案例研究

电路板涂层和固化工艺的制造审核使成品率提高到90%

简介

一家消费电子产品制造商从他们的一家工厂获得了70%的收益。他们发现在按下电源开关后，他们的设备完全上电有1分钟到5分钟的延迟，并怀疑是他们的一批板没有正确地涂上保形涂层，导致了这个问题。该公司有两家工厂:一家生产表面堆焊电路板，另一家组装最终产品。该公司要求Ansys - DfR在两家工厂对其制造商的万博流程进行审计，以确保质量。

方法

首先，我们对1号工厂进行了审计。因为最初的怀疑是保形涂层的问题，我们首先检查了使用的材料，然后是它们的应用和固化周期。然后我们观察了2号工厂的组装情况，以确定该工艺是否妨碍了产品的可靠性。

保形涂层

保形涂层应用于电路板以提供电子板上的介电层。这一层的作用是在板和环境中的水分之间的膜。有了这种涂层，电路卡可以通过增加表面电阻或表面绝缘电阻(SIR)来承受更多的水分。采用更高的SIR板，降低了串扰、漏电、间歇信号丢失和短路等问题的风险。由较高的SIR板提供的水分减少将有助于减少金属枝晶生长和腐蚀或氧化。保形涂层还可以保护电路板免受灰尘、污垢和污染物的影响，这些污染物可以携带水分，可能是酸性或碱性的。

保形涂层材料

保形涂层材料有几种类型;为应用程序选择一个必须考虑几个变量。丙烯酸共形涂层可能是所有共形涂层材料中最受欢迎的，因为它们易于应用和去除，并且具有宽容的性质。丙烯酸树脂干燥迅速，在几分钟内达到最佳物理性能，抗真菌，并提供较长的锅寿命。此外，丙烯酸树脂在固化过程中释放很少或没有热量，消除了对热敏性组件的潜在损伤。它们在固化过程中不收缩，具有良好的耐湿性，并表现出较低的玻璃化转变温度。该材料还具有-65℃至+125℃的连续工作范围。PCB制造商使用红色粘合剂丙烯酸作为涂层材料，固化后应该非常坚硬。

涂装工艺

涂层过程如下。顶部涂上了斑点涂层。底部涂上涂料，在紫外光下检查。测得的涂层厚度为70 ~ 100µm。作为旁注，我们还确定了手刷助熔剂残留物可能阻碍制造过程。制造商是手工刷三氯乙烯(TCE，化学式C2HCL3)，这是一个众所周知的环境和健康危害。TCE在美国基本上是被禁止的，如果他们的供应链让他们的工人暴露在TCE中，可能会有巨大的反作用(工人癌症发病率的飙升，野生动物的死亡等)。事实上，制造商正在用刷子使用它，完全暴露在工人面前，这是一个更大的问题。此外，从可靠性的角度来看，在不清洁的ROM1上使用刷子和TCE也是值得关注的。ROM1不清洁的唯一方法是用沉重的松香封装。 If they brushed clean, they were disrupting that encapsulation system and greatly increasing the risk of dendritic growth or drops in insulation resistance.

固化

固化方法包括空气、紫外线、热和潮湿的气氛。固化时间是涂层类型和应用方法的函数。保形涂层数据表将固化周期定义为室温下24小时或76℃下2小时。然而，我们的审计确定了实际的保形涂层固化周期为70℃下4 +/- 1分钟。这意味着当板从烤箱中出来时，它们没有完全固化，使它们容易受到处理污染或湿气渗透。随着2号工厂向系统集成的过渡几乎立即发生，由于处理而产生污染的可能性增加了。制造商认为涂层一旦从他们的设备中取出，就会继续进一步固化。不幸的是，事实并非如此。第二家工厂直接把它们送到生产车间。

视察二号设施

1号工厂的产品被立即运到城市另一头的集成公司，由于固化时间不正确，这些产品很俗气。综合设施没有空调，在湿度为90%的情况下，这种涂层无法继续固化。2号设施的工人在操作机组时被要求戴手套。但由于有粘性，手套粘在了涂层上。为了避免粘在材料上，工人们把他们的手指从棉手套上切下来，这样他们就不会粘在保形涂层上。这导致他们手上的油沾到晶体上，导致测试失败(成品率70%)。

主要建议

我们的两个主要建议是:

• 改变1号设备的固化周期，以符合数据表的要求。
• 在2号设施换手套

结果

制造商实施这两项建议后，产率从生产审核前的70%提高到>90%。