Guide til printbeskyttelseslakker - virksomhedserfaringer

Transkript

1 Sammenslutningen for Pålideligheds- og Miljøteknik SPM-173 Guide til printbeskyttelseslakker - virksomhedserfaringer Helle Rønsberg, DELTA Kim Zachariassen, DELTA Juni 2006 SPM's sekretariat DELTA Dansk Elektronik, Lys & Akustik Venlighedsvej 4 DK-2970 Hørsholm Telefon: Fax:

2 2 SPM Society for Reliability and Environmental Testing SPM is an independent organisation consisting of about 75 company members in Scandinavia. SPM initiates and finances unprejudiced investigations of common interest for its members mainly in the field of reliability and testing of electronic components and materials. NOTE: The report must not be reproduced without the written approval of the Society for Reliability and Environmental Testing (SPM).

3 3 Indholdsfortegnelse Side 1. Resumé og konklusion Baggrund og formål Status for brug af printbeskyttelseslakker, Danmark Populære printbeskyttelseslakker, egenskaber/produkt referencer Hærdeprocesser, basale typer Fysisk hærdende Kemisk hærdende Kemi og printbeskyttelseslakker Akrylat (AR) Polyurethan (UR) Epoxy (ER) Silikone (SR) Vandbaserede Parylene Monolagslak (3M Novec EGC-1700) Deltagende lokal distributører Printafrensning, udbredelse og metoder Afrensning - fordele og ulemper Udbredelse i Danmark, SPM spørgeskemaundersøgelse Typisk anvendte metoder Påføringsprocesser, procesudstyr og principper Deltagende leverandører af procesudstyr Påføringsmetoder, grundlæggende principper/krav til afmaskering Dyplakering Pensellakering Spraypåføring, manuel Nåledispensering, manuel eller automatisk Automatisk selektiv spray- eller filmlakering Vakuumdeponering og polymerisering - parylene Fordele og ulemper - summering Virksomheds cases, erfaringer Udvælgelse af virksomheds cases Præsentation af cases Danfoss Drives A/S York Marine A/S Terma A/S Oticon A/S GPV A/S Erfaringssammendrag Annex 1 Annex 2 Annex 3 Annex 4 Annex 5 Liste over relevante specifikationer/standarder Interview af brugere, skema ikke udfyldt Interview af brugere, individuelle resultater Anvendelse af printbeskyttelseslakker spørgeskema Temadag, program

4 4 1. Resumé og konklusion Formålet med projektet har været at foretage en struktureret indsamling og bearbejdning af brugeres og leverandørers erfaringer med forskellige typer printbeskyttelseslakker, påføringsprocesser samt eventuel anvendelse af printafrensning relateret til produkttyper og brugsmiljøer. En spørgeskemaundersøgelse adresseret til alle SPM medlemmer resulterede i et første billede af antallet af brugere, produkttyper, anvendte lakker og påføringsmetoder (spørgeskemaet er præsenteret i annex 4). 48% virksomheder besvarede spørgeskemaet og 11 brugere blev identificeret. På baggrund af de indkomne svar blev 4 virksomheder udvalgt til interview. De 4 virksomheder repræsenterer forskellige typer elektronikprodukter/brancher, brugsmiljøer, laktyper og påføringsmetoder. De 4 virksomheder er: Danfoss Drives A/S, høj volumen, industri klasse York Marine A/S, høj volumen, industri klasse Terma A/S, lav volumen, militær elektronik Oticon A/S, høj volumen, miniature elektronik, medico Derudover blev GPV A/S, som er en typisk underleverandør af elektronik montage, udvalgt. Virksomhedserfaringerne er præsenteret i kapitel 7 og individuelle interviewskemaer er vedlagt i annex 3 for yderligere detaljer. På leverandørsiden blev udvalgt 4 lokaldistributører af printbeskyttelseslakker (inkl. monolagslak) og 3 leverandører af det mest avancerede procesudstyr for påføring af lakkerne. Lakdistributørernes adresse og kontaktperson mv. er præsenteret i afsnit 4.3 og tilsvarende kan udstyrsleverandørernes adresse og kontaktperson findes i afsnit 6.1. På baggrund af de gennemførte interviews med leverandørerne er der i kapitel 4 givet en generel indføring i de forskellige lak polymertyper, og de væsentligste egenskaber relateret til specifikke produktreferencer på populære printbeskyttelseslakker er sammenstillet på skemaform. I kapitel 6 er påføringsprocesserne gennemgået kort ligesom fordele og ulemper er opsummeret i afsnit 6.3. Udover de gennemførte interviews blev der afholdt en temadag med indlæg fra brugere og leverandører. Programmet er vedlagt i annex 5. Disse indlæg har også bidraget til de forskellige kapitler i rapporten. Specielt skal bemærkes, at i indlægget af Peter Heuser fra Peters Lackwerke blev flere relevante specifikationer/standarder for området nævnt og kort gennemgået. En oversigt over disse specifikationer/standarder findes i annex 1.

5 5 Resultatet af projektet er tiltænkt som en guideline, der giver brugeren et billede af best practice for udvælgelse af typen af lak og påføringsproces herunder pin-pointe de vigtigste parametre, der kan have indflydelse på valget. Derudover får brugeren en generel indføring i de forskellige lak polymertyper samt i forskellige applikationsprocesser. Det har imidlertid vist sig, at problematikkerne omkring valg af laktype og processer er komplekse og præget af firmaspecifikke valg og prioriteringer. Projektresultatet bidrager alligevel med væsentlig information, især hvis man nærlæser brugererfaringerne og finder frem til den situation, som man bedst kan identificere sin egen virksomhed med.

6 6 2. Baggrund og formål Printbeskyttelseslak - også kaldet conformal coating - er et tyndt lag polymermateriale, oftest µm tykt, der påføres det bestykkede print for at yde en vis beskyttelse af konstruktionen overfor aggressive miljøer f.eks. med høj fugtighed, risiko for kondens, høj støvbelastning, salt, kemikalier, varme eller kulde. Lakken reducerer/forsinker fugtindtrængning, isolerer elektronikken for kondens, støv og salt, øger modstanden mod aggressive kemikalier og kan øge mekanisk og termisk stressaflastning af konstruktionen. Printbeskyttelseslakker har været anvendt indenfor visse brancher - som f.eks. militærindustrien - igennem mange år. Men efterhånden som den fortsatte miniatureseringen af elektronikken fører til mindre og mindre isolationsafstande øges interessen for anvendelse af printbeskyttelseslakker. Den øgede interesse forstærkes af, at intelligens og dermed elektronik i stigende grad indbygges i mange forskellige typer produkter, hvoraf flere og flere bliver baseret på trådløs kommunikation, hvilket muliggør vilkårlig placering såvel indendørs som udendørs. Nye lakker udvikles hele tiden, påføringsprocesser fra helt manuelle til fuld automatiske er på markedet og der indgår mange forskellige parametre i valget af den mest optimale løsning for et specifikt produkt. Denne guide er udarbejdet for at give et indblik i materialetyper og disses egenskaber, forskellige påføringsprocessers grundprincipper, fordele og ulemper; men vigtigst af alt for at videregive erfaringerne fra virksomheder, der har været igennem hele processen fra beslutningen om at indføre brugen af printbeskyttelseslak, udvælgelse af materialer og processer, indkøring af disse, inspektion og test af de færdige produkter til tilbagemelding fra markedet. Projektet er finansieret af SPM, Selskab for Pålidelighed og Miljøtest, og den formidlede viden er baseret på spørgeskemaundersøgelse af SPM medlemmer, interviews af udvalgte brugere og leverandører samt på input fra en afholdt temadag.

7 7 3. Status for brug af printbeskyttelseslakker, Danmark 2006 Lakering af bestykkede print er ikke vidt udbredt i Danmark endnu. Kun 11 ud af 73 forespurgte virksomheder, hvoraf flere er leverandører af materialer eller komponenter, har svaret, at de anvender lakering af bestykkede print (den opnåede svarprocent var 48%). Der er imidlertid, både hos virksomhederne og hos leverandører af lakeringsudstyr og lakker en klar fornemmelse af, at flere vil komme til at anvende printbeskyttelseslakker i den nærmeste fremtid. En årsag, som ikke er nævnt tidligere, er krav om forlænget levetid af forbrugerelektronik (fra 1-2 år) og i den sammenhæng forventes eksempelvis mobiltelefonindustrien at tage teknologien til sig. De interviewede brugere nævner først og fremmest generelt branchekrav til lakering eller krav fra modtagerland som årsag til, at de har valgt at lakere deres bestykkede print. En anden lige så vigtig årsag er erfaring med/forventning om, at produktet ikke vil kunne holde længe nok i de miljøer, hvor det anvendes. Her nævnes specielt kondens, fugt, salt, sved og korrosive gasser som problematiske. Udbudet af underleverandører, der tilbyder lakering af bestykkede print, er ikke stort i Danmark og dem der er, kan typisk ikke tilbyde lakering i automatiske anlæg for selektiv lakering. Der er flere af disse udbydere i vores nabolande som Tyskland og Sverige. Imidlertid lægger flere danske virksomheder deres printmontage ud til Fjernøsten eller østeuro-pæiske lande og det vil derfor være naturligt, at eventuel lakering af disse print foregår i forlængelse af montagen dér - og ikke i Danmark. Det tyder ikke på, at der er et entydigt billede af, hvad der er vigtigst for valget af laktype. Hos flere nævnes imidlertid miljømæssige (påvirkning af arbejdsmiljø og det eksterne miljø) faktorer som højt prioriterede udover de tekniske egenskaber. Påføringsmetoder vælges i høj grad ud fra, om der er tale om høj eller lav volumen produktion samt ud fra produktets kompleksitet og eventuelle kundekrav. Der er i Danmark et godt samarbejde mellem lakleverandører og leverandører af påføringsudstyr, hvilket betyder at virksomheden kan få rådgivning om en samlet færdig løsning for sit aktuelle produkt. Valg af lakmateriale og påføringsudstyr influerer naturligt nok på hinanden.

