Le contrôle qualité est un aspect essentiel du processus de vernissage et est essentiel à la réussite de cette opération.Cet article traite des normes relatives aux vernis de protection, de la signification de leurs réglementations, de la capacité des nouveaux moyens technologiques automatisés à appliquer un contrôle de qualité aux vernis de protection et des facteurs qui doivent être pris en compte pour garantir un contrôle fiable.
Les revêtements conformes sont de fines couches de polymère transparentes qui sont appliquées sur les surfaces des assemblages de circuits imprimés pour les protéger des facteurs externes.Le mot « conforme » est dérivé du latin conformis – « similaire », « ressemblant », c'est-à-dire qu'il détermine la capacité du revêtement à reproduire la forme de l'ensemble de circuit imprimé protégé.
Normes de revêtement conformes :
Aujourd'hui, la principale norme internationale utilisée par la plupart des entreprises dans le monde dans le domaine du vernissage est la norme IPC-A-610 pour l'acceptabilité des assemblages électroniques, dont la version actuelle (IPC-A-610E) peut être commandée auprès d'IPC.Il existe d'autres normes, notamment des réglementations d'entreprise, mais cet article se concentre sur la norme A610 pour aider à déterminer les besoins en matière de contrôle qualité des applications de vernissage.
Portée des questions couvertes par l'IPC-A-610
IPC-A-610 doit être étudié section par section.Cela aidera à comprendre à la fois les besoins de l’opérateur et les exigences du processus de vernissage lui-même.La norme se compose de trois sections : informations générales, couverture du revêtement et épaisseur du revêtement.
Informations générales sur les vernis de protection :
IPC-A-610 indique que les revêtements conformes doivent généralement être clairs et uniformes en termes de couleur et de consistance, et doivent recouvrir uniformément la carte de circuit imprimé et ses composants.L'étendue de la couverture dépend de la méthode d'application.
Il y a ici beaucoup de marge d’interprétation, ce qui peut entraîner des problèmes en cas de mauvaise compréhension.Il convient de noter que chaque technologie d’application de vernis de protection – qu’il s’agisse d’une application au pinceau, d’une application robotisée sélective avec une valve airless ou d’une pulvérisation en aérosol – a ses propres caractéristiques.Ils produisent tous différents niveaux de finition, qui varient en outre en fonction de l'organisation du processus technologique, de la personnalité de l'opérateur et des conditions de l'environnement de production.
Les termes « homogénéité » et « uniformité » utilisés dans le texte de la norme sont intéressants.En eux-mêmes, ils sont assez ambigus, mais doivent être compris dans le contexte des exigences relatives à l'intégralité et à l'épaisseur du revêtement évoquées ci-dessous.Sans un tel contexte, ces termes n’éclairent finalement pas grand-chose.
En outre, si le revêtement doit être transparent, la question se pose de savoir si les revêtements pigmentés sont acceptables.Ceci doit être discuté avec le client et l'effet du pigment sur les performances du revêtement de protection doit être évalué.
Complétude de la couverture du revêtement :
La plupart des vernis de protection contiennent désormais des additifs luminescents qui brillent sous la lumière ultraviolette (UV).Cela facilite le contrôle de la qualité de l’application du revêtement.Cependant, certains défauts ne sont pas visibles à la lumière UV et peuvent nécessiter un contrôle à la lumière naturelle (blanche).Certains revêtements n'ont pas par nature une luminescence UV suffisante, comme de nombreux revêtements organosiliciés.Cela peut compliquer le contrôle.
Il est tout aussi important que le stratifié ou la résine photosensible ait sa propre émission luminescente comparable en intensité à l'émission du vernis : certains vernis de protection sont délibérément rendus non luminescents à la lumière ultraviolette, car dans les conditions de fonctionnement, l'additif luminescent utilisé a un effet néfaste sur le revêtement et le circuit imprimé.
En termes de couverture, la norme fixe des objectifs de qualité pour le revêtement de finition et différents niveaux de qualité – classes 1, 2 et 3. Les objectifs sont les suivants :
Absence de zones avec perte d'adhérence ;
Absence de vides ou de bulles ;
Absence de démouillage, desquamation locale, galuchat, rides, fissures, ondulations, défauts tels que « fish eye » et « peau d'orange » ;
Absence d'inclusions étrangères ;
Aucune décoloration ni perte de transparence ;
Durcissement complet et structure homogène.
De nombreuses technologies de revêtement, types de cartes de circuits imprimés et matériaux ne permettent pas d'atteindre dans la pratique tous les indicateurs cibles mentionnés ci-dessus.Leur mise en œuvre systématique sera généralement extrêmement coûteuse, tant en termes financiers et d'investissement qu'en termes de temps et d'efforts consacrés au contrôle des processus.
