problemas subyacentes. La clave es comprender los principios del proceso de recubrimiento conforme que se utiliza y las capacidades del material.
Por ejemplo, si una instalación tiene un sistema de recubrimiento de inmersión automatizado , puede ser difícil lograr una película seca de recubrimiento acrílico o de poliuretano a base de solvente de más de 30 micras de espesor y evitar todos los defectos enumerados en los criterios de calidad. El recubrimiento generalmente será más delgado y puede no ser lo suficientemente grueso como para cumplir con los criterios.
Además, existe una relación directa entre el número de burbujas en la película de recubrimiento seco y el grosor de la película de recubrimiento húmedo aplicada en un solo paso. Esto es fácil de averiguar: si aplica una capa demasiado gruesa en una pasada, entonces su parte de la superficie se endurecerá (se seque) antes de que las burbujas puedan flotar por el grosor, y permanecerán adentro. Aplicar el recubrimiento en capas delgadas es la condición más importante para eliminar la aparición de burbujas. Sin embargo, el robot para el recubrimiento selectivo generalmente funciona en modo de paso único. Por lo tanto, es necesario encontrar un compromiso y ajustar el proceso tecnológico de aplicación de recubrimiento de tal manera que obtenga resultados óptimos.
¿Qué significa realmente requerir un recubrimiento uniforme y una aplicación uniforme? ¿Significa 'uniforme ' en el rango de 30-130 µm? ¿Necesitamos tener cuidado de aplicar una capa delgada a los bordes afilados donde el recubrimiento tiende a extenderse? Finalmente, como se señaló en el estándar, si el recubrimiento se acumula debajo del dispositivo, es fácil exceder el límite de espesor permisible de 130 µm en ciertas áreas. Desafortunadamente, al contrario del sentido común, más no siempre es mejor, y los recubrimientos excesivamente gruesos deben evitarse, ya que los recubrimientos excesivamente gruesos tienden a agrietarse a largo plazo.
Como se señaló, para cumplir con los criterios de calidad descritos anteriormente, se requiere una inspección exhaustiva de todo PCB. Esta es una tarea extremadamente difícil debido a factores como la fatiga ocular, la distracción y el rendimiento limitado. ¿Se puede automatizar el control de calidad de recubrimiento conforme?
Es posible, pero con algunas reservas y limitaciones.
Veamos los sistemas de revestimiento conformes automatizados disponibles en el mercado. Incluyen algunos sistemas de muy alta tecnología con excelentes cámaras y escáneres, excelente software y la más alta calidad de control de procesos. Pueden manejar el procesamiento en serie de productos o integrarse en las líneas de producción, y parecen cerrar la brecha tecnológica existente.
Las cámaras están montadas en sistemas de tres o cuatro ejes. Cada cámara debe eliminar la distorsión de paralaje al inspeccionar las placas de circuito impresos grandes donde habrá áreas ocultas a lo largo de los lados de los componentes. Los sistemas basados en escáner sufren de la misma distorsión de paralaje, y ahora hay sistemas de escaneo disponibles que eliminan el paralaje.
Sin embargo, todos estos sistemas tienen un inconveniente: pueden examinar cada centímetro de PCB desde todos los ángulos y aún se pierden áreas problemáticas. Pero ese no suele ser el factor determinante en el control automatizado de calidad de recubrimiento conforme. Los sistemas automatizados de inspección óptica (AOI) destacan la dificultad de cumplir con los criterios de calidad de IPC dentro de los procesos de recubrimiento conformes estándar. Estos sistemas muestran defectos dentro del revestimiento PCB y 'ver ' mucho más de lo que cualquier operador podría.
Para el usuario del sistema, esto puede parecer una apertura de caja de Pandora, ya que ahora tiene una línea completa de placas de circuito impreso con defectos en toda su superficie. Si este es el caso, y el sistema de inspección óptica automatizada está configurado para inspeccionar las placas de circuito impreso de acuerdo con estas reglas, entonces después de un corto tiempo, la línea de producción se detendrá. ¿Tiene la culpa el sistema de inspección o el proceso de recubrimiento conforme? ¿Dónde debe estar la culpa?
La respuesta es simple: la mayoría de los procesos tecnológicos no proporcionan el nivel de calidad requerido por los criterios estándar de IPC. Los sistemas de inspección óptica automatizados identifican claramente todos los defectos (en lo que respecta a los factores mecánicos y ópticos). Además, ven los defectos existentes más claramente que a simple vista.
Es necesario implementar un proceso iterativo para desarrollar una solución óptima.
1. Establecer qué defectos (criterios de calidad) son aceptables y los definen.
2. Determine qué nivel de control se puede alcanzar dentro del proceso de recubrimiento conforme existente y nuevo y qué defectos pueden generar ambos procesos.
3. Si el sistema permite que se cumplan los criterios, todas las partes serán satisfechas. De lo contrario, los criterios o el proceso deben cambiarse.
En última instancia, se debe usar el sentido común, y luego, con el nivel correcto de conocimiento, se puede tomar la decisión correcta. Al desarrollar un proceso de control de calidad óptimo, los costos innecesarios, las disputas y las contraacusiones se pueden evitar más adelante cuando surgen problemas.