8 8 4. Populære printbeskyttelseslakker, egenskaber/produkt referencer 4 lokal distributører af printbeskyttelseslakker (inkl. monolagslak), præsenteret i afsnit 4.3, har velvilligt lade sig interviewe vedr. egenskaberne af de mest populære af deres printbeskyttelseslakker samt om deres indtryk af udviklingen indenfor anvendelse af printbeskyttelseslakker i Danmark. Egenskaberne af de, af distributørerne, udpegede printbeskyttelseslakker og tilhørende produktreferencer præsenteres på skemaform i afsnit 4.4. Men først gennemgås den basale forskel på forskellige lakmateriale familier og relaterede hærdeprocesser i afsnittene 4.1 og Hærdeprocesser, basale typer I forbindelse med hærdningen af lakkerne skelner man typisk mellem: Fysisk hærdende Kemisk hærdende - 2-komponent - Varmhærdende - Fugthærdende - UV-hærdende - Ilthærdende - Katalytisk hærdende Fysisk hærdende Fysisk hærdende lakker er lakker, der består af polymere opløst i opløsningsmiddel. De hærder ved, at opløsningsmidlet fordamper. Processen kan accelereres ved at hæve temperaturen. Akrylat baserede lakker er typisk fysisk hærdende. Disse lakker hærder forholdsvis hurtigt ved hjælp af varme, men kræver oftest udsugning på grund af afdampningen af opløsningsmidler. De vandbaserede lakker hører også til de fysisk hærdende lakker Kemisk hærdende Kemisk hærdende lakker er helt overordnet lakker, som under hærdningen gennemgår en kemisk reaktion, hvor en eller flere komponenter i lakken evt. kombineret med en komponent fra omgivelserne reagerer og danner en sammenbundet polymerstruktur. De kemisk hærdende lakker grupperes ofte i henhold til den accelererende komponent altså det der igangsætter den kemiske reaktion og dermed hærdningen af lakken. Mange af processerne kan accelereres ved at hæve temperaturen moderat. 2- komponent lakker består af en resin (polymeren) og en hærder. Når disse blandes sammen starter en kemisk reaktion typisk hurtigt mellem de 2 materialer og den færdige lak dannes. Blandingsforholdet mellem de 2 komponenter er meget afgørende og pot-life

9 9 efter blanding er kort. Epoxy og nogle typer af polyurethan lakker er 2-komponent systemer. Varmhærdende lakker kan både være 1- og 2-komponent lakker, men de kræver opvarmning, for at den kemiske proces går i gang. Typisk indgår 2 procestrin, hvor det første er fordampning af opløsningsmiddel og det næste er en kemisk reaktion, hvor tværbindinger mellem de enkelte polymere dannes. I denne gruppe findes visse typer af silikone og polyurethan lak. Fugthærdende lakker er typisk 1-komponent systemer, der reagerer med luftens fugt ved hærdning. Mild varme kan accelerere processen. Indholdet af opløsningsmidlet er typisk lavt for disse lakker. Silikonelak af typen RTV er et eksempel på en fugthærdende lak. UV-hærdende lak kaldes også nogle gange for snap-cure systemer, idet de er meget hurtigt hærdende. Hærdeprocessen igangsættes ved bestråling med UV-lys, men da der på et bestykket print vil være områder, der ligger i skygge samt for at kunne opnå større lak tykkelse er den UV-hærdende effekt oftest kombineret med en efterfølgende fugt eller varmhærdende effekt. Denne type lakker findes i dag indenfor alle polymer typer og har et lavt indhold af opløsningsmiddel. Ilthærdende eller oxiderende lakker hærder i 2 procestrin. Først fordamper opløsningsmidlet og derefter dannes tværbindinger ved en reaktion mellem luftens ilt og polymeren. Katalytisk hærdende betyder at der skal et bestemt materiale til (katalysatoren) for at igangsætte den kemiske proces, men at dette materiale ikke indgår i den færdige polymerstruktur. Det vil oftest være som kombination til en af de andre beskrevne hærde processer. For eksempel indgår tin- eller titan-forbindelser som katalysator for nogle af de fugthærdende silikoner. 4.2 Kemi og printbeskyttelseslakker Der findes 5 grundlæggende forskellige materialefamilier indenfor printbeskyttelseslakker. Herudover findes monolagslakker, som mere er en imprægnering af printet. Typiske egenskaber er knyttet til hver materialefamilie, men det er vigtigt at understrege, at inden for hver materialefamilie er der et utal af laktyper optimeret til specifikke anvendelser, f.eks. substratmaterialet (og ikke mindst kompatibilitet med specifikke loddestop lak), ønsket hårdhed, viskositet mv. I det følgende gennemgås kemien og de typiske egenskaber for de 5 materialefamilier. Comment: Rettet i forhold til tidligere dokument Akrylat (AR) Akrylat baserede lakker har følgende karakteristika for polymerstrukturen i den hærdede lak: O H O C C CH 2

10 10 Lakkerne er typisk fysisk hærdende og har et stort indhold af opløsningsmiddel. Generelle fordele ved akrylat baserede lakker er: nem påføring, hurtig hærdning ved forholdsvis lav varme eller rumtemperatur, ingen varmeudvikling under hærdningen, god reparations mulighed, god modstand overfor fugt. Den største ulempe er svaghed overfor opløsningsmidler Polyurethan (UR) Polyurethan baserede lakker har følgende karakteristika for polymerstrukturen i den hærdede lak: O H 2N C O Polyurethan lak er kemisk hærdende. Der findes en række typer både 1- og 2-komponent lakker og forskellige hærdemekanismer er repræsenteret. Generelt karakteriseres urethan lakker som meget kemisk modstandsdygtig og gode i relation til modstand mod fugt. De er fleksible, reparation kan foretages ved at brænde igennem lakken med loddekolbe. De er typisk ikke så lette at fjerne (opløse) og håndtering ved påføringen er mere kritisk end for akrylater Epoxy (ER) Epoxybaserede lakker har følgende karakteristika for polymerstrukturen i den hærdede lak: HC CH 2 O Epoxybaserede lakker er typisk 2-komponent lakker, hvor hærdning kan accelereres ved varme; men der findes imidlertid også 1-komponent systemer, der er UV-hærdende. Generelt er lakken meget kemisk modstandsdygtig og mekanisk stærk og modstanden mod fugt er rimelig god. Lakken er svær at reparere og stress på de monterede komponenterne er stort i forbindelse med selv moderate temperaturcyklinger. Arbejdstilsynet har specielle krav til uddannelse, indretning og beskyttelse ved epoxyarbejde Silikone (SR) Silikone baserede lakker har følgende karakteristika for polymerstrukturen i den hærdede lak:

11 11 Me Me n+1: Graden af polymerisering Me Si O Si Me Me = CH 3 Me Me n Silikone lakker er kemisk hærdende enten varme accelererende eller fugt accelererende. UV-hærdende lakker findes også. Silikonelak er meget elastiske og kan anvendes ved høje temperaturer og store temperaturcyklinger, hvor lakken giver god stressaflastning af de monterede komponenter. Lakken er opløsningsmiddel fri (næsten) og ikke brandbar. Silikone lak har god kemisk modstandsdygtighed og beskytter rigtig godt ved kondens. For at opnå god beskyttelsesevne mod fugt kræves et rent print, således at god vedhæftning opnås og lommer med flusrester kan undgås. Fugt trænger let igennem lakken, men kommer også let ud igen, hvis der ikke er basis for kondens ved print overfladen. Lakken beskrives ofte som havende Goretex egenskaber. Håndtering af silikone skal foregå omhyggeligt for at undgå silikoneforurening andre steder i produktionen Vandbaserede Vandbaserede lakker findes både med vandbåret akrylat og urethan. Der er dog typisk mindre mængder opløsningsmiddel også i disse lakker, men det er en type, der er blandbar med vand og den kan være værre i relation til miljøet. Lakkerne er typisk dyrere. Vandbaseret akrylat er mere modstandsdygtigt overfor opløsningsmidler end den almindelige akrylat. Der er krav om rensning af print ved anvendelse af de vandbaserede lakker Parylene Parylene lakker har følgende karakteristika for polymerstrukturen i den hærdede lak: CH 2 O CH 2 Parylene dannes ud fra et pulver (di-para-xylylene). Pulveret omdannes til en monomer på gasform, som kondenserer og polymeriserer på printet ved rumtemperatur. Processen foregår som en batch-proces. Laklaget er helt ensartet, pore- og stress-frit. Lakken har meget god mekanisk og kemisk modstandsdygtighed og er stabil ved høje temperaturer. Den giver god beskyttelse mod fugt og gasser. Printafrensning og grundig afmaskering er påkrævet før påføring af lak.

