如果使用我們新型的點膠工藝檢測技術(shù)測量電子組件上的涂層,那么過去的“最后未開拓疆土”任務(wù)可能會更成功。雖然這只是一個假設(shè)性的說法,但在像外太空這樣的惡劣環(huán)境中,很可能會發(fā)生枝晶生長和表面污染現(xiàn)象。因此,將電子組件與環(huán)境污染物隔離尤為重要,因為任何碎屑或濕氣都可能成為枝狀晶體生長的滋生地。
惡劣環(huán)境不僅限于太空;地球上的電子產(chǎn)品也需要保護,比如汽車的發(fā)動機,或者海上風力發(fā)電機的驅(qū)動裝置,電動自行車上的馬達,或者移動設(shè)備。必須對組件進行保護,以防止環(huán)境因素造成的損壞;然而,保護過程本身可能成為產(chǎn)品在現(xiàn)場失效的挑戰(zhàn),甚至成為產(chǎn)品在現(xiàn)場失效的原因。
在未受保護的電子組件上,碎屑和水分形成導電混合物,縮短絕緣距離并導致失效。濕氣也會導致腐蝕。三防漆旨在保護組件免受這些危險的影響。然而,如果碎片或濕氣被截留在三防漆內(nèi),則在假定的保護下,危險處于休眠狀態(tài)。氣泡和氣穴也是保護層中預定的破裂點。Koh Young現(xiàn)在通過其名為Neptune的專有點膠工藝檢測(DPI)解決方案為這些失效可能提供了解決方案。
失效模式
三防漆隔離和保護電子產(chǎn)品免受濕氣、碎屑、腐蝕和沖擊的影響,可增加機械穩(wěn)定性,減少失效并提高產(chǎn)品在惡劣環(huán)境(如汽車、LED、軍用、航空航天、醫(yī)療、移動和更多應用)中的可靠性。但如果涂層太薄或有缺陷怎么辦?它們可能會導致失效。
以下是檢測設(shè)備可探測到的一些常見失效模式:
在干燥過程中或多層涂覆應用過程中,如果表面夾留空氣或溶劑,氣泡在沉淀前會被夾帶。檢測設(shè)備可以探測氣泡,測量受影響區(qū)域的長度或百分比。
裂縫會使某區(qū)域暴露在外,無法保護其抵抗?jié)駳夂突覊m的影響。當固化溫度過高或固化速度過快時,通常會發(fā)生這種情況。如果再加上厚厚的涂層應用,則會導致涂層破裂成若干部分。如果裂紋發(fā)展為較大的受影響區(qū)域,則可能導致分層問題,PCB清潔度問題也可能造成分層。
三防漆厚度可能會出現(xiàn)兩類問題,一個與涂層太厚有關(guān),另一個與涂層太薄有關(guān)。對于這些情況,測量厚度是使用LIFT技術(shù)的主要優(yōu)勢之一,該系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)由不當涂層厚度引起的常見缺陷。其中包括毛細管流動、退潤濕和涂層不均勻這是用傳統(tǒng)的、通常是破壞性的測量技術(shù)難以檢測到的缺陷。
不良的涂層涂布會使顆粒留在軌道中,從而導致短路,或會降低PCB對灰塵、濕氣和腐蝕性蒸汽等環(huán)境污染物的抵抗。在某些產(chǎn)品中,涂布三防漆是為了提供某種結(jié)構(gòu)完整性。
如果不能很好地檢測涂層缺陷,PCB作為最終裝配的一部分,可能會縮短使用壽命,甚至在正常運行期間出現(xiàn)故障。考慮在汽車中的一些模塊由幾個需要牢固結(jié)合的PCB組成,通過三防漆來防止振動和機械沖擊。如果這種保護不充分或有缺陷,則可能會因本應受到涂層保護的電子模塊功能障礙而導致事故。
關(guān)鍵的可靠性問題推動了在測量厚度方面取得進展。這種關(guān)鍵的質(zhì)量評估工具是一系列檢測設(shè)備,能夠通過非破壞性測試提高生產(chǎn)速度。
檢查解決方案
傳統(tǒng)的激光共聚焦顯微鏡或電子顯微鏡只能測量三維形狀,無法檢測透明材料。顯微鏡穿透深度太淺,且處理時間太長,由于激光穿透深度淺和運行時間長,因此測量透明材料是一項重大挑戰(zhàn)。基于UV的系統(tǒng)還可以測量特定點的材料厚度,但無法提供所需的精度和可重復性。
Neptune T
該系統(tǒng)使用非破壞性的3D檢測技術(shù)來檢查PCB上使用的透明和半透明材料的厚度,如涂層、底部填充物和環(huán)氧樹脂。這確保了用于保護精密電路的三防漆的適當涂布,并將確保設(shè)備正常運行。通過擴展其功能,該系統(tǒng)已進入下一個開發(fā)階段,就是利用數(shù)據(jù)聚合和數(shù)據(jù)驅(qū)動工藝,批量、在線進行三防漆檢測。
Neptune C+
Neptune C+允許制造商通過2D、3D和剖面視圖識別缺陷。系統(tǒng)測量材料的覆蓋率、厚度以及與用戶定義的閾值設(shè)置的一致性。Neptune系列測量實際涂層厚度,以滿足苛刻的質(zhì)量標準,而不是使用點法測量IC引線,這種方法可能會產(chǎn)生不可靠的結(jié)果。
用于流體斷層掃描成像的激光干涉測量(LIFT)
借助LIFT的激光干涉測量法,可以在幾秒鐘內(nèi)確定透明介質(zhì)的層厚度。這項技術(shù)提供了非破壞性3D檢測,以精確測量和檢查流體。Koh Young的LIFT技術(shù)提供非破壞性3D檢測,可以精確測量和檢測潮濕或干燥的液體。LIFT基于低相干干涉測量技術(shù),利用近紅外(NIR)光通過流體結(jié)構(gòu)的多層捕捉圖像,無需考慮透明度,可在光滑、不平或粗糙的表面上提供準確可靠的3D檢查。使用LIFT技術(shù),Neptune使制造商能夠精確識別缺陷,而不會損壞或破壞產(chǎn)品。
通過機器學習(ML)算法,該系統(tǒng)使用用戶定義的閾值設(shè)置,精確測量材料的覆蓋率、厚度和一致性。它還檢查氣泡、裂紋和其他缺陷,并檢查“禁布”區(qū)域是否有飛濺痕跡。通過這種專有的機器學習技術(shù),該系統(tǒng)提供了增強的檢查功能,無需教學或無休止的調(diào)整即可實現(xiàn)自主檢查。
超越涂層
除涂層外,檢測系統(tǒng)還可測量底部填充物、環(huán)氧樹脂、粘合、膠水等,可精確測量透明、半透明和著色材料。該系統(tǒng)目前適用于丙烯酸、硅樹脂、聚氨酯、水基、UV固化和混合涂層,其他材料正在開發(fā)中。它可處理從實驗室研究到大批量電子檢測的多種應用。
傳統(tǒng)上,電子制造中使用的檢測系統(tǒng)可以探測涂層的存在。但是這些系統(tǒng)無法在生產(chǎn)速度下檢查厚度。這一缺失意味著一些PCB在沒有正確保護層的情況下通過了生產(chǎn)線。
審核編輯:劉清
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原文標題:PCB組裝:探索點膠工藝的深度
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