Шта је технологија ултразвучног распршивања ПЦБ-а?

Шта је технологија ултразвучног распршивања ПЦБ-а?

Штампане плоче (ПЦБ) су основне компоненте електронских уређаја, а њихово радно окружење је често сложено и променљиво. Фактори као што су влажност, прашина и хемијска корозија могу лако довести до квара ПЦБ-а. У процесу производње и монтаже ПЦБ-а, процес наношења премаза — било да се ради о наношењу конформног премаза или селективном прскању флукса — је критичан корак који одређује поузданост производа и животни век.

Традиционални процеси прскања углавном се ослањају на пнеуматско распршивање са два флуида, често суочени са проблемима као што су неуједначен премаз, значајан губитак боје, ниска тачност прскања и стварање мехурића и рупица. Појава технологије распршивања ултразвучном атомизацијом пружа потпуно ново решење за процесе пресвлачења ПЦБ-а. Ова технологија користи ултразвук високе фреквенције за атомизацију течности у уједначене капљице микронске величине, које се затим воде протоком ваздуха ниског притиска да се таложе на циљну површину. Са својом високом прецизношћу, високом уједначеношћу и високом искоришћеношћу материјала, постепено постаје преферирани процес у области премаза ПЦБ-а.

Принцип рада ултразвучног распршивања: Срж распршивања ултразвучном атомизацијом лежи у његовој јединственој методи атомизације. Систем претвара електричну енергију у високофреквентне механичке вибрације (обично од 20 кХз до 200 кХз) преко пиезоелектричног керамичког претварача. Високофреквентне вибрације стварају капиларне таласе на површини млазнице, разбијајући течни филм у уједначене капљице микронске величине. На пример, уобичајена фреквенција од 120 кХз може формирати капљице од приближно 13 µм; 180 кХз може произвести чак и мање капљице од 8 µм.

Настале капљице попут магле се затим воде гасом-носачем ниског притиска (обично сувим ваздухом или азотом) и прецизно се таложе на циљно подручје ПЦБ-а. Овај процес има неколико значајних предности:

Бесконтактно прскање: Млазница не долази у директан контакт са подлогом, избегавајући механичка оштећења компоненти на површини ПЦБ-а.

Дизајн без млазница: Многе ултразвучне млазнице користе структуру без млазница, у основи избегавајући проблеме зачепљења који су уобичајени код традиционалних млазница.

Рад под ниским притиском: Притисак гаса носача је обично између 0,2-1,0 бара, далеко ниже од традиционалног пнеуматског прскања, што резултира нежним процесом атомизације без прскања.

Главне примене ултразвучног прскања у производњи ПЦБ-а:

Конформни премаз: Конформни премаз је кључни процес за побољшање заштитних перформанси плоча. Његова функција је да формира униформан заштитни филм на површини штампане плоче, ефикасно изолујући штетне супстанце као што су влага, прашина, слани спреј и хемијски растварачи.

Ултразвучно прскање има посебно истакнуте предности код конформног премаза. Пречник капљица се може прецизно контролисати на нивоу микрона, омогућавајући свеобухватну покривеност комплексних области као што су ситне компоненте и празнине у иглицама на плочи, избегавајући прскање слепих тачака. Ултразвучно прскање може да нанесе униформан заштитни слој на сложеним структурама као што су између малих компоненти и испод игле, спречавајући квар компоненти у влажним, корозивним или високотемпературним окружењима.

У смислу контроле дебљине премаза, ултразвучно прскање може постићи типичну дебљину премаза од 10-30 µм у једном слоју, а може достићи и преко 50 µм кроз више слојева. Уједначеност премаза достиже ±5%, а тачност поновљивости достиже ±2%, у потпуности испуњавајући захтеве високопрецизног ПЦБ премаза. Погодно за различите конформне материјале за премазивање као што су полиуретан, акрилна смола, силиконска смола и УВ-очврсни материјали.