12 Monolagslak (3M Novec EGC-1700) EGC-1700 er en monolagslak, dvs. at lagtykkelsen er mindre end 1 µm. Det er en akrylat polymer påsat nogle kemiske grupper indeholdende fluor. Lakken er fysisk hærdende og indeholder kun 2% tørstof. Hærdningen er meget hurtig og påføringen nem, da afmaskering sjældent er nødvendig idet mange konnektorer fungerer som skærekontakter, som kan skære igennem den dannede lakfilm. Dog kan afmaskering af for eksempelvis relæer være nødvendig, da der her kun er tale om berøringskontakter. Lakken modificerer printoverfladen (reducerer overflade energien) og virker derfor afvisende på olie, silikoner, kondenserende fugt mv. En ulempe ved lakken er, at den dårligt tåler mekanisk slid. 4.3 Deltagende lokal distributører Lokal distributør Kontaktperson Agenturer Materialefamilier Diatom A/S 3M A/S Michael Knudsen [email protected] Allan Jensen [email protected] Rudi Van San [email protected] Primært Dow Corning 3M Primært Silikone Fluoroakrylat polymer i hydrofluoroether Adresse Avedøreholmen 84 Postboks Hvidovre Tlf.: Fax: Fabriksparken Glostrup Tlf.: Fax: Internet side Hilmar Bjarnhoff Aps Finn Baastrand [email protected] Peters Lackwerke Akrylat Polyurethan Epoxy Silikone Vandbaserede Stenbro Allé Brørup Tlf.: Fax: Para Tech Coating Scandinavia AB Kjell Askerfalk [email protected] GALXYL, parylene dimer Parylene Elektronikhöjden 6, Box 567 S Järfalla Sverige Tlf.: +46-(0) Fax: +46-(0)

13 Produkt reference (RTV/varme) (1900 serie) Distributør Diatom A/S Hilmar Bjarnhoff ApS Para Tech Coating Scandinavia AB 3M A/S SL-1309N serie (SL-1306N serie) Polymertype Silikone (typisk 1-komponent) Akrylat (1-kompnent) Polyurethhan (1-komponent, 2-komponent findes også) Produkt som leveres Pot & shelf life, krav til opbevaring Opløsningsmiddel, type & vægt% Overfladespænding Flammehæmmere Farve UV-pigment Brugsklart 12 mdr. shelf life. Pot-life afhænger af åbningstid/- tilgængelighed af fugt. Pot-life ved dyplakering kan forlænges ved at fylde karet op, minimere luftlaget over karet og/eller beskyttende atmosfære af nitrogen. Gamle typer: Tør toluen. Nye typer low voc : Flygtige silikoneolier til justering af viskositet. CV typerne: Lidt silikoneolie - en type, der bindes i den hærdede lak (til applikationer, hvor silikone afgasning vil være problematisk). Meget lav, lakmaterialet løber let ind under komponenterne 22 MN/M Anvendes ikke, da silikone ikke er brandbar. Vil være UL94V-0 godkendt pr. polymer type. Normalt gennemsigtige/klare, men farve kan tilsættes. Ja for visuel kontrol. Kosmetik UV-lampe kan anvendes som low cost testmulighed. Kan leveres brugsklart med fastsat viskositet eller viskositet justeres med opløsningsmiddel SL-1301N serie Parylene C EGC-1700 Kan leveres brugsklart med fastsat viskositet eller viskositet justeres med opløsningsmiddel Poly-monochoro-para-xylyene Som pulver. Eller lakering af PCBs hos distributør. Fluoroakrylat (1-komponent) Leveres forblandet, klar til brug 9 mdr. shelf-life 9 mdr. shelf-life - I original emballage opbevaret ved stuetemperatur er shelf-life 4 år. Typisk i størrelsesorden 58 vægt% Typisk i størrelsesorden 58 vægt% Ingen opløsningsmidler Hydrofluoroæter HFE 7100DL 98 vægt%. Opløsningsmidlet er velegnet til printafrensning Meget lav, hvilket betyder at materialet meget let løber ind under komponenterne. Ja men kun lidt. I forhold til EU regler - fri for brandhæmmere, < 500 ppm Nogle typer UL godkendte Ja, men kun lidt. I forhold til EU regler - fri for brandhæmmere, < 500 ppm Nogle typer UL-godkendte - Anvendes ikke. Den hærdede lak er per natur ikke brandbar. Farveløs eller typisk rød Farveløs eller typisk rød Farveløs/klar Farveløs/klar Ja, for farveløse varianter Ja, for farveløse varianter Nej Nej. For inspektion/test af om der er et laklag, anvendes en dråbetest. En dråbe vand lægges på overfladen af printet, flyder den ud er printet ikke lakeret. 4.4 Typiske egenskaber 13

14 Krav til printafrensning Påførings muligheder Hærde konditioner Lagtykkelse Distributør Diatom A/S Hilmar Bjarnhoff ApS Para Tech Coating Scandinavia AB 3M A/S Resning af printet anbefales, silikone åben for aerosoler og dermed for fugt. Anvendes dog også uden rensning. Kan anvendes i alle typer påføringsudstyr. Afmaskering påkrævet, hvis ikke selektiv lakering eller penselpåføring. Undgå luft i materialet. Dyplakering typisk ved lav volumen produktion. Kan levere færdig løsning til automatisk påføring evt. i samarbejde med en underleverandør/maskinbygger. RTV står for Room Temperature Vulvanisation. Hærder ved stuetemperatur ved ca. 50% RH. 'Tack-free': 6-12 min. Limning til substrat dannes timer. Fuld hærdet: 24 timer. Hærdetiden kan reguleres ved at øge temperaturen, MEN ikke over 60 C - risiko for luftbobler. Tør varme: Ja, nogle produkter. UV-belysning: Mulig for nye snap cure produkter efterfulgt af varmehærdning µm ved automatisk påføring, µm ved dyplakering. Anbefales generelt, men ikke specielt kritisk for vedhæftning og 1309 udviklet til at absorbere flusrester. Alle typer påføringsudstyr. Afmaskering påkrævet, hvis ikke selektiv lakering. Henstand ved RT 'tack-free' indenfor min. Tør varme: Mulighed, men profil afgørende, skinding kan være problematisk. UV-belysning: Mulig for nogle produkter, trigger cure. Total hærdetid før funktionstest af lak/videre indstøbning: 4 dg, men ok indenfor 1 dg, ikke målbar afgasning. Kan varieres, µm og op til µm, hærdet tilstand. Anbefales generelt. Kan dog anvendes uden. Alle typer påføringsudstyr. Afmaskering påkrævet, hvis ikke selektiv lakering. Henstand ved RT 'tack free' indenfor min. Tør varme: Mulighed men profil afgørende, skinding kan være problematisk. UV belysning: mulig for nogle produkter, trigger cure. Total hærdetid 4 dg, men ok indenfor 1 dg, ikke målbar afgasning. Kan varieres, µm og op til µm, hærdet tilstand Ja, distributøren tilbyder også den service. Påføres som en vakuum deponeret film. Yderligere procesbeskrivelse i afsnit Grundig afmaskering nødvendig, specielt materiale udviklet. En batch proces hvor det er muligt at påføre 3-4 µm pr. time. Ingen efterfølgende hærdning påkrævet. 100 nm 50 µm. Meget ensartet tykkelse, også på kanter. Vedhæftning Rigtig god (+++).. Rigtig god (+++) God (+) Rigtig god (+++); men det kræver en forbehandling med en fortyndet opløsning af en organisk silane. Polyamid svær - anvend plasmaæts forbehandling. Rensning af print anbefales, men mange danske brugere undlader denne proces. Kan anvendes i alle typer påføringsudstyr. Dyplakering er mest anvendt, da det er ved denne påføringsmetode, at monolagslakken har sin største fordel. Afmaskering er typisk ikke nødvendig, da lagtykkelsen er så lille, at lakken penetreres/slides væk ved samling stik mv. Hærder ved fordampning af opløsningsmidlet. Ved stuetemperatur sker det i løbet af få minutter. Typisk mindre end 1 µm. God. Mekanisk påvirkning af overfladen er kritisk. 14

