Phương pháp kiểm soát quy trình Phủ mạch điện tử
Quy trình phun phủ bảo vệ bảng mạch điện tử conformal coating hiện tại đang đem đến nhiều thách thức cho các bên gia công và sản xuất thiết bị điện tử (OEM, EMS). Hiện nay, theo xu hướng nhỏ và nhẹ dần của các thiết bị điện tử, hệ thống phun phủ cũng phải chính xác hơn, ổn định hơn cho từng khu vực nhất định (không phải toàn bộ bảng mạch như trước).
Ở các lĩnh vực sản xuất công nghiệp khác nhau, phương thức phun phủ mạch điện tử cũng khác nhau. Tuy nhiên, mục đích chung đều là bảo vệ các linh kiện điện tử nhạy cảm trước tác động của môi trường hoạt động của các thiết bị như ô tô, thiết bị điện tử cầm tay, hàng không điện tử, thiết bị sử dụng trong chiến đấu và thiết bị y tế.
Những sản phẩm thiết bị này với đa dạng mẫu mã và kích thước, được trang bị từ bảng mạch mẹ kích thước lớn đến bảng mạch đa lớp đến những mô-đun kích thước bé hay các bảng mạch dẻo. Tuy nhiên, xu hướng phát triển chính vẫn là các loại bảng mạch nhỏ, mỏng, nhẹ để giảm trọng lượng và kích thước của toàn bộ thiết bị. Từ đó đặt ra thách thức mới cho quy trình phun phủ mạch điện tử: nhanh, độ chính xác cao và độ ổn định qua các chu kỳ.
Phương pháp bảo vệ bo mạch PCB thông dụng
Conformal coating đang được sử dụng để bảo vệ bảng mạch điện tử khỏi tác động của độ ẩm, bụi bẩn, hóa chất, dung môi và nhiều môi trường khắc nghiệt khác. Mặc dù lớp bảo vệ mỏng, chỉ khoảng vài mils (có lớp đo bằng micro), nhưng nó có thể giúp gia cố cho PCB về mặt cơ khí, giảm áp lực nhiệt và đôi khi là chống rung lắc. Bên cạnh đó, conformal coating còn giúp cản trở vấn đề về nấm mốc, gỉ sét – nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng ngắn mạch.
Ở thời gian đầu, phun phủ conformal coating chỉ được sử dụng trong các thị trường cao cấp như vận tải hàng không hoặc các ứng dụng sử dụng cho quân sự. Tuy nhiên, ngày nay, phương pháp này được sử dụng hầu như ở khắp nơi. Với sự bùng nổ của thiết bị điện tử cầm tay, sự tăng lên trong nhu cầu sử dụng đồ gia dụng thông minh và trong cả thiết bị điện tử trong ô tô, conformal coating đang ngày càng được quan tâm.
Việc sử dụng một lớp bao phủ lên bề mặt của bảng mạch điện tử – trái tim của thiết bị, chắc chắn sẽ có ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị đó.
Vì vậy, chất lượng và độ tin cậy luôn là các yếu tố hàng đầu cần quan tâm khi sử dụng conformal coating. Cách để đạt được điều này đó là giảm đi những biến động trong quá trình thực hiện. Những biến động và thay đổi trong quy trình này có thể đạt được thông qua việc kiểm soát quy trình tốt hơn và tương tác với hệ thống nhiều hơn.
