В производстве радиоэлектронной аппаратуры в качестве влагозащитных покрытий применяются различные лаки. Большинство лаков прозрачны, и поэтому на фоне печатной платы и элементов зачастую трудно определить области, покрытые лаком, оценить толщину покрытия, найти такие дефекты, как пузыри, раковины, инородные частицы. Для контроля используются специализированные средства и ультрафиолетовое излучение.
Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолет, УФ, UV) – это электромагнитное излучение, занимающее диапазон между видимым светом и рентгеновским излучением.
Ультрафиолетовый свет невидим для человеческого глаза, но при поглощении его некоторыми материалами наблюдается люминесцентное свечение фиолетового цвета. Этот эффект используется для контроля качества нанесения влагозащитных покрытий. В современные материалы добавляют специальный порошкообразный индикатор, который не влияет на качество покрытия, но позволяет визуально оценить процесс нанесения и его результат.
УФ-излучение в зависимости от длины волны разделяется на следующие группы (см. ресурс ru.wikipedia.org):
ультрафиолет А, длинноволновый диапазон, UVA, 400–315 нм (черный свет);
ультрафиолет B, средневолновый диапазон, UVB, 315–280 нм;
ультрафиолет С, коротковолновый, UVC, 280–100 нм, наиболее опасный для человека.
Лампы UVA, используемые для колнтроля, излучают свет в длинноволновом диапазоне и почти не опасны для человека. Обычно пик флуоресцирования наблюдается при длине волны 365 нм. Коротковолновый (UVC) и частично средневолновый (UVB) ультрафиолет сильно поглощается воздухом, в результате чего образуется озон. UVB и UVC участвуют в процессе полимеризации некоторых влагозащитных покрытий, например, материала Humiseal UV40. Полимеризацию проводят в специальных установках отверждения. Интенсивность излучения УФ-света в таких установках велика, поэтому при работе на этом оборудовании необходимы меры безопасности, так как прямое попадание УФ в глаза человека может привести к ожогам сетчатки. Защитить от этого могут специальные очки, которые пропускают видимый свет и значительно поглощают УФ-излучение.
Источниками ультрафиолетового света в диапазоне UVA могут быть ртутные, ксеноновые и другие газоразрядные лампы. Такие лампы изготовлены из материалов, пропускающих излучение ультрафиолетового диапазона. Чаще всего для этих целей применяется кварц. В качестве источника ультрафиолетового света также могут применяться светодиоды с излучением в соответствующем диапазоне.
Средства для визуального контроля
влагозащитного покрытия
На современных производствах применяются следующие средства визуального контроля влагозащитных покрытий:
ультрафиолетовый фонарь;
линзы с подсветкой и микроскопы для контроля покрытия;
специальные камеры для контроля и корректировки нанесения покрытия;
установки автоматического оптического контроля покрытия.
Рассмотрим более подробно эти виды контроля.
Ультрафиолетовый фонарь – это самый простой и наиболее доступный способ контроля. Такие фонари можно купить в обычных магазинах. Яркость и эффективная площадь освещения у такого фонаря обычно невелики, поэтому полностью осветить поверхность больших печатных узлов невозможно, но фонари компактны и позволяют оперативно оценить качество покрытия, обнаружить отклонения в процессе нанесения влагозащитного покрытия и откорректировать технологию его нанесения (рис.2).
Для детального рассмотрения печатного узла применяются специальные линзы с ультрафиолетовой подсветкой (рис.3). Они аналогичны стандартным линзам, устанавливаются на рабочих местах, но вместо дневного света излучают УФ. Увеличение линзы позволяет обнаружить мельчайшие трещины, соринки и другие дефекты покрытия.
Если увеличения линзы недостаточно, то можно воспользоваться безокулярными стереоувеличителями фирмы Vision Engeneering. В специальном исполнении линзы Mantis Compact UV или Mantis Elite UV (рис.4), оснащенные ультрафиолетовыми осветителями, позволяют получить увеличение до 10 крат и обеспечивают комфортные условия работы контролера и электромонтажника.
Используя стереоувеличители, можно точно устранить дефекты, допущенные в процессе нанесения. Эргономичное исполнение уменьшает утомляемость оператора в процессе работы, что положительно сказывается на качестве выполнения операции.