15 Hårdhed Distributør Diatom A/S Hilmar Bjarnhoff ApS Para Tech Coating Scandinavia AB 3M A/S Typisk blødere end epoxy og polyurethan. 2 typer: Elastoplastisk, de hårdeste (ca. shore D40). Elastomerisk, de blødeste (ca. shore A30). - Polyurethan mere fleksibel end polyakrylat produkter - Hård. Udbøjningstest viser gode egenskaber i relation til risikoen for stressrevner. Brugstemperatur område Indiffusion, fugt & kemikalier (permabilitet) Kemikalie bestandighed Overflade isolationsmodstand (Ω) Break down spænding/ dielectric strength (kv/mm) Volumen modstand (Ω/ cm) Reparation -46 C til +200 C -40 C til +130 C -40 C til +130 C -200 C til +130 C (220 C, når ingen ilt). Åben for gasser/aerosoler (vand på gas form), men hindre kondens ved PCB-overfladen Goretex virkning. God i relation til fugt, men absorber fugt over tid. Udtørrer ved tør henstilling. Ammoniak er generelt et problem- her anbefales 2- komponent epoxy hvis temperaturen ikke er for høj. Rimelig god i relation til fugt, men absorber fugt over tid. Udtørrer ved tør henstilling. Ammoniak er generelt et problem- her anbefales 2- komponent epoxy hvis temperaturen ikke er for høj. Lav permabilitet af fugt og gasser. Fugtabsorption meget lille. God Svag overfor opløsningsmidler Meget god Meget god (op til 150ºC) - Høj, men varierer for forskellige typer af lak. Høj, 17,8, hvilket gør den velegnet til højspændings installationer. 2 x x God God ,7 x ,6 x x ,6 x Kan loddes igennem. Speciel silikoneolie kan kvælde lakmaterialet op i løbet af 24 timer. Loddes igennem, kulrester renses væk med glasbørste Loddes igennem, kulrester renses væk med glasbørste Max. temperatur er 175 C. Dog problem med salttåge ved 80 C eller højere. Modificerer overfladen sænker overfladespændingen. Er ikke gas tæt men sænker indiffusion af fugt. - Uproblematisk 15

16 Problematiske stoffer & materialer RoHS kompatibelt Krav til håndtering Krav i forhold til brandfare Grænseværdier Distributør Diatom A/S Hilmar Bjarnhoff ApS Para Tech Coating Scandinavia AB 3M A/S Lille afgasning af methanol. Gamle typer afgasning af toluen. Ja Punktudsugning anbefales Ja, brandbare. Gnistdannelse skal undgås. Ingen formelle krav til lokaleindretningen. Ja, for kortkædede polymerer, methanol mv - produkt specifikt. Pris pr. print Lakmaterialerne dyre, typisk 60%; men tørstofindholdet er større. Kompenseres herfor er pris pr. print som for andre muligheder eksempelvis polyurethan. Applikationer, anbefalet Generelt anbefales lakering af elektronik, der sidder ubeskyttet udendørs. Silikone er generelt anvendeligt, men specielt egnet ved høj temperatur, vibration eller store temperaturcyklinger samt i sollys (UV-bestandigt) kan anvendes til flexprint. Nogle produkter: En bestanddel er kræftfremkaldende, men i acceptabel koncentration. Opløsningsmiddel: VOC Nye produkter: Ja. I nogle gamle produkter indgik blysalte, udgår 2006 Udsugning, beskyttelseshandsker, lokalt bestemte regler, kommunalt tilsyn. Nogle produkter: En bestanddel er kræftfremkaldende, men i acceptabel koncentration. Opløsningsmiddel: VOC Nye produkter: Ja. I nogle gamle produkter indgik blysalte, udgår Udsugning, beskyttelseshandsker, lokalt bestemte regler, kommunalt tilsyn. Ikke relateret til lakmaterialet. Opløsningsmidler fra silane behandling. Ja Foregår i lukket anlæg HFE opløsningsmidlet undtaget i relation til VOC i USA, men er ikke undtaget i EU. Ja Ikke toxisk. Standard industri hygiejne og ventilation. Ja brandbare Ja brandbare Nej Ukritisk under 80 C Ja - produkt specifikt Ja - produkt specifikt Kun hvis silane opløsning anvendes 150 kr. 175 kr. pr. kg 150 kr. 175 kr. pr. kg 20-30% mere end konventionelle laktyper Støv, smuds, fugt samt produkter med marginale isolationsmodstandsproblemer. Silikone anbefales specielt ved krav til høje temperaturer. Vandbaserede lakker findes, dyrere og krav om printafrensning. Akrylat specielt egnet hvis ingen printafrensning. Let at påføre. Støv, smuds, fugt samt produkter med marginale isolationsmodstandsproblemer. Urethan specielt egnet ved krav til kemikaliebestandighed, slidstyrke og fleksibilitet Kvalificeret som MIL type XY lak. Fordelene er specielt en ensartet porefri lak, der har meget god kantdækning og kan trænge ind overalt. Derudover er den en gode barriere også i relation til gasser. Men grundig afmaskering og speciel påføringsproces er nødvendig Kun i relation til VOC I størrelsesorden som for alternative materialer. Fugtbelastede miljøer Simpel påføringsproces. Kantdækning god/perfekt. 16

17 17 5. Printafrensning, udbredelse og metoder Printafrensning er en proces, der kræver meget nøje kontrol/indkøring i forhold til den opnåede renhedsgrad og påvirkningen af de monterede komponenter. Det er derfor også et procestrin, der kun skal indføres i det omfang at det giver en bedre kvalitet/pålidelighed af det færdige produkt. I de efterfølgende afsnit diskuteres fordele og ulemper ved afrensning af print. Der gives et bud på udbredelsen i Danmark baseret på SPM spørgeskemaundersøgelsen samt input fra den afholdte temadag. Beskrivelsen af typiske metoder for afrensning er ligeledes alene baseret på input fra spørgeskemaundersøgelsen, interviews og temadagen. 5.1 Afrensning - fordele og ulemper For ikke-lakerede print er den generelle opfattelse i dag, at det i relation til at formindske risikoen for korrosion er bedst at undlade afrensning af print. I stedet anvendes typisk noclean flus. Procesvinduet skal optimeres, således at flusmængde og loddetid/temperatur stemmer overens og efterlader så få, og ikke problematiske, flusrester som muligt. Flusafrensning kan nemlig meget let give problemer med forurening under komponenter med meget lille stand-off. Derudover kan visse semi-hermetiske komponenter være følsomme overfor afrensning. Det er imidlertid anderledes med lakerede print. Her anbefaler alle lakleverandører, at printene afrenses før lakering. Det er selvfølgelig set ud fra ønsket om at opnå en så god effekt af lakeringen som muligt og forudsætter at den opnåede renhedsgrad er god. Men i værste tilfælde kan lakering af et print med mange flusrester bevirke, at der opstår mere korrosion end hvis printet ikke var lakeret. Alle lakker er gennemtrængelige for fugt over tid. Denne proces intensiveres ved tilstedeværelsen af hygroskopiske forureninger (typisk flusrester). Ligeledes kan forureninger på printoverfladen reducere vedhæftning af lakken. I områder med manglende vedhæftning, luftbobler i lakken eller for eksempel under komponenter vil fugten kondensere, hvilket sammen med ionforurening kan føre til korrosion eller migration. Absorberet fugt i lakken vil under alle omstændigheder føre til fald i isolationsmodstanden. Det er derfor vigtigt at sikre god vedhæftning både til substrat og komponenter og minimere fugtabsorptionen i lakken. Vælger man at undlade printafrensning inden lakering er det vigtigt at vælge en lak, der er bedst mulig forligelig med flusresterne, eller minimere flusresterne ved optimering af procesvinduet for loddeprocessen. Der findes lakker, der er specielt egnede til print med flusrester, men leverandøren anbefaler alligevel at man udfører klimatiske test (specielt spændingssat fugteksponering). Der findes nemlig mange forskellig flustyper og typen/mængden af flusrester vil som tidligere nævnt være procesafhængig. I relation til dyplakering er det vigtigt at være opmærksom på, at flusrester delvist vil blive opløst og dermed forurene lakken i karet, hvilket kan påvirke pålidelighed af efterfølgende lakerede print.

18 18 Om man vælger at afrense print eller ej, vil være et kompromis mellem proces relaterede overvejelser overfor, hvor kritisk applikationen er både med hensyn til miljøpåvirkninger og krav til levetid. 5.2 Udbredelse i Danmark, SPM spørgeskemaundersøgelse I Danmark er det ikke udbredt at rense print før lakering. Kun 3 ud af 11 virksomheder, der i spørgeskemaundersøgelsen har svaret ja til at de lakerer print, anvender afrensning af print forud for lakering. Det stemmer meget godt med, at en lakleverandør på temadagen sagde at 9 ud af 10 ikke afrenser print før lakering. 5.3 Typisk anvendte metoder Metoder til afrensning af print kan opdeles i opløsningsmiddelbaserede, vandbaserede og semi-vandbaserede. Opløsningsmidler, der typisk anvendes, er: organiske opløsningsmidler, klorinerede opløsningsmidler, siloxaner, HFCs og HFEs. For flere af disse gælder anvendelsesbegrænsninger eller begrænsninger for udledning. Opløsningsmiddelbaserede processer foregår i lukkede anlæg ofte med recirkulering af opløsningsmidlet. 3M og Kerry (repræsenteret af Interflux) leverer systemer til afrensning baseret på anvendelse af HFE eventuelt med et første step med HFE blandet med HC eller HFC. Para Tech Coating tilbyder printafrensning ved brug af siloxane som en del af deres lakeringsservice. Semi-vandbaserede metoder består af et første procestrin, hvor for eksempel et modificeret alkoholbaseret middel (zestron)/ipa sprit el.lign. anvendes efterfulgt af vandbaserede skylletrin. Vandbaserede metoder består af rensning med vand og sæbe, efterfulgt af skylning med vand. For alle metoder gælder at der anvendes en form for mekanisk omrøring eller ultralydsrensning. De 3 virksomheder fra spørgeskemaundersøgelsen anvender henholdsvis: 1. Zestron efter SMD lodning og isopropylalkohol i renhedsmåleren før lakering 2. Vand 3. Vand og sæbe Renhedsmåling i henhold til IPC-650-Test Methods er en typisk anvendt metode for proceskontrol.

