SMT 패치와 THT 스루홀 플러그인 PCBA 3중 도료코팅 공정 및 핵심기술에 대한 상세분석!
PCBA 부품의 크기가 점점 더 작아짐에 따라 밀도는 점점 더 높아지고 있습니다. 소자와 소자 사이의 지지 높이(PCB와 지면 사이의 간격) 또한 점점 더 작아지고 있으며, 환경 요인이 PCBA에 미치는 영향 또한 커지고 있습니다. 따라서 전자 제품 PCBA의 신뢰성에 대한 요구 사항이 더욱 높아지고 있습니다.
1. 환경적 요인과 그 영향
습도, 먼지, 염분 분무, 곰팡이 등과 같은 일반적인 환경 요인은 PCBA의 다양한 고장 문제를 일으킬 수 있습니다.
습기
외부 환경에 노출된 거의 모든 전자 PCB 부품은 부식 위험이 있으며, 그중에서도 수분은 부식의 가장 중요한 매개체입니다. 수분 분자는 일부 고분자 재료의 메시 분자 갭을 뚫고 내부로 침투할 만큼 작아 코팅의 핀홀을 통해 내부 금속에 도달하여 부식을 유발합니다. 대기 습도가 일정 수준에 도달하면 PCB 전기화학적 마이그레이션, 누설 전류, 고주파 회로의 신호 왜곡이 발생할 수 있습니다.
증기/습기 + 이온 오염 물질(염, 플럭스 활성제) = 전도성 전해질 + 응력 전압 = 전기화학적 마이그레이션
대기 중 상대습도가 80%에 도달하면 5~20개 분자 두께의 수막이 형성되어 각종 분자가 자유롭게 움직일 수 있습니다. 탄소가 존재하면 전기화학 반응이 일어날 수 있습니다.
상대습도가 60%에 도달하면 장비의 표면층에 2~4개의 물 분자로 이루어진 두꺼운 수막이 형성되고, 오염 물질이 녹아들어 화학 반응이 일어납니다.
대기 중 상대습도(RH)가 20% 미만일 때, 거의 모든 부식 현상이 멈춥니다.
그러므로 방습은 제품 보호의 중요한 부분입니다.
전자 기기의 경우 습기는 비, 결로, 수증기, 이렇게 세 가지 형태로 발생합니다. 물은 금속을 부식시키는 다량의 부식성 이온을 용해하는 전해질입니다. 장비의 특정 부품 온도가 "이슬점"(온도)보다 낮으면 구조 부품이나 PCBA 표면에 결로가 발생합니다.
먼지
대기 중 먼지가 많으면, 먼지에 흡착된 이온 오염 물질이 전자 장비 내부에 쌓여 고장을 유발합니다. 이는 현장에서 전자 장비 고장 시 흔히 발생하는 문제입니다.
먼지는 두 가지로 나뉜다: 거친 먼지는 직경 2.5~15 미크론의 불규칙한 입자로, 일반적으로 결함, 아크 등의 문제를 일으키지 않지만 커넥터 접촉에 영향을 미칩니다. 미세 먼지는 직경 2.5 미크론 미만의 불규칙한 입자입니다. 미세 먼지는 PCBA(베니어)에 어느 정도 부착되어 있으며, 정전기 방지 브러시로만 제거할 수 있습니다.
먼지의 위험: a. PCBA 표면에 먼지가 쌓이면 전기화학적 부식이 발생하고 고장률이 증가합니다. b. 먼지 + 습열 + 염무가 PCBA에 가장 큰 손상을 입혔으며, 곰팡이와 우기에 해안, 사막(염분-알칼리 지대) 및 화이허 강 남쪽의 화학 공업 및 광산 지역에서 전자 장비 고장이 가장 많았습니다.
그러므로 방진은 제품의 중요한 부분입니다.
소금 분무
소금 분무의 형성:염분 분무는 파도, 조류, 대기 순환(몬순) 기압, 일조량 등과 같은 자연적 요인에 의해 발생합니다. 바람에 의해 내륙으로 이동하며, 해안에서 멀어질수록 농도가 감소합니다. 일반적으로 해안에서 1km 떨어진 곳에서 염분 분무 농도는 해안의 1% 수준입니다(그러나 태풍 발생 시에는 더 멀리까지 날아갑니다).
소금 분무의 유해성:a. 금속 구조 부품의 코팅 손상; b. 전기화학적 부식 속도 증가로 인해 금속 와이어 파손 및 부품 고장 발생.
