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探索点胶工艺的深度
  2022-04-06      132

Axel Lindloff, Heriberto Cuevas, and Brent A. Fischthal

如果使用我们新型的点胶工艺检测技术测量电子组件上的涂层,那么过去的“最后未开拓疆土”任务可能会更成功。虽然这只是一个假设性的说法,但在像外太空这样的恶劣环境中,很可能会发生枝晶生长和表面污染。因此,将电子组件与环境污染物隔离尤为重要,因为任何碎屑或湿气都可能成为枝状晶体生长的滋生地。

恶劣环境不仅限于太空;地球上的电子产品也需要保护,比如汽车的发动机机室,或者海上风力发电机的驱动装置,电动自行车上的马达,或者移动设备。必须对组件进行保护,以防止环境因素造成的损坏;然而,保护过程本身可能成为产品在现场失效的挑战,甚至成为产品在现场失效的原因。

在未受保护的电子组件上,碎屑和水分形成导电混合物,缩短绝缘距离并导致失效。湿气也会导致腐蚀。三防漆旨在保护组件免受这些危险的影响。然而,如果碎片或湿气被截留在三防漆内,则在假定的保护下,危险处于休眠状态。气泡和气穴也是保护层中预定的破裂点。Koh Young现在通过其名为Neptune的专有点胶工艺检测(DPI)解决方案为这些失效可能提供了解决方案(参见侧栏的“检查解决方案”)。

失效模式

三防漆隔离和保护电子产品免受湿气、碎屑、腐蚀和冲击的影响,可增加机械稳定性,减少失效并提高产品在恶劣环境(如汽车、LED、军用、航空航天、医疗、移动和更多应用)中的可靠性。但如果涂层太薄或有缺陷怎么办?它们可能会导致失效。

以下是检测设备可探测到的一些常见失效模式:

•在干燥过程中或多层涂覆应用过程中,如果表面夹留空气或溶剂,气泡在沉淀前会被夹带。检测设备可以探测气泡,测量受影响区域的长度或百分比。

•裂缝会使某区域暴露在外,无法保护其抵抗湿气和灰尘的影响。当固化温度过高或固化速度过快时,通常会发生这种情况。如果再加上厚厚的涂层应用,则会导致涂层破裂成若干部分。如果裂纹发展为较大的受影响区域,则可能导致分层问题,PCB清洁度问题也可能造成分层。

•三防漆厚度可能会出现两类问题,一个与涂层太厚有关,另一个与涂层太薄有关。对于这些情况,测量厚度是使用LIFT技术的主要优势之一,该系统可以发现由不当涂层厚度引起的常见缺陷。其中包括毛细管流动、退润湿和涂层不均匀——这是用传统的、通常是破坏性的测量技术难以检测到的缺陷。

•不良的涂层涂布会使颗粒留在轨道中,从而导致短路,或会降低PCB对灰尘、湿气和腐蚀性蒸汽等环境污染物的抵抗。在某些产品中,涂布三防漆是为了提供某种结构完整性。

如果不能很好地检测涂层缺陷,PCB作为最终装配的一部分,可能会缩短使用寿命,甚至在正常运行期间出现故障。考虑在汽车中的一些模块由几个需要牢固结合的PCB组成,通过三防漆来防止振动和机械冲击。如果这种保护不充分或有缺陷,则可能会因本应受到涂层保护的电子模块功能障碍而导致事故。

关键的可靠性问题推动了在测量厚度方面取得进展。这种关键的质量评估工具是一系列检测设备,能够通过非破坏性测试提高生产速度。

SIDEBAR侧栏

检查解决方案

传统的激光共聚焦显微镜或电子显微镜只能测量三维形状,无法检测透明材料。显微镜穿透深度太浅,且处理时间太长,由于激光穿透深度浅和运行时间长,因此测量透明材料是一项重大挑战。基于UV的系统还可以测量特定点的材料厚度,但无法提供所需的精度和可重复性。

Neptune T

该系统使用非破坏性的3D检测技术来检查PCB上使用的透明和半透明材料的厚度,如涂层、底部填充物和环氧树脂。这确保了用于保护精密电路的三防漆的适当涂布,并将确保设备正常运行。通过扩展其功能,该系统已进入下一个开发阶段,就是利用数据聚合和数据驱动工艺,批量、在线三防漆检测系统。

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Neptune C+

Neptune C+允许制造商通过2D、3D和剖面视图识别缺陷。系统测量材料的覆盖率、厚度以及与用户定义的阈值设置的一致性。Neptune系列测量实际涂层厚度,以满足苛刻的质量标准,而不是使用点法测量IC引线,这种方法可能会产生不可靠的结果。

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LIFT(用于流体断层扫描成像的激光干涉测量)

借助流体断层扫描成像(LIFT)的激光干涉测量法,可以在几秒钟内确定透明介质的层厚度。这项技术提供了非破坏性3D检测,以以精确测量和检查流体。Koh Young的LIFT技术提供非破坏性3D检测,可以精确测量和检测潮湿或干燥的液体。LIFT基于低相干干涉测量技术,利用近红外(NIR)光通过流体结构的多层捕捉图像,无需考虑透明度,可在光滑、不平或粗糙的表面上提供准确可靠的3D检查。使用LIFT技术,Neptune使制造商能够精确识别缺陷,而不会损坏或破坏产品。

机器学习

通过机器学习(ML)算法,该系统使用用户定义的阈值设置,精确测量材料的覆盖率、厚度和一致性。它还检查气泡、裂纹和其他缺陷,并检查“禁布”区域是否有飞溅痕迹。通过这种专有的机器学习技术,该系统提供了增强的检查功能,无需教学或无休止的调整即可实现自主检查。

超越涂层

除涂层外,检测系统还可测量底部填充物、环氧树脂、粘合、胶水等,可精确测量透明、半透明和着色材料。该系统目前适用于丙烯酸、硅树脂、聚氨酯、水基、UV固化和混合涂层,其他材料正在开发中。它可处理从实验室研究到大批量电子检测的多种应用。

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传统上,电子制造中使用的检测系统可以探测涂层的存在。但是这些系统无法在生产速度下检查厚度。这一缺失意味着一些PCB在没有正确保护层的情况下通过了生产线。

Axel Lindloff是Koh Young Europe公司的售前应用工程师。

Heriberto Cuevas任Koh Young America的应用工程项目经理。

Brent A.Fischthal任Koh Young America的高级营销经理。

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