19 19 6. Påføringsprocesser, procesudstyr og principper 3 leverandører af det mest avancerede procesudstyr for påføring af printbeskyttelseslakker, præsenteret i afsnit 6.1, har velvilligt ladet sig interviewe om deres processer/- udstyr, påføringsudstyr generelt samt deres indtryk af udviklingen indenfor anvendelse af printbeskyttelseslakker i Danmark. Disse interviews samt input fra temadagen og brugerinterviews danner grundlag for afsnittene 6.2 og 6.3, hvor forskellige påføringsmetoder beskrives og fordele og ulemper summeres. 6.1 Deltagende leverandører af procesudstyr Leverandør/ lokal distributør Asymtek Interflux Para Tech Coating Scandinavia AB Kontaktperson Agenturer Procesudstyr Adresse Internet side Lars Møller Nielsen [email protected] Jacques Mycke (på temadagen) [email protected] Leif Fenger [email protected] Kjell Askerfalk [email protected] Asymtek/Nordson PVA Para Tech Coating Automatisk selektiv lakeringsudstyrfilmcoating/jet dispensering Automatisk selektiv lakeringsudstyrspray/stråle påføring Vacuum deponering og polymerisering NESG B.V. Berger Straat 8 NL-6226 BD Maastricht The Netherlands Tlf.: Dir.: Fax: Stenbro Allé Brørup Tlf.: Fax: Elektronikhöjden 6 Box 567 S Järfalla Sverige Tlf.: +46-(0) Fax.:+46-(0) Påføringsmetoder, grundlæggende principper/krav til afmaskering Dyplakering Dyplakering er en af de ældste metoder for påførelse af printbeskyttelseslakker. Det foregår ved at printet føres ned i et kar med beskyttelseslak og op igen, afdrypper og føres videre til hærdning. Processen kan foregå helt manuelt eller semi-automatisk. Både neddypnings hastigheden, og hastigheden med hvilken printet trækkes op af karet med har stor betydning for kvaliteten og ensartetheden af laklaget. Når printet føres ned i lakken må det ikke gå hurtigere end at lakkens overfladespænding i forhold til printet kan følge med, på denne måde undgås dannelse af bobler i lakken. Når printet trækkes op af karet må det heller ikke gå for hurtigt, da det så vil drive af lak og tykkelsen af laklaget vil variere hen over printet.

20 20 Dyplakering kræver afmaskering af de områder/komponenter på printet, der ikke skal lakeres. Det kan gøres med tape eller andre specielt udviklede materialer. Afmaskering er en manuel proces og kan - afhængig af print design - være meget tidskrævende. Efter lakken er hærdet skal afmaskeringsmaterialet fjernes igen, hvilket kan give skader i lakken, som kræver reparation. Anvendes monolagslak er afmaskering ikke relevant i samme omfang som for andre lakker. Det er vigtigt at karet med printbeskyttelseslakken ikke er åbent mere end højst nødvendigt af hensyn til at minimere materialespild, ændring i viskositet og belastning af omgivelserne - krav til udsugningen. Det er ligeledes vigtigt at sikre minimal tilførelse af forurening til lakken i karet. Etableringsomkostningerne for processen er lave - udsugningen er den største udgift Pensellakering Pensellakering foregår ved, at printbeskyttelseslakken påføres ved hjælp af en pensel som dyppes i en mindre beholder med lak. Det er en manuel proces, som kun egner sig til lav volumen produktion, hvor små områder skal lakeres. Resultatet er operatør afhængigt og ikke særlig reproducerbart. Man skal generelt passe på ikke at føre luft ned i lakken. Etableringsomkostningen er meget lille Spraypåføring, manuel Manuel spraypåføring af printbeskyttelseslakker foregår ved brug af en spraypistol på samme måde som almindelig spraymaling. Det er ikke en proces, der er egnet til høj volumen produktion. Som ved dyplakering skal printet afmaskeres. Resultatet er som ved penselpåføring, i høj grad afhængig af operatøren og reproducerbarheden er ikke stor. Det er materialespildet til gengæld, grundet materiale, der ikke lander på selve printet men alle andre steder. Processen medfører krav om kraftig udsugning. Etableringsomkostningerne for processen er lave - udsugningen er den største udgift Nåledispensering, manuel eller automatisk Ved nåledispensering påføres lakken i en tynd stråle forskellige steder på printet og kapilareffekten sørger herefter for den ønskede dækning. Det kan gøres manuelt eller ved hjælp af en robot. Nåledispensering er selektiv og kræver derfor ikke afmaskering af printet. Der er kun lille materialespild. Den manuelle proces er operatørafhængig og reproducerbarheden derfor ikke stor. Reproducerbarheden for den automatiske proces er derimod rimelig god. Processen er ikke så hurtig som selektiv spray eller filmlakering og er derfor bedst egnet til lav volumen produktion eller i forbindelse med produkter, hvor kun meget få områder skal lakeres.

21 21 Etableringsomkostning for den automatiske proces er moderat Automatisk selektiv spray- eller filmlakering Automatisk selektiv lakering er det optimale valg for høj volumen produktion. Afhængig af hvor automatiseret man ønsker det, kan der opbygges en hel proceslinie. Printene føres automatisk ind i en arbejdsstation, hvor påføringen af lakken foregår for derefter at blive ledt videre ind i en hærdeovn el.lign. afhængig af hærdekonditionerne for lakken. Arbejdsstationen er opbygget med robotstyrede dispensere, som kan programmeres via den medfølgende software. På den måde kan der opbygges et program for, hvor og hvor tykt et lag lak, der skal påføres forskellige steder på printet. Programmerne kan lagres i et kartotek, således at man hurtig kan hente det relevante program frem for de forskellige produkter, som skal lakeres. Der findes forskellige dispensere, der kan lakere i flere akser, således at det er muligt både at lakere komponenttop, side og under en komponent. Printdesignet bør optimeres for optimal selektiv lakering. Der kan indbygges flere former for proceskontrol f.eks. en temperaturregulering af lakken, så ændringer i viskositeten og dermed af den resulterende laktykkelse kan minimeres. På denne måde opnås den bedste reproducerbarhed. Lakken holdes i et lukket system, hvilket sammen med den selektive påføring fører til minimalt materialespild. Det forudsætter selvfølgelig, at der er et løbende flow igennem maskinen, så der ikke opstår spild i forbindelse med udløb af pot-life for lakken i maskinen. Der findes 2 principielt forskellige måder for dispenseringen: Én hvor lakken atomariseres og én hvor den ikke atomariseres men føres gennem dispenseren ved at påføre et lavt tryk. Når lakken atomariseres kaldes det spraylakering, og når den føres frem med tryk kaldes det filmlakering. Helt overordnet giver filmlakering en bedre kantdefinition og mindre spild, men der findes mange varianter inden for spraylakering, der delvist kompenserer for dette. For yderligere information henvises til Asymtek og Interflux s hjemmesider, f.eks. artiklen Practical applications of process control in conformal coating af Michael A. Reighard fra Asymtek Vakuumdeponering og polymerisering - parylene Lakering med parylene foregår i et specielt udviklet udstyr under vakuum. Pulveret (di-para-xylyene) føres ind i systemet, hvor det bringes på dampform ved ca. 150 C, herefter omdannes det til en reaktiv gas (monomere) ved pyrolyse ved ca. 650 C. I sidste trin føres den reaktive gas hen over printet, som har rumtemperatur, herved kondenserer materialet på printet hvor der polymeriseres og danner det færdige laklag. Reproducerbarheden er meget stor. Da processen foregår under vakuum, trænger lakken ind over alt og afmaskering er derfor nødvendig. Speciele materialer er udviklet for at gøre denne afmaskering nemmere. Processen er en batch proces. Der indgår ingen opløsningsmidler i processen.