유사한 부식원:a. 손 땀에는 염분, 요소, 젖산 및 기타 화학 물질이 포함되어 있으며, 이러한 물질은 전자 장비에 염수 분무와 동일한 부식 효과를 미칩니다. 따라서 조립 또는 사용 시에는 장갑을 착용하고 맨손으로 코팅을 만지지 마십시오. b. 플럭스에는 할로겐과 산이 포함되어 있으므로 세척하고 잔류 농도를 관리해야 합니다.
그러므로 소금 분무 방지는 제품 보호에 중요한 부분입니다.
곰팡이
흰곰팡이는 사상균류의 일반적인 명칭으로, "곰팡이가 핀 균류"를 의미하며, 풍성한 균사체를 형성하는 경향이 있지만 버섯처럼 큰 자실체를 형성하지는 않습니다. 습하고 따뜻한 곳에서는 많은 것들이 육안으로 볼 수 있을 정도로 털이 많고, 솜털 모양이거나 거미줄 모양의 군체, 즉 곰팡이가 자랍니다.
그림 5: PCB 곰팡이 현상
곰팡이의 피해: a. 곰팡이의 식세포작용과 증식은 유기 물질의 절연을 약화, 손상 및 파괴시킨다. b. 곰팡이의 대사산물은 유기산으로, 절연 및 전기적 강도에 영향을 미치고 전기 아크를 발생시킨다.
그러므로 곰팡이 방지는 보호 제품의 중요한 부분입니다.
위의 측면을 고려할 때, 제품의 신뢰성을 보다 잘 보장해야 하며, 외부 환경으로부터 최대한 격리되어야 하므로 형상 코팅 공정이 도입되었습니다.
코팅 공정 후 PCB를 코팅하면 보라색 램프가 빛을 내어 원래 코팅이 이렇게 아름다울 수 있나요!
3중 페인트 방지 코팅PCB 표면에 얇은 보호 절연층을 코팅하는 것을 말합니다. 현재 가장 널리 사용되는 용접 후 코팅 방식으로, 표면 코팅 및 컨포멀 코팅(영어: coating, conformal coating)이라고도 합니다. 민감한 전자 부품을 열악한 환경으로부터 격리시켜 전자 제품의 안전성과 신뢰성을 크게 향상시키고 제품 수명을 연장할 수 있습니다. 세 가지 페인트 방지 코팅은 습기, 오염 물질, 부식, 응력, 충격, 기계적 진동 및 열 사이클과 같은 환경 요인으로부터 회로/부품을 보호하는 동시에 제품의 기계적 강도와 절연 특성을 향상시킵니다.
PCB의 코팅 공정 후, 표면에 투명한 보호 필름을 형성하여 물과 습기의 침투를 효과적으로 방지하고 누출과 단락을 방지할 수 있습니다.
2. 코팅 공정의 주요 사항
IPC-A-610E(전자 조립 시험 표준)의 요구 사항에 따르면 주로 다음 측면에 반영됩니다.
지역
1. 코팅이 불가능한 영역:
금 패드, 금 핑거, 금속 관통 구멍, 테스트 구멍 등 전기적 연결이 필요한 영역
배터리 및 배터리 고정 장치
커넥터;
퓨즈 및 케이싱;
방열 장치;
점퍼 와이어;
광학 장치의 렌즈;
전위차계;
감지기;
밀폐형 스위치 없음
코팅이 성능이나 작동에 영향을 미칠 수 있는 다른 영역입니다.
2. 코팅이 필요한 영역: 모든 납땜 접합부, 핀, 구성 요소 및 도체.
3. 선택 영역
두께
두께는 인쇄 회로 부품의 평평하고 방해받지 않는 경화 표면 또는 부품과 함께 공정을 거치는 부착된 기판에서 측정됩니다. 부착된 기판은 인쇄 회로 기판과 동일한 재질이거나 금속이나 유리와 같은 비다공성 재질일 수 있습니다. 습윤 필름 두께 측정은 습윤 필름 두께와 건조 필름 두께 사이에 문서화된 변환 관계가 있는 경우 코팅 두께 측정의 선택적 방법으로 사용될 수 있습니다.
표 1: 코팅재 종류별 두께범위 기준
두께 시험 방법:
1. 건조도막 두께 측정기 : a. 마이크로미터(IPC-CC-830B); b. 건조도막 두께 측정기(철제베이스)
그림 9. 마이크로미터 건식 필름 장치
2. 습윤 필름 두께 측정: 습윤 필름 두께는 습윤 필름 두께 측정기를 통해 얻을 수 있으며, 접착제 고형분 함량의 비율로 계산할 수 있습니다.
건조 필름의 두께
도 10에서 습윤 필름 두께는 습윤 필름 두께 측정기로 얻은 후 건조 필름 두께를 계산하였다.