Специальные камеры для контроля влагозащитного покрытия используются в случае использования материалов с летучими органическими веществами или для проведения ремонта покрытий, например, с помощью растворителей, паяльника или абразивного инструмента. Камеры снабжены одной или двумя УФ-лампами, вытяжной вентиляцией и обеспечивают минимальную концентрацию паров растворителя в рабочей зоне. Помимо этого внутренняя рабочая область камеры имеет специализированное тефлоновое покрытие черного цвета, которое, с одной стороны, обеспечивает удобство контроля, а с другой, – простоту обслуживания (рис.5). Все это делает работу по контролю и ремонту влагозащитных покрытий комфортной и безопасной для оператора, так как обеспечивает минимальную концентрацию паров растворителя в рабочей зоне.
Многие современные установки нанесения влагозащитного покрытия оснащаются ультрафиолетовой подсветкой, что очень удобно при отладке технологии и контроле качества нанесения покрытий. Например, в установке Asymtek SL940E (рис.6) имеется светодиодная УФ-подсветка, которая с двух сторон полностью освещает внутреннюю рабочую область и позволяет контролировать процесс нанесения материала даже для печатных узлов с плотным монтажом, в том числе и высоких электрорадиоэлементов (ЭРЭ).
Примером систем автоматического оптического контроля влагозащитных покрытий служит установка ACCICS (система автоматической инспекции влагозащитных покрытий) (рис.7).
Автоматический контроль характеризуется:
высокой повторяемостью параметров процесса контроля качества влагозащитных покрытий. Минимальное влияние человеческого фактора на результат контроля;
одинаковыми критериями оценки для каждой платы;
высокой скоростью процесса контроля;
возможностью хранения и обработки данных (параметров и результатов процесса).
Система дает возможность определить:
области с нанесенным материалом;
области без покрытия;
такие дефекты, как трещины, отслоения, неудовлетворительное смачивание (плохое растекание материала по поверхности ПУ).
Установка выпускается в двух исполнениях: автономная и встраиваемая в линию.
Измерение и контроль толщины покрытия
Толщина – один из важных параметров покрытия.
В случае тонкого покрытия не обеспечивается требуемая надежность при эксплуатации изделия, а если толщина покрытия слишком велика, то во время отверждения материала могут образовываться трещины, покрытие будет «съеживаться» и покрываться рябью (эффект апельсиновой корки). К тому же избыточное нанесение приводит к дополнительным расходам дорогостоящего материала.
Существует два метода контроля толщины покрытия: в неотвержденном («сыром») и отвержденном (полимеризованном) состояниях.
Измерение толщины покрытия в сыром состоянии необходимо в том случае, когда измерение полимеризованного покрытия невозможно, например, при высокой плотности монтажа компонентов, препятствующей проведению измерений.
Для оценки толщины используются специальные щупы (рис.8). Они имеют зубья различной длины, при опускании в защитную пленку из лака смоченные концы щупа показывают примерную толщину покрытия. Чтобы выяснить, какая толщина получится после отверждения, нужно пересчитать полученные данные с учетом процентного содержания твердых частиц в материале. Например, если процентное содержание твердых частиц составляет 35% (с учетом подбора вязкости растворителем), тогда толщина пленки после отверждения составит примерно 35% от измеренной величины (такой расчет является примерным и может отличаться для различных материалов).
Для измерения толщины отвержденного покрытия применяются обычные микрометры (рис.9). При измерении толщины с помощью микрометра, необходимо иметь плоскую (свободную от компонентов) поверхность печатного узла, на которой возможно провести измерения. Замеряется толщина ПУ сначала до нанесения, а потом после отверждения покрытия. В результате определяется толщина покрытия. Точность измерения таким прибором составляет ±10 мкм.
Существуют более точные приборы, которые могут измерить толщину влагозащитного покрытия, нанесенного на немагнитную металлическую основу по методу вихревых токов. Такой основой может служить медь, олово, финишное покрытие на ПП, корпуса или выводы элементов. Пример такого прибора представлен на рис.9. По заявлению производителя, он может измерять толщину покрытия с точностью до ±1 мкм.