22 Fordele og ulemper - summering Dyplakering Penselpåføring Spraylakering, manuelt Nåledispensering, manuelt eller automatisk Automatisk selektiv lakering Vakuumdeponering og polymerisering - parylene Fordele Simpel proces God for lav volumen produktion Lave etableringsomkostninger God dækning også under komponenter Meget simpel proces. God for lav volumen eller prototype. Lille materialespild Afmaskering unødvendig Billig Lave etableringsomkostninger Simpel proces Rimelig reproducerbar (automatisk) God for lav volumen produktion små områder Selektiv - afmaskering ikke nødvendig Etableringsomkostning lav (manuel)/ moderat (automatisk) Dækning under komponenter kan opnås Ikke så stort materialespild Afmaskering unødvendig God reproducerbarhed God for høj volumen produktion Lille materialespild Dækning under komponenter Stor reproducerbarhed Lille materialespild Ingen opløsningsmidler Dækning under komponenter Porefri og ensartet dækning også på kanter Pot-life = shelf-life Ulemper Krav om afmaskering Risiko for forurening af kar Variation i laktykkelse over printreproducerbarhed Stort materialespild Store krav til udsugning Operatør afhængig reproducerbarhed Tidskrævende Ikke fuldstændig lakering under komponenterne Operatør afhængig reproducerbarhed Stort materialespild Afmaskering nødvendig Store krav til udsugning Operatør afhængig reproducerbarhed (manuel) Langsom proces Store etableringsomkostninger Indkøringstid/procesoptimering og træning omfattende Afmaskering nødvendig Høje etableringsomkostninger Batch proces

23 23 7. Virksomheds cases, erfaringer 5 virksomheder, der anvender printbeskyttelseslakker, har indvilget i at viderebringe nogle af deres erfaringer med at indføre lakering af print for deres produkter. Det gælder helt fra beslutningen om at indføre processen, udvælgelse af specifik lak og påføringsmetode til oparbejdning af metode for kvalitetskontrol valg af reparationsstrategi mv. Erfaringerne er indsamlet ved interviews af procesfolk og/eller kvalitets/materiale ansvarlige fra de 5 virksomheder. Et ikke-udfyldt interviewskema er gengivet i annex Udvælgelse af virksomheds cases De 4 virksomheder er udvalgt på baggrund af de indkomne svar fra SPM spørgeskemaundersøgelsen, således at forskellige typer elektronik produkter/brancher, brugsmiljøer og laktyper er repræsenteret. De 4 virksomheder er: Danfoss Drives A/S, høj volumen, industri klasse York Marine A/S, høj volumen, industri klasse Terma A/S, lav volumen, militær elektronik Oticon A/S, høj volumen, miniature elektronik, medico Derudover er udvalgt GPV A/S, som er underleverandør af elektronikmontage. 7.2 Præsentation af cases I de følgende afsnit gives en overordnet præsentation af hver case. I afsnit 7.3 er erfaringerne summeret i et skema. For yderligere information om de enkelte cases er udfyldte interviewskemaer gengivet i annex Danfoss Drives A/S Danfoss Drives A/S har de seneste år anvendt lakering af print for en række ordreproducerede produkter - typisk efter ønske fra kunder eller foranlediget af egen erfaringer i forhold til brug af produkterne i specielt korrosive miljøer, eksempelvis i Fjernøsten, hvor fugtbelastningen samt diverse forurenende bestanddele kan være betydelig. De høj volumen producerede printmoduler er typisk fremstillet i blandet SMD/hulmonteret teknologi ved brug af FR4 type substrat og brug af no-clean flus og loddepasta. Lakpåføring sker automatisk og uden brug af afmaskering via egen-udviklede produkt specifikke påføringsprogrammer. Der bruges én af 2 mulige lakproduktions linier leveret af henholdsvis Camelot og PVA, hvor lak i begge tilfælde påføres ved en kombination af spray- og nåle/stråledispensering såvel vertikal som horisontalt. I forhold til den

24 24 automatiske lakeringsproces er det vigtigt at viskositeten af lak er korrekt, og i den sammenhæng indkøbes lakproduktet færdigblandet med kendt viskositet. Den anvendte lak fra Peters Lackwerk er tilpasset forhærdning ved IR og efterfølgende hærdning ved tør varme. Der tilstræbes en laktykkelse på ca. 30 µm og lakproduktet er tilsat UV-pigmenter med henblik på at lette den efterfølgende visuelle kontrol på 100% basis under UV-lys efter foreliggende produktspecifik illustration. Bortset fra den visuelle kontrol kontrolleres lakeringsprocessen via vejning af print før og efter lakering og i tilfælde af mistanke om procesuregelmæssigheder udføres supplerende analyse ved mikroslib og mikroskopering York Marine A/S York A/S har de seneste år undersøgt mulighederne for lakering af printmoduler for diverse produkter, der typisk anvendes i kraftigt forurenet maritime miljøer, hvor kondens kan forekomme. Printmodulerne produceres i høj volumen og er typisk fremstillet i blandet SMD/hulmontage teknologi med FR4 substrat ved brug af organisk flus og loddepasta. Der foretages en vandig print-afrensning med kontrolleret renhedstest og udtørring efter montage forud for lakering, idet det er erfaringen at dette er nødvendigt for at opnå tilpas gode isolationsmodstandsforhold. Ud fra omfattende test og undersøgelser er det besluttet at anvende et silikone lakprodukt og lakering uden brug af afmaskering, der udføres via brug af underleverandør, hvor lakpåføring sker automatisk ved brug af en filmcoater fra Asymtek. Fanen på filmcoateren er ca. 8 mm og afstand til print og fremføringshastighed skal afpasses nøje. Som en option er det muligt løbende at monitorere og datalogge driftsforløbet for filmcoateren. For at opnå en stabil lakeringsproces er det vigtigt at kontrollere og indjustere viskositeten af lakken, hvilket foretages af lakeringsunderleverandøren forud for hver opstart. Hærdning af silikoneproduktet sker ved kort forhærdning i IR-ovn og efter hærdning i fugtig luft ved henstand ved stuetemperatur. Ved lakeringsprocessen tilstræbes en tykkelse på ca. 200 µm som løbende kontrolleres ved nedtrykning af en målegaffel i den våde uhærdede lak efter påføring. Lakproduktet er tilsat UV-pigment og der fortages visuel kontrol på 100% basis under UV-lys. Stikprøvevis kontrolleres lakvedhæftning ved en trækprøve test af testblokke placeret på udvalgte positioner af printet.

25 Terma A/S Terma A/S har årelang erfaring med anvendelse af printbeskyttelseslak i forhold til produktion af diverse produkter, der typisk anvendes ved placeringer såvel inden som uden på fly anvendt til militære formål. Printmodulerne for produkterne kan være fremstillet i ren SMD-, blandet SMD/hul- eller ren hulmonteret teknologi med substrater i FR4, polyimid eller flexprint. Det er normal praksis, at bestykkede printkort underkastes afrensning efter montage. Den anvendte lak er typisk en akrylat eller polyurethan type; men kan ofte være kundespecifik og påføring sker ved automatisk/kontrolleret dyplakering eller manuel sprøjtelakering af hele printmodulet efter grundig afmaskering af følsomme komponenter/- positioner ved brug af flydende latex, tape eller plugs. Terma A/S er bekendt med mulighederne for automatisk lakpåføring uden forudgående afmaskering; men har indtil videre valgt ikke at indføre denne procesmulighed. For såvel dyplakering som sprøjtelakering er det vigtigt at kontrollere og indjustere viskositet af lakken og endvidere er det afgørende, at print og komponenter er fri for silikoneforurening, da dette vil medføre punktvise områder med dewetting af lakken. For dyplakering er det vigtigt at kontrollere neddypnings- og optrækshastigheden, således at wetning bibeholdes og laktykkelse bliver optimal. Påføring ved manuel sprøjtlakering er særdeles operatør kritisk i forhold til at opnå ensartet laktykkelse, samt tillige at undgå spindelvævs dannelse. Hærdning af lakken sker ved tør varme og videre montage i tætte chassisdele sker først, når printmodulet er fuldt udhærdet således af mulig afgasning ikke indelukkes i konstruktionen. For de typisk anvendte lak produkter ligger laktykkelsen på µm og tykkelsen måles med magneter. Normalt udføres 100% visuel kontrol under UV-lys og korrektion af mulige fejl foretages ved supplerende lokallakering. I forbindelse med fejl på komponenter kan lak typisk strippes kemisk eller mekanisk og reparation udføres.

26 Oticon A/S Oticon A/S har i en årrække anvendt lakering af print hybridmoduler, der indgår i høreapparater, som anvendes på kroppen, hvor indvirkning fra sved og fugt udgør en risiko for korrosionsskader. Endvidere anvendes produkterne verden over, hvor specielt Fjernøsten kan være problematisk i forhold til høj fugtbelastning og indvirkning fra andre korrosive elementer. Printhybriderne er typisk fremstillet i SMD teknologi med efterfølgende håndmontage af et mindre antal komponenter og litze wire konnekteringer. Tillige indgår et antal chips monteret ved wire bonding eller flip chip montage og substratet er typisk FR4 eller flexprint. Anvendte loddeprocesser er no-clean og der foretages ingen printafrensning forud for påføring af lak. Ved lakering af print hybridmoduler anvendes et special produkt, der påføres manuelt ved brug af pensel eller alternativt ved brug af specielle lakpenne, hvorfra den forholdsvis tyktflydende lak kan overføres. Hærdning sker ved fordampning af opløsningsmiddel ved stuetemperatur indenfor kort tid. Lakeringsprocessen kontrolleres ved visuel inspektion af den rød pigmenterede lak på 100% basis og løbende udføres en speciel accelereret svedtest med efterfølgende elektrisk karakterisering, optisk mikroskopering og supplerende analyse.