에지 해상도
정의: 일반적인 상황에서는 라인 가장자리에서 분사되는 스프레이 밸브가 직선으로 분사되지 않고, 항상 일정한 버(burr)가 발생합니다. 버의 너비를 가장자리 해상도로 정의합니다. 아래 그림과 같이 d의 크기는 가장자리 해상도 값입니다.
참고: 모서리 해상도는 작을수록 확실히 좋지만, 고객 요구 사항은 모두 동일하지 않으므로 특정 코팅 모서리 해상도는 고객 요구 사항을 충족하는 한도 내에서 결정됩니다.
그림 11: 에지 해상도 비교
일률
접착제는 균일한 두께와 매끄럽고 투명한 필름으로 제품에 덮여 있어야 하며, 제품의 윗부분에 접착제가 균일하게 덮여 있는 것이 중요합니다. 그런 다음 두께가 동일해야 하며, 균열, 층화, 주황색 선, 오염, 모세관 현상, 거품과 같은 공정상의 문제가 없어야 합니다.
그림 12: 축 자동 AC 시리즈 자동 코팅기 코팅 효과, 균일성이 매우 일관됨
3. 코팅 공정의 실현
코팅 공정
1 준비하다
제품 및 접착제, 기타 필요한 물품을 준비합니다.
지역 보호의 위치를 결정합니다.
주요 프로세스 세부 정보 확인
2: 세척
용접 후 가장 짧은 시간 내에 청소해야 용접 오염이 청소하기 어려워지는 것을 방지할 수 있습니다.
적절한 세척제를 선택하려면 주요 오염 물질이 극성인지 비극성인지 확인하세요.
알코올 세척제를 사용할 경우 안전 사항에 주의해야 합니다. 세척 후 통풍이 잘 되어야 하며 냉각 및 건조 과정 규칙이 있어야 하며 오븐 내 폭발로 인한 잔류 용매의 휘발을 방지해야 합니다.
물 세척은 알칼리성 세척액(에멀젼)으로 플럭스를 세척한 후 순수한 물로 헹궈 세척액을 깨끗하게 하여 세척 기준을 충족합니다.
3. 마스킹 보호(선택적 코팅 장비를 사용하지 않는 경우), 즉 마스크입니다.
비접착성 필름을 선택하면 종이 테이프가 옮겨지지 않습니다.
IC 보호에는 정전 방지 종이 테이프를 사용해야 합니다.
일부 장치의 도면 요구 사항에 따라 보호를 차폐합니다.
4. 제습
세척 후, 차폐된 PCBA(구성요소)는 코팅하기 전에 미리 건조하고 습기를 제거해야 합니다.
PCBA(부품)에서 허용하는 온도에 따라 사전 건조의 온도/시간을 결정합니다.
PCBA(구성요소)는 사전 건조 테이블의 온도/시간을 결정할 수 있습니다.
5 코트
형상 코팅 공정은 PCBA 보호 요구 사항, 기존 공정 장비 및 기존 기술적 여유에 따라 달라지며, 일반적으로 다음과 같은 방법으로 달성됩니다.
a. 손으로 솔질하다
그림 13: 손으로 브러싱하는 방법
브러시 코팅은 가장 널리 적용되는 공정으로, 소량 생산, PCBA 구조가 복잡하고 치밀하며, 가혹한 환경에서도 제품의 보호 요건을 충족해야 하는 경우에 적합합니다. 브러시 코팅은 자유롭게 제어할 수 있으므로, 도장이 허용되지 않은 부품이 오염되는 것을 방지합니다.
브러시 코팅은 재료 소모가 가장 적어 2성분 페인트의 가격이 높은 데 적합합니다.
도장 공정은 작업자에 대한 높은 요구 사항을 충족해야 합니다. 시공 전에 도면과 도장 요구 사항을 면밀히 검토하고, PCBA 부품의 명칭을 파악해야 하며, 도장이 허용되지 않는 부분은 눈에 잘 띄는 표시로 표시해야 합니다.
작업자는 오염을 방지하기 위해 언제든지 인쇄된 플러그인을 손으로 만져서는 안 됩니다.
b. 손으로 담그기
그림 14: 핸드 딥 코팅 방법
딥 코팅 공정은 최상의 코팅 결과를 제공합니다. PCBA의 어느 부분에나 균일하고 연속적인 코팅을 적용할 수 있습니다. 딥 코팅 공정은 조정 가능한 커패시터, 미세 조정 자기 코어, 전위차계, 컵형 자기 코어가 있는 PCBA 및 밀봉이 불량한 일부 부품에는 적합하지 않습니다.