Контроль качества нанесения влагозащитного покрытия – сложный и трудоемкий процесс. Упрощение этого процесса и сведение к минимуму брака при производстве печатных узлов является одним из важных этапов, направленных на обеспечение качества и надежности будущего изделия. Применяя несложные методы и используя рассмотренные в данной статье инструменты, технолог сможет оценить качество влагозащиты, найти дефекты различных типов, определить соответствие покрытия требованиям, предъявляемым к изделию.
Ультрафиолетовый свет невидим для человеческого глаза, но при поглощении его некоторыми материалами наблюдается люминесцентное свечение фиолетового цвета. Этот эффект используется для контроля качества нанесения влагозащитных покрытий. В современные материалы добавляют специальный порошкообразный индикатор, который не влияет на качество покрытия, но позволяет визуально оценить процесс нанесения и его результат.
УФ-излучение в зависимости от длины волны разделяется на следующие группы (см. ресурс ru.wikipedia.org):
ультрафиолет А, длинноволновый диапазон, UVA, 400–315 нм (черный свет);
ультрафиолет B, средневолновый диапазон, UVB, 315–280 нм;
ультрафиолет С, коротковолновый, UVC, 280–100 нм, наиболее опасный для человека.
Лампы UVA, используемые для колнтроля, излучают свет в длинноволновом диапазоне и почти не опасны для человека. Обычно пик флуоресцирования наблюдается при длине волны 365 нм. Коротковолновый (UVC) и частично средневолновый (UVB) ультрафиолет сильно поглощается воздухом, в результате чего образуется озон. UVB и UVC участвуют в процессе полимеризации некоторых влагозащитных покрытий, например, материала Humiseal UV40. Полимеризацию проводят в специальных установках отверждения. Интенсивность излучения УФ-света в таких установках велика, поэтому при работе на этом оборудовании необходимы меры безопасности, так как прямое попадание УФ в глаза человека может привести к ожогам сетчатки. Защитить от этого могут специальные очки, которые пропускают видимый свет и значительно поглощают УФ-излучение.
Источниками ультрафиолетового света в диапазоне UVA могут быть ртутные, ксеноновые и другие газоразрядные лампы. Такие лампы изготовлены из материалов, пропускающих излучение ультрафиолетового диапазона. Чаще всего для этих целей применяется кварц. В качестве источника ультрафиолетового света также могут применяться светодиоды с излучением в соответствующем диапазоне.
Средства для визуального контроля
влагозащитного покрытия
На современных производствах применяются следующие средства визуального контроля влагозащитных покрытий:
ультрафиолетовый фонарь;
линзы с подсветкой и микроскопы для контроля покрытия;
специальные камеры для контроля и корректировки нанесения покрытия;
установки автоматического оптического контроля покрытия.
Рассмотрим более подробно эти виды контроля.
Ультрафиолетовый фонарь – это самый простой и наиболее доступный способ контроля. Такие фонари можно купить в обычных магазинах. Яркость и эффективная площадь освещения у такого фонаря обычно невелики, поэтому полностью осветить поверхность больших печатных узлов невозможно, но фонари компактны и позволяют оперативно оценить качество покрытия, обнаружить отклонения в процессе нанесения влагозащитного покрытия и откорректировать технологию его нанесения (рис.2).
Для детального рассмотрения печатного узла применяются специальные линзы с ультрафиолетовой подсветкой (рис.3). Они аналогичны стандартным линзам, устанавливаются на рабочих местах, но вместо дневного света излучают УФ. Увеличение линзы позволяет обнаружить мельчайшие трещины, соринки и другие дефекты покрытия.
Если увеличения линзы недостаточно, то можно воспользоваться безокулярными стереоувеличителями фирмы Vision Engeneering. В специальном исполнении линзы Mantis Compact UV или Mantis Elite UV (рис.4), оснащенные ультрафиолетовыми осветителями, позволяют получить увеличение до 10 крат и обеспечивают комфортные условия работы контролера и электромонтажника.
Используя стереоувеличители, можно точно устранить дефекты, допущенные в процессе нанесения. Эргономичное исполнение уменьшает утомляемость оператора в процессе работы, что положительно сказывается на качестве выполнения операции.