27 GPV A/S På fabrikken i Aars er der foretaget lakering af print siden sidst i 60 erne ved manuel påføring af lak ved dyplakering eller spraylakering. Tidligere anvendtes en tynd lak FC 722 fra 3M, som senere er afløst af brug af en tilsvarende tynd lak EGC 1700 ligeledes fra 3M. Sidst i 80 erne blev der konstateret en del fejl som følge af korrosion i salttågebelastede miljøer, og i den sammenhæng blev indført brug af en alternativ tyk lak SL 1301 fra Peters Lackwerk. Den tykke lak foretrækkes påført ved spray efter forudgående afmaskering af følsomme komponenter. Ved spraypåføring af den tykke lak kontrolleres og justeres viskositeten regelmæssigt og vedhæftning af lakken kontrolleres batch-vist ved en tape test. En væsentlig del af produktionen, ca. 15% er maritimt udstyr, der ifølge kundeønske og anbefaling fra GPV typisk underkastes spraylakering med den tykke SL 1301 lak. Den tynde EGC 1700 lak anvendes efter kundeønske ved dyplakering af print der udsættes for en vis fugtbelastning. Dyplakering udføres i et specielt kar med tilbagekøling i top med henblik på at minimere tab/afdampning af opløsningsmiddel. Tykkelsen af lakken bestemmes batch-vist ud fra tørstofindholdet målt for en dummy alubakke der gennemgår lakeringsforløbet og vejes før og efter lakering. Acceptabelt tørstofindhold er på niveau 0,75 1,25 vægt%. For højt tørstofindhold er kritisk i forhold til kontaktkomponenter og in-circuit testøer på printet. GPV er bekendt med udstyr til automatisk lakpåføring ved spray og stråledispensering som eksempelvis det PVA udstyr, der anvendes af Kamstrup A/S. Interflux er lokal distributør for PVA-udstyr i Danmark, hvor Leif Fenger er kontaktperson.

28 Erfaringssammendrag Produktgruppe Korrosivt miljø Laktype Printafrensning før lakering Påføring Hærdning Danfoss Drives York Terma Oticon GPV Industri Militær Medico Diverse Fugtbelastning Industri miljø Støvbelastning Acrylat UV-pigment Salttåge Maritimt miljø Fugtbelastning Temperatur Mekanisk Silikone Fugtbelastning Temperatur Mekanisk Acrylat Polyurethan Diverse kundespecifikke Sved Fugtbelastning Kundespecifik Nej Ja Ja Nej Ja Automatisk Spray & nåledispensering Vertikal & horisontal IR-ovn Tør varme In-line Automatisk Film dispencering Vertikal & horisontal IR ovn Fugtig luft Afmaskering Kontrolleret dyplakering Manual sprøjtelakering Tør varme Pensel Lakpen Afdampning stuetemperatur Laktykkelse 30 µm 200 µm µm - - Kontrol Viskositet Visuel 100% UV-belysning Vægt før & efter lak Mikroslib & mikroskopering Viskositet Visuel 100% UV-belysning Gaffel måling Trækprøve vedhæftningsmåling Viskositet Hastighed, dyplakering Magnetmåling Visuel 100% UV-belysning Visuel 100%, rødpigmenteret Svedtest Salttåge Maritimt miljø Diverse kundespecifikke Polyrethan Monolagslak Afmaskering Manuel dyp- & sprøjtelakering Monolagslak, henstand stuetemperatur Tyk lak, tør varme Visuel 100% Vægt før & efter lak

29 29 Annex 1 Liste over relevante specifikationer/standarder (1 side)

30 30 IPC-HDBK-830 Guideline for design, Selection & Application of Conformal Coatings IPC CC 830 Qualification and Performance of Electrical Insulating Compound for Printed Board Assemblies (Climate tests insulation resistance during and after moisture) UL 746 C/E (Di-electric break down) IEC to 3 Specification for coatings for loaded printed wire boards (conformal coatings) (Insulation resistance after damp heat) IEC Varnishes used for electrical insulation (Volume resistivity after immersion) DIN VDE Coordination of insulation for operation material in low voltage units, part 3:coatings. IPC 650 Renhedsmåling MIL-I-46058C Insulating compound, Electrical (Material specification, U.S. DOD) MIL-P Printed Wiring Assemblies (Inspection criteria for conformally coated assemblies, U.S. DOD)

31 31 Annex 2 Interview af brugere, skema ikke udfyldt (4 sider)

32 32 Interview skema Version 1, Beskrivelse af produkt type 1.1 Teknologi SMD, SMD/hul-monterede, hul-monterede Substrat materiale type Flus type Efter montage HF/power elektronik Reparations strategi (modul/ komponent) Levetidskrav 1.2 Klassificering Forbruger elektronik Industri grade elektronik Automotive Militær/space Medicinsk udstyr 2. Brugsmiljø 2.1 Fugt/korrosivt miljø Udendørs miljø, by/industri Animal shelters Instrumenterings rum, inkl. rum med renset luft Næringsmiddel industri Moderat forurenende miljø Stærkt forurenede miljø Udendørs miljø, havet Bil kabine Drivhus Hvilke lande anvendes produktet i? 2.2 Termisk Høj temperatur, lang tid Mange/store temperatur cykler

33 Konstruktion Lukket er afgasning et issue. 3. Coat type Vi har informationen. Vi skal sikre os at vi har datablad og styr på leverandør og producent. 4. Afrensning Beskrivelse (detaljeret) af processen billede hvis muligt Hvorfor har man valgt at afrense? Problemer, der kan opstå? Hvordan undgås de? Kvalitets kontrol i forhold til afrensningen? (hvis ikke renhedsmåling) 5. Påføringsmetode Vi har de overordnede informationer. Beskrivelse af udstyr/proces i detaljer billeder hvis muligt. Afdækning? Påføring Hærde konditioner, metode (beskrevet i ord) Eftermontage af visse følsomme komponenter/ stik? Pot/shelf life i praksis 6. Procesvalidering Lagtykkelse Kantdækning Vedhæftning Korrosionsbestandighed - Fugtbetinget - Kemikalier, gasser Lodbarhed Reparation Procesvindue Undersøgt ved miljøtests, visuel inspektion, slib, SAM?

34 34 7. Løbende kvalitetskontrol Hvordan, hvor ofte (100% / stikprøver) Accept/reject kriterier 8. Faldgrupper Hvad kan gå galt? Hvordan detekteres det? Hvad er den typiske årsag? 9. Valg af coattype/påføringsmetode Parametre for valg af polymer type Parametre for valg af specifik coat Fugtindtrængning Kemisk bestandighed Hærdetid Hærde temperatur Afgasning Vedhæftning Varmeledningsevne Udvidelses kvotient Tg Flexibilitet Farve Pris Pot/shelf life Håndtering Ekstern-/arbejdsmiljø aspekter (kemisk indhold i coat) Parametre for valg af påføringsmetode Pris Kapacitet Reproducerbarhed

35 Hvorfor coat? Hvad har været årsagen til at introducere coating, har andre metoder været forsøgt først (ændret konstruktion/materiale valg)? Kundekrav Generel praksis i branchen Forventninger om problemer, hvis ikke coating Oplevede problemer Hvornår bør man coate sit produkt? 11. Temadag Emner til dagen: Gode tekniske foredrag fra leverandører/specialister.

36 36 Annex 3 Interview af brugere, individuelle resultater (18 sider)

37 37 Danfoss Drives A/S 1. Beskrivelse af produkttype 1.1 Teknologi SMD/hulmonterede Substrat materialetype: FR4 Flustype: No clean Efter montage: Ingen bortset fra samlemontage, kabler mv. Power elektronik? Nej, +5 volt styre & regulering Specificeret til -45/+80 C Ingen reparation, kun i analyse øjemed Test inden lak, også testøer lakeres, test herefter ikke mulig Levetidskrav typisk10 år, Kina og andre aggressive miljøer ned til 1,5 år. Halvdel af fejl er ikke noget man kan løse ved lak. Begrænsende faktor er støv, fugt og høj spænding, der medfører karbonisering af print, lak, støv med efterfølgende lav isolationsmodstand/kortslutning. 1.2 Klassificering Industri klasse elektronik, IEC klasse 3C2 eller 3C3. Ordreproducerende, høj volumen 2. Brugsmiljø 2.1 Fugt/korrosivt miljø Stærkt forurenede miljø, kondenserende fugt Hvilke lande anvendes produktet i: Worldwide også i Kina og Indien, i troperne går det galt lakering nødvendig. 10% af de producerede print lakeres, typisk dem der går til Kina og Indien. 2.2 Termisk Høj temperatur, lang tid - ja fordi de står i skabe (tekstilindustri) 2.3 Konstruktion Åben. Politisk er produkterne silikonefri: Bilindustri - alt med maling og lak, ønsker ikke silikone.

