3 metody zapobiegania ‘pajęczynie’ w procesie conformal coating

Podczas nakładania powłok zabezpieczających częstym zjawiskiem jest tworzenie się tzw. ‘pajęczyny’. Chociaż tego typu defekt może się wydawać niezwykle kłopotliwy, często jest to jeden z najprostszych problemów do wyeliminowania w przypadku powlekania konforemnego. Owa ‘pajęczyna’ to potoczne określenie opisujące przedwcześnie wyschnięte powłoki lub kleje, które utwardzają się w powietrzu podczas procesu natryskiwania. Pajęczyna jest wytwarzana zwykle wyłącznie podczas aplikacji, a zwłaszcza podczas natrysku atomizowanego. Nie jest to defekt często spotykany w przypadku alternatywnych metod powlekania konforemnego, tak więc najprostszym sposobem na jego uniknięcie jest zmiana techniki powlekania na powlekanie zanurzeniowe, hermetyzację/ zalewanie PCB czy też ręczne nakładanie powłok zabezpieczających za pomocą pędzla.

Jak jest przyczyna powstawania pajęczyny?

Zasadniczo, efekt pajęczyny jest skutkiem zbyt szybkiego wysychania kleju lub powłoki. Większość tradycyjnych powłok składa się z bazy polimerowej (akryl, uretan, kauczuk syntetyczny) połączonej z jednym lub z większą liczbą rozpuszczalników (czasem też nazywanych rozcieńczalnikami). Zastosowanie rozpuszczalników jest nieomal zawsze konieczne, ponieważ same polimery są zbyt gęste i z trudem przepływają przez urządzenia do powlekania. Rozpuszczalniki ułatwiają również rozpływanie się powłoki i równomierne pokrycie powierzchni PCB, co nie byłoby możliwe w przypadku samego polimeru. Lepkość powłoki zabezpieczającej to trudna do utrzymania równowaga.

Kiedy powłoka jest nakładana za pomocą rozpylonego sprayu, na płynną powłokę w zaworze aplikacyjnym (zwykle bezpośrednio przy dyszy) doprowadzane jest powietrze w celu rozbicia jej na mniejsze kropelki. Pajęczyna występuje z powodu jednego lub więcej z następujących czynników:

• Nieodpowiednia ilość rozcieńczalnika w formule
• Parujący w powietrzu rozcieńczalnik ulatnia się zbyt szybko
• Ciśnienie powietrza na zaworze jest ustawione na zbyt dużą (tj. zbyt drobną) atomizację
• Zawór natryskowy jest umieszczony zbyt wysoko nad podłożem

3 szybkie rozwiązania

Mamy więc podstawową wiedzę na temat przyczyn powstawania pajęczyn i możemy przyjrzeć się krokom, jakie można podjąć, aby wyeliminować te problemy. W przeciwieństwie do niektórych trudniejszych problemów związanych z aplikacją, eliminowanie pajęczyn wymaga kilku kroków, które są szybkie i najczęściej niezawodne. Może się zdarzyć, że uda się wyeliminować problem, wykonując tylko jedno z poniższych działań, ale często zdarza się też, że konieczne będzie zastosowanie wielu lub nawet wszystkich tych rozwiązań.

1) Obniżenie ciśnienia powietrza lub ciśnienia atomizacji

Rozcieńczalniki stosowane w większości powłok konforemnych mają z założenia niskie ciśnienie pary, co skraca czas schnięcia i utwardzania nałożonej ciekłej powłoki. W efekcie prawdopodobnie najłatwiejszą i często pierwszą czynnością, którą należy wypróbować, to obrócić pokrętło i obniżyć ciśnienie powietrza. Gdy ciśnienie atomizacji zaworu jest zbyt wysokie, może to skutecznie ‘zagotować’ rozpuszczalnik w mieszance ze względu na jego niskie ciśnienie pary.

Podczas procesu konfiguracji etapu aplikacji użytkownicy powinni zacząć od najniższego możliwego ciśnienia atomizacji. Następnie należy zwiększać ciśnienie, aż powłoka będzie miała równą i stałą szerokość. Jeżeli zaobserwujesz pajęczynę oznacza to, że ciśnienie atomizacji jest za wysokie i należy je obniżyć.

2) Obniżenie wysokości zaworu

Jeśli próbowałeś obniżyć ciśnienie atomizacji do akceptowalnego minimum jednak nadal tworzą się pajęczyny, kolejnym krokiem jest regulacja wysokości zaworu. Gdy zawór aplikacyjny jest zbyt wysoko w stosunku do podłoża, rozpuszczalnik w rozpylonej kropelce odparuje zanim dotrze do podłoża.

Ze względu na dużą różnorodność topografii układów podzespołów elektronicznych, błędne jest oczekiwanie, iż w całym cyklu będzie miała zastosowanie tylko jedna wysokość. W przypadku większości zastosowań, użytkownik będzie musiał zaprogramować zawór w taki sposób, aby wysokość zaworu zmieniała się w celu dostosowania się do topografii podłoża, podnosząc się i opuszczając do idealnej odległości dla poszczególnych elementów. Aby uniknąć tworzenia się pajęczyn, użytkownik powinien precyzyjnie dostroić kombinację ciśnienia atomizacji i wysokości zaworu.

3) Użyj większej ilości lub wolniej parującego rozcieńczalnika

Jeśli po zastosowaniu dwóch pierwszych wskazówek dalej obserwujesz tworzenie się pajęczyn, kolejnym krokiem powinno być zwiększenie ilości rozcieńczalnika zmieszanego z powłoką lub zastosowanie wolniej parującego rozpuszczalnika (lub zastosowanie obu tych kroków na raz). W istocie przyczyną wszystkich problemów jest zbyt szybkie schnięcie powłoki, które oczywiście można spowolnić poprzez użycie większej ilości rozpuszczalnika lub wolniej parującego rozpuszczalnika. Obydwa podejścia spowodują spowolnienie procesu schnięcia i redukcję lub eliminację pajęczyn.

Często jako punktu wyjścia dla naszych proporcji mieszania używamy proporcji powłoki do rozcieńczalnika 1:1 lub 2:1, jednakże niektóre powłoki konforemne i rozcieńczalniki mogą wymagać od użytkownika dostosowania tego stosunku (w górę lub w dół), aby najlepiej odpowiadał ich unikalnemu procesowi aplikacji. Ogólnie rzecz biorąc, wolniej odparowujący rozpuszczalnik będzie skutkować zmniejszonym ryzykiem defektów pajęczynowych. Dodatkowo jest to świetny sposób na zaradzenie problemom związanym z powstawaniem pęcherzyków w powłoce konforemnej. Jedynym czynnikiem ograniczającym w takich przypadkach mogą być przepisy dotyczące ochrony środowiska i prędkość linii.

Źródło: HumiSeal

Artykuł opublikowano we współpracy z firmą AmTest

Zapraszamy na TEK.day Gdańsk, 26 września 2024. Zapisz się już dziś!