Специальные камеры для контроля влагозащитного покрытия используются в случае использования материалов с летучими органическими веществами или для проведения ремонта покрытий, например, с помощью растворителей, паяльника или абразивного инструмента. Камеры снабжены одной или двумя УФ-лампами, вытяжной вентиляцией и обеспечивают минимальную концентрацию паров растворителя в рабочей зоне. Помимо этого внутренняя рабочая область камеры имеет специализированное тефлоновое покрытие черного цвета, которое, с одной стороны, обеспечивает удобство контроля, а с другой, – простоту обслуживания (рис.5). Все это делает работу по контролю и ремонту влагозащитных покрытий комфортной и безопасной для оператора, так как обеспечивает минимальную концентрацию паров растворителя в рабочей зоне.
Многие современные установки нанесения влагозащитного покрытия оснащаются ультрафиолетовой подсветкой, что очень удобно при отладке технологии и контроле качества нанесения покрытий. Например, в установке Asymtek SL940E (рис.6) имеется светодиодная УФ-подсветка, которая с двух сторон полностью освещает внутреннюю рабочую область и позволяет контролировать процесс нанесения материала даже для печатных узлов с плотным монтажом, в том числе и высоких электрорадиоэлементов (ЭРЭ).
Примером систем автоматического оптического контроля влагозащитных покрытий служит установка ACCICS (система автоматической инспекции влагозащитных покрытий) (рис.7).
Автоматический контроль характеризуется:
высокой повторяемостью параметров процесса контроля качества влагозащитных покрытий. Минимальное влияние человеческого фактора на результат контроля;
одинаковыми критериями оценки для каждой платы;
высокой скоростью процесса контроля;
возможностью хранения и обработки данных (параметров и результатов процесса).
Система дает возможность определить:
области с нанесенным материалом;
области без покрытия;
такие дефекты, как трещины, отслоения, неудовлетворительное смачивание (плохое растекание материала по поверхности ПУ).
Установка выпускается в двух исполнениях: автономная и встраиваемая в линию.
Измерение и контроль толщины покрытия
Толщина – один из важных параметров покрытия.
В случае тонкого покрытия не обеспечивается требуемая надежность при эксплуатации изделия, а если толщина покрытия слишком велика, то во время отверждения материала могут образовываться трещины, покрытие будет «съеживаться» и покрываться рябью (эффект апельсиновой корки). К тому же избыточное нанесение приводит к дополнительным расходам дорогостоящего материала.
Существует два метода контроля толщины покрытия: в неотвержденном («сыром») и отвержденном (полимеризованном) состояниях.
Измерение толщины покрытия в сыром состоянии необходимо в том случае, когда измерение полимеризованного покрытия невозможно, например, при высокой плотности монтажа компонентов, препятствующей проведению измерений.
Для оценки толщины используются специальные щупы (рис.8). Они имеют зубья различной длины, при опускании в защитную пленку из лака смоченные концы щупа показывают примерную толщину покрытия. Чтобы выяснить, какая толщина получится после отверждения, нужно пересчитать полученные данные с учетом процентного содержания твердых частиц в материале. Например, если процентное содержание твердых частиц составляет 35% (с учетом подбора вязкости растворителем), тогда толщина пленки после отверждения составит примерно 35% от измеренной величины (такой расчет является примерным и может отличаться для различных материалов).
Для измерения толщины отвержденного покрытия применяются обычные микрометры (рис.9). При измерении толщины с помощью микрометра, необходимо иметь плоскую (свободную от компонентов) поверхность печатного узла, на которой возможно провести измерения. Замеряется толщина ПУ сначала до нанесения, а потом после отверждения покрытия. В результате определяется толщина покрытия. Точность измерения таким прибором составляет ±10 мкм.
Существуют более точные приборы, которые могут измерить толщину влагозащитного покрытия, нанесенного на немагнитную металлическую основу по методу вихревых токов. Такой основой может служить медь, олово, финишное покрытие на ПП, корпуса или выводы элементов. Пример такого прибора представлен на рис.9. По заявлению производителя, он может измерять толщину покрытия с точностью до ±1 мкм.
Контроль качества нанесения влагозащитного покрытия – сложный и трудоемкий процесс. Упрощение этого процесса и сведение к минимуму брака при производстве печатных узлов является одним из важных этапов, направленных на обеспечение качества и надежности будущего изделия. Применяя несложные методы и используя рассмотренные в данной статье инструменты, технолог сможет оценить качество влагозащиты, найти дефекты различных типов, определить соответствие покрытия требованиям, предъявляемым к изделию.
Отзывы читателей
