Conformal Coating – pogromić mity, cz.2

Jak wykonywać powlekanie konformalne? Jest kilka sposobów, każdy ma zalety i wady. No dobrze, niektóre mają więcej zalet niż wad. LAKIEROWANIE ZANURZENIOWE Jest to proces wydajny i prosty do wdrożenia. Powłoka jest bardzo „konformalna”, chociaż pamiętajmy, że lakier, nawet jeśli jest naniesiony na całej powierzchni, podlega prawom grawitacji, czyli spływa w zakamarki i tworzy zacieki. Oczywiście, spływa również z pionowych powierzchni. Lakierowanie zanurzeniowe wymaga bezwzględnie maskowania. W dzisiejszej płytce, pełnej elementów regulacyjnych, punktów kontrolnych, przelotek i styków jest to źródło powstawania braków, jak opisano wyżej. Oprócz tego, stosowana w dużej skali powoduje wiele odpadów lakieru i stanowi zagrożenie dla otoczenia gdy naczynie zawiera dużo rozpuszczalników (czasem są to tony wybuchowej substancji w środku hali produkcyjnej!). NATRYSK – czyli SPRAY Znowu, łatwy i przyjemny proces, ale…Oprócz wad opisanych w lakierowaniu zanurzeniowym, dochodzi wysoka emisja części lotnych (rozpył i rozkurz), czyli problemy z BHP oraz Inspekcją Pracy. Mała jest wydajność (właściwie: uzysk z materiału), tylko część lakieru trafia na płytkę. Zarówno przez rozproszenie materiału w powietrzu i nie trafianie na płytkę (rozpył), jak i z powodu odbijania się strugi rozpylonego lakieru od płytki i zawirowania (rozkurz). W każdym razie, nawet przy dobrej wentylacji, duża część lakieru znajduje się w innym miejscu niż na płytce: na podłodze, na maszynie, na ścianach, na butach operatora, w jego płucach… teoretycznie i zgodnie z przepisami operator powinien pracować w kapturze lakierniczym. A widzieliście Państwo operatora natryskującego płytki drukowane w kapturze lakierniczym?

Mikrospray nanoszony za pomocą precyzyjnych zaworów daje transfer materiału ponad 90%, może być stosowany przy produkcji jednostkowej, mało wymagającej Wymaga maskowania, oczywiście.

MIKROSPRAY Microspray – mikronatrysk. To próba kompromisu pomiędzy budżetem i efektywnością. Pozbawiony jest wielu, ale nie wszystkich, wad lakierowania natryskowego. W większości przypadków wymaga maskowania. Optymistyczną wiadomością jest, że przy zastosowaniu technologii LVLP (Low Volume Low Pressure), prawie cały lakier ma szansę znaleźć się na płytce drukowanej. Metoda jest narażona na częste kopiowanie, podróbki są na porządku dziennym. Niestety, czystość procesu nie jest do końca porównywalna. Microspray z igłą – precyzyjny na tyle, że można niektóre pojedyncze detale powlekać bez maskowania. Stosowany często do precyzyjnego nanoszenia topników, rzadziej do lakierowania). NANOSZENIE IGŁĄ – czyli KOŃCÓWKĄ DOZUJĄCĄ Nanoszenie powłoki lakierowanej za pomocą igły jest aktem rozpaczy technologa. To ostateczność, do której dochodzi przy braku świadomości konstruktora i braku współpracy pomiędzy działami konstrukcyjnym, technologicznym, przygotowania produkcji i działem produkcji. Dlaczego? Jest wiele powodów.

• Końcówka dozująca to wyjątkowo nieprecyzyjne narzędzie przy nakładaniu cieczy o niskiej lepkości. Trudno jest nałożyć nawet małe krople, nie mówiąc już o cienkich wstęgach.
• Końcówka dozująca MUSI się zbliżyć do powierzchni, na którą nakładamy płyn zwłaszcza wtedy, gdy chcemy go nałożyć mało. Przy dużym zagęszczeniu płytek to bardzo trudne zadanie. To zagadnienie można rozwinąć na osobny artykuł.
• Końcówka dozująca może ulec łatwemu uszkodzeniu, skrzywieniu, może też łatwo uszkodzić płytkę.
• Końcówka dozująca jest mało wydajnym narzędziem. Musi się poruszać względnie powoli (limitem jest przepływ płynu przez cienką rurkę). Mało kto wie, że opory tłoczenia przez rurkę są odwrotnie proporcjonalne do czwartej potęgi średnicy ! Oznacza to, że końcówka mająca o połowę mniejszą średnicę stawia cieczy opór 16 x większy !