Faisons attention à un indicateur cible tel que l'absence de bulles.Même si l'on regarde le circuit imprimé à l'œil nu, il est généralement impossible de trouver un échantillon qui ne présente pas de bulles à un endroit ou à un autre, à moins que les conditions suivantes ne soient remplies :
Le processus de vernissage est entièrement contrôlé ;
Le matériau de revêtement approprié est sélectionné pour obtenir ce résultat ;
Les conditions du processus sont entièrement optimisées ;
Les opérateurs sont largement formés sur les causes des bulles et sont capables de contrôler le processus en conséquence ;
Aucun changement n'est survenu dans le stratifié PCB, le processus d'assemblage, les composants ou le revêtement conforme qui pourrait provoquer une réaction indésirable.
Heureusement, atteindre ces objectifs, bien que souhaitable, n’est pas nécessaire pour la plupart des entreprises. Dans le cas contraire, le vernissage serait le domaine exclusif de quelques experts et une tâche impossible pour beaucoup.IPC aide à cet égard en proposant ses propres critères de qualité pour ces cibles :
Le revêtement est entièrement durci et structurellement uniforme ;
Le revêtement est appliqué uniquement sur les zones où il est nécessaire ;
Adhérence du revêtement à proximité des zones masquées ;
Aucun pontage entre des plots adjacents ou des surfaces conductrices en raison de :
-- Perte d'adhérence,
-- Des vides ou des bulles,
-- Démouillage,
-- Fissuration,
-- Ondulation,
-- Fisheyes ou peau de requin ;
Les inclusions étrangères ne violent pas les exigences minimales d'écart d'isolation entre les composants, les plages de contact ou les surfaces conductrices ;
Le revêtement est mince mais atteint néanmoins les bords des composants et des appareils.
Tout cela semble raisonnable jusqu'à ce que vous examiniez de plus près ce que IPC propose de réaliser avec son processus de vernissage.Vous constaterez peut-être que le processus que vous utilisez ou celui demandé par votre client n’est pas aussi évident qu’il y paraît.
Tout d’abord, considérons l’obligation de recouvrir les bords des composants et des appareils d’une fine couche.Cette exigence est extrêmement difficile, voire impossible, à satisfaire avec la plupart des procédés de revêtement standards.Il est assez difficile de déterminer si des arêtes vives sont recouvertes lors d'un processus normal de contrôle qualité.Si un client déclare qu’il s’agit là de son exigence, il est important d’y réfléchir attentivement.
Passons maintenant à l'exigence d'absence de tous les défauts ci-dessus, ainsi que des ponts entre sections conductrices adjacentes.Cela signifie que l'opérateur doit examiner les espaces entre tous les éléments conducteurs du circuit imprimé sur lequel sont montés les composants et s'assurer qu'il n'y a pas de défauts, tels que des bulles, qui violeraient ce critère de qualité.Une telle tâche nécessite non seulement le plus haut niveau de qualification, mais aussi d'énormes dépenses de temps et, dans le cas d'une production à grande échelle, la présence de toute une armée de spécialistes du contrôle qualité.
Avant de vous mettre d'accord avec le client ou votre propre ingénieur d'études sur tous les critères de qualité, comprenez en détail ce que vous acceptez exactement.
Épaisseur du revêtement conforme :
Le dernier domaine abordé par l'IPC-A-610 est l'épaisseur du revêtement conforme.Le tableau de la norme définit les plages d'épaisseurs de film sec acceptables pour divers matériaux polymères, tels que les vernis acryliques, allant de 0,03 mm à 0,13 mm, ou de 30 µm à 130 µm.Il s’agit d’une large gamme pour une application de vernissage si le processus est correctement mis en œuvre.Il est également facile de dépasser ces limites si vous n’êtes pas conscient des problèmes sous-jacents.La clé est de comprendre les principes du processus de vernissage utilisé et les capacités du matériau.
Par exemple, si une installation dispose d'un système automatisé système de revêtement par immersion, il peut être difficile d'obtenir un film sec de revêtement acrylique ou polyuréthane solvanté d'une épaisseur supérieure à 30 microns et d'éviter tous les défauts listés dans les critères de qualité.Le revêtement sera généralement plus fin et peut ne pas être suffisamment épais pour répondre aux critères.