딥 코팅 공정의 주요 매개변수:
적절한 점도를 조절하세요.
기포 형성을 방지하기 위해 PCBA를 들어 올리는 속도를 조절하세요. 일반적으로 초당 1미터를 넘지 않습니다.
c. 분무
분무는 가장 널리 사용되고 수용하기 쉬운 공정 방법으로, 다음 두 가지 범주로 나뉩니다.
① 수동 분무
그림 15: 수동 분무 방법
더욱 복잡한 작업물에 적합하며, 자동화 장비에 의존하기 어려운 대량 생산 상황, 다양한 제품 라인에 적합하지만 상황이 적은 경우 더욱 특수한 위치에 분사할 수 있습니다.
수동 분무 시 주의사항: 페인트 미스트는 PCB 플러그인, IC 소켓, 일부 민감한 접점 및 접지 부품 등 일부 장치를 오염시킬 수 있습니다. 이러한 부품은 보호막의 신뢰성에 유의해야 합니다. 또한, 작업자는 플러그 접촉면의 오염을 방지하기 위해 인쇄된 플러그를 손으로 만져서는 안 됩니다.
② 자동분사
일반적으로 선택적 코팅 장비를 이용한 자동 분무 방식을 말합니다. 대량 생산에 적합하고, 균일성이 우수하며, 정밀도가 높고, 환경 오염이 적습니다. 산업 발전, 인건비 증가, 그리고 엄격한 환경 보호 요구 사항으로 인해 자동 분무 장비는 점차 다른 코팅 방식을 대체하고 있습니다.
인더스트리 4.0의 자동화 요구가 증가함에 따라, 업계의 초점은 적절한 코팅 장비 제공에서 전체 코팅 공정의 문제 해결로 전환되었습니다. 자동 선택적 코팅기는 정밀하고 재료 낭비 없이 코팅하며, 대량 코팅에 적합하며, 특히 3중 도료 코팅의 대량 생산에 가장 적합합니다.
비교자동 코팅기그리고전통적인 코팅 공정
전통적인 PCBA 3방수 페인트 코팅:
1) 브러시 코팅 : 거품, 파도, 브러시 제모가 있습니다.
2) 쓰기: 너무 느리고, 정확도를 조절할 수 없음;
3) 작품 전체를 담그는 경우: 페인트가 너무 낭비되고 속도가 느립니다.
4) 스프레이 건 분사 : 고정물 보호, 너무 많이 드리프트
코팅기 코팅:
1) 분무도장의 양, 분무도장 위치, 면적이 정확하게 설정되어 분무도장 후 보드를 닦아주는 인력을 추가할 필요가 없습니다.
2) 플레이트 가장자리로부터 간격이 큰 일부 플러그인 구성 요소는 고정 장치를 설치하지 않고도 직접 도장할 수 있으므로 플레이트 설치 인력을 절약할 수 있습니다.
3) 가스 휘발이 없어 깨끗한 작업 환경을 보장합니다.
4) 모든 기판에 탄소 필름을 덮기 위한 고정물이 필요 없으므로 충돌 가능성이 없습니다.
5) 3중 도료 방지 코팅 두께가 균일하여 생산 효율과 제품 품질을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 도료 낭비도 방지합니다.
PCBA 자동 3중 도료 방지 코팅기는 지능형 3중 도료 방지 스프레이 장비용으로 특별히 설계되었습니다. 도포할 재료와 도포하는 액체가 다르기 때문에 코팅기의 구조와 장비 구성 요소 선택 또한 다릅니다. 3중 도료 방지 코팅기는 최신 컴퓨터 제어 프로그램을 채택하여 3축 연동을 구현하고, 카메라 위치 추적 시스템을 탑재하여 도포 영역을 정확하게 제어할 수 있습니다.
3중 페인트 방지 코팅 기계는 3중 페인트 방지 접착제 기계, 3중 페인트 방지 스프레이 접착제 기계, 3중 페인트 방지 오일 스프레이 기계, 3중 페인트 방지 스프레이 기계라고도 하며, 특히 유체 제어를 위해 사용되며, PCB 표면에 3중 페인트 방지 층으로 덮습니다. 예를 들어, 함침, 스프레이 또는 스핀 코팅 방법과 같이 포토레지스트 층으로 덮은 PCB 표면에 코팅합니다.
새로운 시대의 3중 도료 코팅 수요를 어떻게 해결할 것인가는 업계의 시급한 과제가 되었습니다. 정밀 선택 코팅기로 대표되는 자동 코팅 장비는 새로운 작업 방식을 제시합니다.코팅이 정확하고 재료 낭비가 없으며, 3중 페인트 방지 코팅에 가장 적합합니다.