Селективно прскање флукса: У таласним процесима лемљења или селективног лемљења, флукс се мора прецизно применити на одређене области ПЦБ-а (као што су игле компоненти кроз рупе, јастучићи или спојеви за лемљење компоненти за површинску монтажу) пре лемљења.

Ултразвучни селективни системи за прскање могу прецизно подесити локацију премаза, облик и количину према документима о дизајну ПЦБ-а. Његова прецизност достиже нивое испод милиметра, што га чини идеалним за ПЦБ склопове високе густине и финог нагиба. Што је још важније, селективно прскање покрива само подручја која захтевају лемљење, избегавајући 70-90% отпада флукса који се налази у традиционалним укупним процесима прскања или пене. Интернационално водећа решења за ултразвучно распршивање могу постићи до 90% уштеде флукса.

Остаци флуорида су концентрисани у близини лемног споја, даље од осетљивих области као што су златни прсти, конектори и испитне тачке, значајно смањујући ризик од електрохемијске миграције (ЦАФ), корозије и цурења изазваног остацима.

Флексибилна кола и специјални премази

Поред две главне примене поменуте горе, ултразвучно прскање се такође може користити у производњи флексибилних штампаних кола (ФПЦ). Флексибилна кола се добијају атомизацијом нано-сребрног проводног мастила кроз ултразвучну млазницу и прскањем на подлогу од полиимида (ПИ) филма, након чега следи синтеровање на ниској температури. Штавише, ултразвучно прскање се такође може користити за облагање специјалних полимерних материјала као што је полиимид на ПЦБ-има.

Техничке предности ултразвучног прскања

У поређењу са традиционалним процесима прскања, распршивање ултразвучном атомизацијом показује вишедимензионалне предности у премазу ПЦБ-а:

Квалитет премаза: Распршене капљице су мале и концентрисане величине, што резултира ултра танким и уједначеним премазом. Уједначена дебљина премаза обезбеђује доследне заштитне перформансе и смањује ризик од локалног квара заштите услед неуједначеног премаза. На пример, са ултразвучном млазницом широке ширине, униформност припремљеног премаза може бити боља од 5%.

Коришћење материјала: Стопа коришћења боје ултразвучног прскања је више од четири пута већа од традиционалног прскања са два флуида. Прецизна контрола атомизације и технологија усмереног прскања могу повећати искоришћење боје на преко 90%. Неке ултразвучне млазнице за распршивање високих перформанси могу постићи стопе искоришћења боје од 95% или више. 

У смислу прецизности и контроле: Ултразвучно прскање омогућава ултра-ниске брзине протока течности и прецизну контролу протока. Тачност контроле протока може да достигне 0,01 мл/мин, а дебљина сувог филма може се контролисати у опсегу од 20 нанометара до 100 микрометара. У комбинацији са прецизном КСИЗ платформом за кретање, сложене трајекторије прскања као што су тачке, линије, површине и ротације се могу програмирати. 3-12

У погледу заштите животне средине и трошкова: Значајно смањује отпадне боје и емисије испарљивих органских једињења (ВОЦ). Ултразвучни вибрациони систем има мању потрошњу енергије, ефикасно штеди електричну енергију у поређењу са традиционалном опремом за прскање под високим притиском. У исто време, млазница је мање склона зачепљењу, што ефикасно смањује трошкове одржавања.

Ултразвучна технологија распршивача за распршивање, са својом високом прецизношћу, високом униформношћу, високом искоришћеношћу материјала и одличном прилагодљивошћу сложеним површинама, дубоко мења пејзаж процеса пресвлачења ПЦБ-а. Било да се ради о уједначеној примени конформних премаза или селективном и прецизном прскању флукса, ултразвучно прскање показује предности са којима се традиционални процеси не могу мерити.

Како индустрија производње електронике наставља да подиже своје захтеве за нивое заштите производа, ефикасност производње и заштиту животне средине, изгледи за примену технологије ултразвучног прскања у пољу ПЦБ-а биће још шири. За компаније које производе електронику које теже унапређењу производње и побољшању квалитета производа, ултразвучно распршивање је несумњиво кључна процесна технологија вредна пажње и примене.