Các yếu tố chính giúp cải thiện hoạt động của quy trình phun phủ conformal coating
Có 3 yếu tố chính đóng góp vào để cải thiện hiệu quả quy trình conformal coating:
- Kiểm soát độ nhớt (VCS)
- Hệ thống kiểm soát độ rộng của đường phun phủ
- Hệ thống điều khiển độ rộng của dòng coating phun lên bề mặt
Hệ thống kiểm soát độ nhớt (VCS)
VCS là hệ thống giúp duy trì độ ổn định của thiệt độ trong quy trình conformal coating. Hệ thống bao gồm các thiết bị kiểm soát nhiệt độ trên chu trình di chuyển của chất lỏng để giúp loại bọ sự thay đổi độ nhớt (đối với các vật liệu đóng rắn khi tiếp xúc với nhiệt độ cao). Hệ thống kiểm soát nhiệt độ này giúp cho quy trình phun phủ ổn định và hiệu quả hơn. VCS cũng có thể đóng góp giúp giảm thải khí VOC gây ô nhiễm môi trường gia công, tuy % VOC phụ thuộc vào tính chất của vật liệu phủ. Một vài yếu tố khác như nhiệt độ phòng thay đổi hay độ nhớt của vật liệu theo từng lô hàng không đồng nhất cũng làm ảnh hưởng đến sự thay đổi của độ nhớt. Tất cả những yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt của vật liệu đều ảnh hưởng đến hiệu năng và độ ổn định của lớp phủ mạch trên bảng mạch điện tử.
Bằng việc kiểm soát nhiệt độ của toàn bộ chu trình di chuyển của chất lỏng, sự thay đổi của độ nhớt có thể được giảm bớt. Trong một hệ thống VCS, chất lỏng sẽ được làm nóng và tuần hoàn và được giữ nguyên các tính chất thông qua các thông số đã được thiết lập từ trước. Các thông số nhiệt độ được kiểm soát với cảm biến và báo hiệu sự thay đổi của nhiệt độ, giúp duy trì sự thay đổi của nhiệt độ ở điểm ±1°C.
Đặc tính và lợi ích của hệ thống kiểm soát độ nhớt
| Đặc tính | Vai trò |
| Thiết lập chính xác nhiệt độ môi trường | Duy trì độ ổn định của nhiệt độ trên đầu bơm tra vật liệu (±1°C). Giảm thiểu tối đa sự thay đổi của độ nhớt |
| Kiểm soát nhiệt độ của quy trình | Đảm bảo độ ổn định cho hoạt động bơm tra vật liệu Loại bỏ ảnh hưởng của nhiệt độ phòng/ môi trường lên sự thay đổi của độ nhớt Giảm thời gian gia công, chuyển công đoạn |
| Báo hiệu quá nhiệt độ | Bảo vệ hoạt động an toàn của hệ thống gia nhiệt |
Hệ thống kiểm soát chiều rộng đường phun phủ mạch bằng Lase (Laser-fan-width - LFW)
ệ thống kiểm soát LFW cung cấp một chu trình đóng giúp kiểm soát hệ thống phun phủ mạch conformal coating. Hệ thống sẽ tự động kiểm tra và điều chỉnh độ rộng của đường keo trước hoặc sau khi phun phủ keo lên bề mặt. Thông qua việc sử dụng cảm biến laser, hệ thống sẽ kiểm tra đường keo/ vật liệu và điều chỉnh tự động để đưa ra đường phun chính xác nhất. Độ chính xác của đường keo sẽ phụ thuộc vào thiết kế thông minh của chính hệ thống đó. Tia laser giúp đo đạc chính xác kể cả khi được lắp đặt phía ngoài khu vực buồng gia công. Một cơ chế hiệu chỉnh tự động giúp bù vào sự không chính xác do tia bị phản chiếu hoặc ống kính bị bẩn. Kiểm soát và điều chỉnh độ rộng của đường keo đảm bảo độ đồng đều, ổn định qua từng chu kỳ phun phủ.
Có hai chế độ hoạt động chính của hệ thống LFW: kiểm tra nhanh và điều chỉnh độ rộng. Chế độ kiểm tra nhanh giúp đo độ rộng của đường keo ra và sẽ điều chỉnh áp suất chất lỏng tự động nếu độ rộng khác so với độ rộng được thiết lập, tuy nhiên vẫn dựa trên sai số mà người dùng thiết lập. Nếu độ rộng đo được vượt quá sai số, hệ thống sẽ gửi tín hiệu và thực hiện các tác vụ đã được lập trình trước đó thông qua PC của người dùng.
