Disperzní lakování a aplikační metoda „dam and fill“

Každým rokem jsou požadavky na elektronické součástky vyšší. Jedním z takových požadavků je např. rozměr a váha sestavy. Osazené desky plošných spojů neboli PCBA jsou tedy rok od roku menší a menší. S tímto faktem přímo souvisí zvyšující se požadavky na přesnost a kvalitu lakovaných částí, se kterou nám aplikace materiálu dispenzí výrazně napomáhá.

Lakování pomocí dispenzeru

Lakování menších ploch osazených DPS je možné mimo jiné např. dispenzerem pomocí dávkovací jehly. Výhodou tohoto procesu je:

• přesná aplikace materiálu
• možnost řízení procesu ručně, nebo automaticky
• univerzální layout
• může být zpracován i materiál s vysokou viskozitou
• nevýhodou pak bývá časová náročnost, vysoká tloušťka vrstvy a vyšší náklady na materiál

Množství naneseného laku je definováno průměrem jehly, viskozitou laku, tlakem a rychlostí při nanášení. Tloušťka nanesené mokré vrstvy může být tedy ovlivněna provedením změn u výše uvedených parametrů. Při lakování dispenzerem se můžeme při aplikaci setkat s problémy jako jsou: chyba v ohraničení lakované oblasti, narušení lakované vrstvy, přílišné zaplavení materiálu, nebo naopak tenká vrstva naneseného laku. Příčin může být celá řada, jako je např. nesprávná viskozita materiálu, tlak při dávkování, poruchy smáčení, bublinky pod komponenty, znečištěné nástroje, nesprávný výběr dávkovací jehly, apod.

Lakování pomocí dispenzeru – metoda „Dam and Fill“

Dávkování materiálu dispenzerem je nutné při tzv. aplikaci „dam and fill“. Tento proces spočívá ve vytvoření ochranné hráze z vysoko-viskózního a tixotropního materiálu, kdy je následně obklopená oblast vyplněna lakem o nižší viskozitě, a tím je zabráněno průniku nebo rozlití laku na nežádoucí místa – např. konektory, pod součástky a plošky.

Obr. č. 1: Aplikovat gel pro tvorbu hrází lze v automatickém dispenzeru, popř. ručně pomocí dávkovací pistole

Typickým příkladem je tvorba hráze okolo BGA komponentů. Proč je potřeba se vyhnout konformnímu laku pod BGA?

1. neúplné vysušení/vytvrzení konformních laků a uvězněné zbytky rozpouštědel pod BGA. Díky dobrým síťovacím vlastnostem konformních laků a vysokým kapilárním silám působícím pod BGA se lak dostává i pod součástku, kde se obvykle vytvoří vrstvy silnější než 100 µm. Tyto vrstvy často zůstávají neúplně zaschlé nebo nevytvrzené, což vede k uvěznění rozpouštědla pod BGA
2. nesoulad koeficientů roztažnosti. Rozdíly mezi koeficienty tepelné roztažnosti (CTE) laku, DPS a součástek může způsobit, vlivem tepelného zatížení, vytékání nebo dokonce zvednutí samotné součástky

Doporučení k prevenci problému

• před aplikací konformního laku doporučujeme podvyplnit BGA tzv. ,,underfillem’’ nebo použít metodu hráze ,,dam and fill’’ pomocí vysoce viskózního a tixotropního gelu
• pokud zvažujete aplikaci laku na BGA bez použití metod „underfill/dam and fill“, doporučujeme provést důkladné předběžné zkoušky (testy teplotních cyklů k ověření mechanické kompatibility, testy zatížení kondenzací a klimatického zatížení, aby se zjistila odolnost povlaků v reálných podmínkách)

Jaké se tedy nabízí řešení? Tixotropní nebo vysoce tixotropní hrázové materiály PETERS:

• GEL ELPEGUARD® SL 1307 FLZ-T je tixotropní materiál, který se po aplikaci mírně roztéká, takže vývody součástek jsou zcela obklopeny.
• GEL ELPEGUARD® SL 1307 FLZ-HT je vysoce tixotropní materiál, neteče a lze jej proto použít na větší otvory, kritické konektory a komponenty s vysokým kapilárním účinkem. Spolehlivé ochrany lze dosáhnout na neosazených pájených stranách přesným zalakováním vývodů.
• GEL ELPEGUARD® 1602 FLZ-UV je elastický tixotropní materiál pro UV LED vytvrzovací systémy, jako je např. lak ELPEGUARD® UV-LED Twin-Cure® DSL 1602 FLZ/400. Při použití silnovrstvých laků ELPEGUARD® řady UV-LED Twin-Cure® a UV Twin-Cure® je nutné vytvrzování provádět společně v jednom kroku s GELem 1602 FLZ-UV (bez mezitvrdnutí).
• GEL ELPEGUARD® UTC 1507 FLZ je tixotropní materiál na bázi syntetického kaučuku, který je používán v kombinaci s laky řady ELPEGUARD® UTC 1507 FLZ.

Obr. č. 2: Díky fluorescenční složce můžeme pod modrým světlem vidět aplikované hráze okolo komponentů a plošek, stejně jako nalakování ostatních ploch osazené DPS

Obecně je výhodné kombinovat hráz a výplň dle materiálové báze. Je pak eliminována jejich případná reakce, a je možné ušetřit časovou kapacitu vynecháním mezikroku sušení hráze.

Pokud hledáte řešení, které poskytne vašim zařízením maximální spolehlivost a ochranu, rádi vám s výběrem materiálu a optimalizací procesu poradíme. Můžete nás kontaktovat na info@interconti.cz, nebo přes formulář níže.