De plus, il existe une relation directe entre le nombre de bulles dans le film de revêtement sec et l’épaisseur du film de revêtement humide appliqué en un seul passage.C'est facile à découvrir : si vous appliquez une couche trop épaisse en un seul passage, alors sa partie superficielle durcira (séchera) avant que les bulles ne puissent sortir de l'épaisseur, et elles resteront à l'intérieur.L'application du revêtement en couches minces est la condition la plus importante pour éliminer l'apparition de bulles.Cependant, le robot de revêtement sélectif fonctionne généralement en mode monopasse.Par conséquent, il est nécessaire de trouver un compromis et d'ajuster le processus technologique d'application du revêtement de manière à obtenir des résultats optimaux.
Que signifie réellement exiger un revêtement et une application uniformes ?Cela signifie-t-il « uniforme » dans la plage de 30 à 130 µm ?Faut-il veiller à appliquer une fine couche sur les arêtes vives où le revêtement a tendance à s'étaler ?Enfin, comme indiqué dans la norme, si le revêtement s'accumule sous l'appareil, il est facile de dépasser la limite d'épaisseur admissible de 130 µm dans certaines zones.Malheureusement, contrairement au bon sens, plus n'est pas toujours mieux, et les revêtements trop épais doivent être évités, car les revêtements trop épais ont tendance à se fissurer à long terme.
Processus technologiques pour le contrôle qualité automatique de l'application de vernis de protection :
Comme indiqué, pour répondre aux critères de qualité décrits ci-dessus, une inspection approfondie de l'ensemble du PCB est requise.Il s’agit d’une tâche extrêmement difficile en raison de facteurs tels que la fatigue oculaire, la distraction et un débit limité.Le contrôle qualité du vernissage peut-il être automatisé ?
C'est possible, mais avec quelques réserves et limitations.
Examinons les systèmes automatisés de vernissage conforme disponibles sur le marché.Ils comprennent des systèmes de très haute technologie dotés d'excellents caméras et scanners, d'excellents logiciels et d'un contrôle de processus de la plus haute qualité.Ils peuvent gérer le traitement en série des produits ou être intégrés dans des lignes de production, et semblent combler le fossé technologique existant.
Les caméras sont montées sur des systèmes à trois ou quatre axes.Chaque caméra doit éliminer la distorsion de parallaxe lors de l'inspection de grandes cartes de circuits imprimés où se trouveront des zones cachées sur les côtés des composants.Les systèmes basés sur un scanner souffrent de la même distorsion de parallaxe, et il existe désormais des systèmes de numérisation qui éliminent la parallaxe.
Cependant, tous ces systèmes présentent un inconvénient : ils peuvent examiner chaque centimètre carré du PCB sous tous les angles et manquer néanmoins les zones problématiques.Mais ce n’est généralement pas le facteur déterminant dans le contrôle qualité automatisé du vernissage.Les systèmes d'inspection optique automatisés (AOI) mettent en évidence la difficulté de répondre aux critères de qualité de l'IPC dans le cadre des processus de revêtement conforme standard.Ces systèmes montrent des défauts dans le revêtement PCB et « voient » bien plus que n'importe quel opérateur ne pourrait le faire.
Pour l'utilisateur du système, cela peut ressembler à l'ouverture d'une boîte de Pandore, puisqu'il dispose désormais de toute une gamme de circuits imprimés présentant des défauts sur toute leur surface.Si tel est le cas et que le système d'inspection optique automatisé est configuré pour inspecter les cartes de circuits imprimés conformément à ces règles, la chaîne de production s'arrêtera après un court laps de temps.Le système d’inspection est-il en cause ou le processus de vernissage ?Où faut-il blâmer ?
La réponse est simple : la plupart des procédés technologiques n'offrent pas le niveau de qualité requis par les critères de la norme IPC.Les systèmes d'inspection optique automatisés identifient clairement tous les défauts (dans la mesure où les facteurs mécaniques et optiques le permettent).De plus, ils voient les défauts existants plus clairement qu’à l’œil nu.
Solution de revêtement conforme :
Il est nécessaire de mettre en œuvre un processus itératif pour développer une solution optimale.
1. établir quels défauts (critères de qualité) sont acceptables et les définir.
2. Déterminer quel niveau de contrôle est réalisable dans le cadre du processus de vernissage existant et nouveau et quels défauts peuvent être générés par les deux processus.
3. Si le système permet de remplir les critères, toutes les parties seront satisfaites.Autrement, les critères ou le processus devraient être modifiés.
En fin de compte, il faut faire preuve de bon sens et, avec le bon niveau de connaissances, la bonne décision peut être prise.En développant un processus de contrôle qualité optimal, les coûts inutiles, les litiges et les contre-accusations peuvent être évités ultérieurement lorsque des problèmes surviennent.
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