Trong chế độ “Điều chỉnh độ rộng”, đầu tra keo sẽ ngay lập tức tự động điều chỉnh độ rộng được thiết lập bởi người dùng trước đó (mà không thông qua bước kiểm tra). Trong trường hợp này, người dùng cần thiết lập trước quy trình trước khi đi vào sản xuất. Hệ thống sẽ được lập trình trước khi bắt đầu ca làm việc, sau khi thông qua một số bước bảo trì tiêu chuẩn hoặc sau quy trình bị lỗi mà không thể kiểm tra bằng chế độ kiểm tra nhanh.
Trong quá trình “Điều chỉnh độ rộng”, đầu tra keo được di chuyển đến vị trí của đầu phát tia laser, và xác định vị trí trung tâm của đầu ra keo. Cảm biến laser sẽ điều khiển độ rộng của đường keo ra khi phun thử keo qua một máng xả. Sau đó phần mềm sẽ gửi tín hiệu đến thiết bị kiểm soát áp suất, tăng áp suất trên thiết bị điều khiển bơm keo cho đến khi hình dạng đường keo ra chạm vào cảm biến laser. Sau đó, cảm biến laser sẽ gửi tín hiệu về thiết bị điều khiển, chỉ ra đường keo đã đạt đến độ rộng yêu cầu. Áp suất chất lỏng tại điểm này được thiết lập và lưu lại. Tiếp sau đó, đầu van hoặc bộ trợ động sẽ di chuyển đến vị trí tra keo đến các mặt của tia laser để xác nhận hình dạng của đường keo từ trung điểm của chiều rộng đường keo. Nếu độ rộng của đường keo ra nằm trong khoảng cho phép của sai số, bảng mạch sẽ được phun phủ.
Thiết bị kiểm soát LFW có thể dễ dàng lập trình để kiểm soát độ rộng của đường keo trên bảng mạch, hoặc để xác định khoảng nghỉ giữa các chu trình. Trong quá trình sản xuất, chế độ “kiểm tra nhanh” được sử dụng đểđược sử dụng để kiểm soát độ rộng của đường keo và điều chỉnh áp suất nhanh. Chế độ này xác định độ chính xác của độ rộng đường keo chỉ trong vài giây trước khi phun phủ bảng mạch.
Đối với quy trình yêu cầu độ chính xác cao hơn, hệ thống VCS có thể được tích hợp cùng với LFW. Sự kết hợp này giúp người dùng có thể kiểm soát được độ chính xác của toàn bộ quy trình, trước trong và sau khi máy hoạt động. Thông số của máy cũng được thiết lập một cách tự động, không cần sự can thiệp của người vận hành. Kiểm soát dòng chảy cũng là một chế độ trợ giúp khác cho quy trình phun phủ bảng mạch. Một thiết bị kiểm soát dòng chảy sẽ giúp đo đạc thể tích của vật liệu được phun lên bề mặt, với độ chia nhỏ nhất là 0.05 cc. Phần mềm có thể ghi lại phần dữ liệu liên quan đến lượng vật liệu tra lên đó và lưu lại vào database.
Thiết bị điều khiển dòng chảy sẽ xác nhận rằng lượng vật liệu được bơm trên bề mặt là chính xác. Hệ thống sẽ báo hiệu khi lượng keo bơm ra vượt quá sai số cho phép để tránh sản phẩm lỗi. Bằng việc sử dụng cấu trúc bằng thép không gỉ và không dính, hệ thống phù hợp với hầu hết các loại vật liệu phun phủ conformal coating. Việc kiểm soát dòng chảy này sẽ diễn ra trong quá trình sản xuất mà không bị ảnh hưởng bởi tốc độ chu kỳ hoặc khi tăng lượng vật liệu. Người vận hành được cảnh báo khi cần thay đổi, để tránh lỗi.
Trong quy trình sản xuất, yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống conformal coating là kiểm soát quy trình. Tuy nhiên, có nhiều công cụ để trợ giúp kỹ sư vận hành. Việc sử dụng hệ thống conformal coating tự động để kiểm soát độ nhớt, đo lường và kiểm tra độ rộng của đường keo ra, cũng như là việc kiểm soát dòng chảy của vật liệu, giúp bước phun phủ bảo vệ bo mạch này đơn giản hơn nhiều.
Để biết thêm thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ:
Email: info@gluditec.com
Hotline: (+84) 969 469 089