Niemniej, robienie „tam” z żelu jest w ostatnim czasie promowane przez firmy nie dysponujące zaawansowanymi technologiami. Zwracamy jednak uwagę, że dopuszczenie do tej technologii jest świadectwem zaniedbania w procesie tworzenia wyrobu. Oczywiście, zdarzają się wyjątki. Niemniej, najczęściej jest to zaniedbanie i brak świadomości technologicznej. Nanoszenie za pomocą igły ma jeszcze jedną wadę: na początku i na końcu wstęgi występuje często tzw. „głowa kobry”, czyli zgrubienie wywołane otwieraniem i zamykaniem zaworu. Trudno się go ustrzec przy dużych prędkościach pracy. Za pomocą odpowiedniego programowania możemy je prawie całkiem wyeliminować, ale zwykle dzieje się to kosztem wydajności. NANOSZENIE KURTYNOWE To metoda bezkontaktowa. Żaden element nie zbliża się nawet do zaworu na niebezpieczną odległość, więc zagrożenie zderzeniami jest znikome. Kurtyna jest wydajna. Jest najszybszą i bardzo precyzyjną metodą nanoszenia powłoki konformalnej selektywnie. Nie wymaga maskowania. Może pokrywać wąskie obszary i charakteryzuje się znakomitym odcięciem brzegu lakierowanego. Oczywiście, z uwzględnieniem wspomnianego wyżej zagadnienia tolerancji. Ograniczonej wszak do rozpływności samego lakieru. Kurtynę stosuje się przy niższych lepkościach lakieru, zwykle poniżej 100 mPa x s. Kurtyna ma małą słabość. Jej szerokość zależy od lepkości i ciśnienia materiału. Przy stałej lepkości ciśnienie jest stałe. Ale gdy lepkość się zmienia… wymaga to reakcji operatora, który zmieni ciśnienie płynu. Aby zlikwidować tę niedogodność, wiodący producent wprowadził zamkniętą pętlę sprzężenia zwrotnego. Laser kontroluje co zadany okres lub liczbę detali szerokość kurtyny. I wprowadza automatycznie korektę ciśnienia płynu, by zachować stabilność szerokości kurtyny. Innym sposobem kontroli lepkości jest stabilizacja termiczna lakieru. Jest to metoda, która może być stosowana osobno lub w powiązaniu z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. NANOSZENIE SPIRALNE Również metoda bezkontaktowa. Stosowana głównie przy nakładaniu lakierów bezrozpuszczalnikowych. Charakteryzują się one większą lepkością i dlatego nie mogą być nanoszone kurtynowo. Spirala pozwala na czyste odcięcie granic lakierowania, bez rozprysków i bez cieniowania. Podobnie jak kurtyna, wymaga kontroli ciśnienia lakieru, który jest jednak mniej wymagający przy tej metodzie nanoszenia. Zawór SC 300 może pracować w trzech trybach, o różnej szerokości nakładania, każdy z trybów jest bezkontaktowy. Najczęściej stosuje się dwa z trzech trybów, które pozwalają na nakładanie w wąskich obszarach oraz na płaszczyznach, bez rozprysków, przy 100% transferze lakieru (czyli bez strat materiałowych). Spirala jest czystą, bezkontaktową metodą selektywnego nakładania powłok konformalnych za pomocą lakierów o wyższej lepkości. © AMB/NORDSON ASYMTEK NANOSZENIE STRUMIENIOWE Powlekania za pomocą zaworu strumieniowego przypomina nanoszenie za pomocą igły, ale… tylko w czasie postoju zaworu. Zawór do selektywnego powlekania posiada bowiem igłę, tylko że nie dotyka ona powierzchni, operując z odległości co najmniej kilku milimetrów. Lakier nie jest wyciskany, jak przy nanoszeniu igłą, ale wyrzucany za pomocą szybkiego mechanizmu elektromagnetycznego. Dlatego nie spotykamy się w tej metodzie ze zjawiskiem „głowy kobry”. Można więc nanosić powłoki z dużą prędkością zarówno w ograniczonych obszarach, jak i w wąskich przejściach. SC-400 Zawór strumieniowy przypomina zawór z igłą, ale… tylko w czasie postoju zaworu. © AMB/NORDSON ASYMTEK Na zwrócić uwagę? Doradzamy, aby osoby przygotowujące się do procesu przyjrzały się przed wszystkich sposobowi, w jaki jest nakładany i kondycjonowany płyn. Kondycjonowanie polega na podjęciu działań, mających na celu stabilizację procesu, stabilizację właściwości płynu w czasie pracy. Należy pamiętać, że zmiana obszaru powlekania wywołana zmianą lepkości lakieru w czasie pracy, która z kolei jest wywołana fluktuacjami temperatury jest wielokrotnie większa niż jakiekolwiek parametry układu mechanicznego. Dotyczy to zresztą wszystkich technologii związanych z dozowaniem płynów montażowych, także klejów, żywic, past lutowniczych, masek, topników, silikonów itd. Ważna jest metodologia, sposób podejścia do rozwiązania. Zaawansowane metody powlekania charakteryzują się przede wszystkim bezkontaktowością, która minimalizuje prawdopodobieństwo zderzenia, a więc uszkodzenia maszyny i powlekanych elementów. Warto zwrócić na zamknięte pętle sprzężenia zwrotnego na sterowaniu parametrami płynu. Dobrze dobrana metoda selektywnego lakierowania powinna być czysta, szybka i powtarzalna. Innymi słowy, powinna zagwarantować dużą wydajność przy minimalizacji braków i poprawek. Marek Bernaciak, AMB Technic