38 38 3. Laktype SL 1306 N-FLZ, en akrylat baseret lak fra Peters Lackwerke. Designet til at forhærde ved IR, og efterhærde med varme - top og nedefter. 4. Afrensning Anvendes bevidst ikke, da rester af alkaliske rensevæsker reagerer videre. 5. Påføringsmetode Afmaskering anvendes ikke Automatisk spray og jet nål/stråle, vertical & vinklet nål IR + varme, hærdning & kold afdunstning, 22 min. totalt Pot-life, i praksis uproblematisk, batch 2 l brugt inden 2 timer 6. Procesvalidering Lagtykkelse: Specificeret µ, optimalt 30 µ. Hvis over 50 µ skinder/krakelerer lak ved hærdning. Meget homogent lag, når blæsehastighed er optimeret. Kantdækning: Komponenter med skarpe kanter kræver 2 lag for at komme op på 25 µ. Vedhæftning: God Korrosionsbestandighed: God i relation til kondenserende fugt. Ikke loddebar Reparation ikke mulig uden at fjerne lak mekanisk - gøres kun i analyse øjemed Lak er forfortyndet med fast viskositet. Proceserfaring med hensyn til programmel opnået i huset. Dyseafstand på16 mm giver 10 mm udbredelse og god kant definition. Tykkelse evalueret ved slib, samt vægt af kort før og efter ved forskellige procesparametre. Homogenitet, krakelering, lakerede områder evalueret ved visuel inspektion under UV-lys. BST center har målt afgasning hele vejen igennem og har været inde i en arbejdsmiljømæssig vurdering af lakmaterialer inden det endelige valg. Funktionen af lakken afhængig af lagtykkelse og er undersøgt ved diverse miljøtests. Vedhæftning er testet ved rysteprøver mv. 7. Løbende kvalitetskontrol 100% visuel kontrol under UV-lys. Check af, at de steder, der skal være lakerede er blevet lakerede - accept i forhold til tegning og fotos.

39 39 8. Faldgrupper Hvad kan gå galt?: Logistik, manglende system til at detektere, hvornår et givet problem er opstået sporbarhed - logning med parametre mangler. Procesteknisk er det forholdsvis nyt, dvs. manglende erfaring at trække på. 9. Valg af laktype/påføringsmetode Parametre for valg af polymertype Parametre for valg af specifik lak: 1. Ekstern-/arbejdsmiljø aspekter (kemisk indhold i lak) også på længere sigt 2-3 år. Hovedtype af polymer. BST som samarbejdspartner - lakproducent dårlig samarbejdspartner. 2. Synlighed af lak, i relation til inspektion af lakerede områder. 3. Håndtering, påføringsvenlighed 4. Hærdetemperatur, kort procestid, afhærdet når gennem proces. 5. Fugtindtrængning, lakfunktion UV pigmentering kom først til senere Parametre for valg af påføringsmetode: Printets udformning, produktafhængighed Reproducerbarhed Afmaskering Pris Kapacitet 10. Hvorfor lak? Hvad har været årsagen til at introducere lakering? Har andre metoder været forsøgt først (ændret konstruktion/materiale valg)? Kunden vil ikke være overbevist om, at det virker. Kundekrav Generel praksis i branchen, konkurrence parameter Oplevede problemer Hvornår bør man lakere sit produkt? Erklæret kundekrav eller oplevede problemer. Miljøspecifikation af produkt - mulighed for at teste først vil selvfølgelig være at fortrække, men man kan blive overrasket over nogle udviklinger i miljøer "Kinesere brænder mere kul af i dag".

40 Temadag Emner til dagen: Gode tekniske foredrag fra leverandører/specialister. Interflux, Camelot den eneste, der sælger de store maskiner Hvordan kommer jeg i gang? Procesudvikling i forhold til lakering af print, vedligeholdelsesprocedure, kan vi rense olie fra remmene, giver oliefilm på print - det giver dårlig vedhæftning. Specifikationen er vigtig - maskine med oliefri kæder.

41 41 York Marine A/S 1. Beskrivelse af produkttype 1.1 Teknologi SMD, SMD/hulmonterede, hulmonterede Substrat materialetype: FR4 Flustype: Organisk flus Eftermontage af relæer pga. afrensning HF/power elektronik Reparationsstrategi (modul/komponent) skal kunne repareres. Lakker kan fjernes på forskellig vis. Test før lak. Levetidskrav: 5 år minimum, men vil gerne op på år 1.2 Klassificering Industri klasse elektronik 2. Brugsmiljø 2.1 Fugt/korrosivt miljø Udendørs miljø, by/industri, havet Stærkt forurenede miljø Hvilke lande anvendes produktet i: Worldwide, stærk kulde/stærk varme 2.2 Termisk Høj temperatur, lang tid: Ja, lastrum på containerskib 60-70ºC. Mange/store temperaturcykler pga. hvileperioder, her ser den omgivelsestemperatur. For eksempel når containeren er fyldt på vej ud til destination men tom på vej hjem. 2.3 Konstruktion Lukket - er afgasning et issue?: Nej, kabinet drænet for vand, forsøgt holdt tæt som værn mod vandindtrængning, men damp kan komme ud. Høj effektrelæer, ikke problematisk. 3. Laktype Silicone fra Dow Corning

42 42 4. Afrensning Type af rensevæske, kemikalier: Vand, IPA sprit (special-denatureret ethanol) Konditioner, afrensning: 40-70ºC, 10 min. Tørring: Luft Vandrensemaskine står ude ved producenten (SVI.co.th). Hvorfor har man valgt at afrense? Flus afhængig. No-clean proces kræver alligevel kontrol af printets renhed. Man får aldrig et helt så rent print. Har også prøvet freon væsker. Det er rigtig godt, men kræver et helt tæt anlæg så der ikke er spild. Den proces skader ikke komponenterne. Problemer, der kan opstå? Komponenter, der ikke er tætte nok. Temperaturforløb i processen må aldrig være negativ, mens der er væske tilstede, så trænger det ind. Hvordan undgås de? Stærkt styret no-clean proces inkl. komponentstyring. Kvalitetskontrol i forhold til afrensningen: IPC renhedsmåling 5. Påføringsmetode Afmaskering? Blivende barriere med alkoholbaseret silikone pasta omkring komponenter som eksempelvis sub D kontakter, hvor lakken ellers vil trække helt op langs benene og ind i kontakten. Påføring: Filmlakering. Strålen tynd/flad og ca. 8 mm bred Asymtek, Torben Møller Nielsen er kontakt. Hærdekonditioner, metode: RTV fugt, accelereret med varme. Køres i loddemaskine for varme. Kan køre op til 85ºC 4-5 min. gennem maskinen. Overfladen har forseglet sig, men skal stadig stå vandret. Derefter hærdning inden fra med fugt i 4 timer. Eftermontage af visse følsomme komponenter/stik?: Ikke efter lak, men efter rens. Pot/shelf-life i praksis: Slanger og forbindelser er rimelige fugttætte, så lakken i maskinen kan godt stå natten over, men skal den stå en uge skal den evakueres med kvælstof. Opbevares ved stuetemperatur. Lakken kalibreres for viskositet af leverandøren (Yorks underleverandør er ikke lakleverandøren) inden opstart af processen. 6. Procesvalidering Lagtykkelse: µ, target 200 µ. Ca. 50 g pr. print Kantdækning: Én gang lak er nok - også ved høj feltstyrke Vedhæftning: Defineret areal påsat på lokalisationer af printet og målt trækstyrken. 12 kg på 1,3 cm 2 Korrosionsbestandighed: Miljøtests god for gasser, salt og fugt. Lodbarhed: Nej

43 43 Reparation: Overfladen brydes med varme, herefter kan komponenten nemt tages af. Procesvindue: Påføringsareal er kritisk, hastighed, udbredelse. Konstant mængde ud af lakeringsmaskine. Justering af hastighed for at optimere lagtykkelse. Afstanden vigtig. Programmel købes med maskinen og giver et godt udgangspunkt med learn program mv. Gaffel ned i flydende lak måler tykkelse. Undersøgt ved miljøtests, visuel inspektion, slib, miljøtest, mv. af DELTA. 7. Løbende kvalitetskontrol 100% visuel kontrol - UV inden den kører ind i loddemaskinen. Check af, om de rigtige områder er lakeret. Hvis elektriske kontaktflader er forurenet med lak, skal printet kasseres. Hvis dråbe på ukritisk område, må det renses med pensel eller vatpind. Accept/reject kriterier: Målt lagtykkelse på stikprøveniveau. Typisk èt sted på printet. Der findes til maskinen kvalitetstest, kontroludstyr. Fanmåling, flowmåling pr. print. Det er en option. 8. Faldgrupper Hvad kan gå galt? Indtrængning, dryp, værst hvis det lander et sted man ikke kan se visuelt. Fremdriftsluften skal være tør eller nitrogen skal anvendes. Luften tørres i filter. Regenereres ved at koge filtrene af. Hvordan detekteres det?: Visuelt 9. Valg af laktype/påføringsmetode Parametre for valg af polymertype Parametre for valg af specifik lak: 1. Kemisk bestandighed og høj beskyttelsesniveau for stresspåvirkninger, som produktet udsættes for. 2. Flexibilitet ikke stresse komponenter ved brug, blød. 3. Rework mulig 4. Pris 5. Håndtering Parametrer for valg af påføringsmetode: Reproducerbarhed Asymtek var på daværende tidspunkt de eneste der kunne tilbyde en proces uden afmaskering. Ca

44 Hvorfor lak? Hvad har været årsagen til at introducere lakering? Har andre metoder været forsøgt først (ændret konstruktion/materiale valg)? Generel praksis i branchen; men ikke direkte kundekrav, blot det virker. Oplevede problemer Kapsling virker, men den skal virke i praksis pga. brugen - f.eks. når den ikke lukkes helt. 3M lak god nok for at hindre migration, men kan ikke tåle kondens - brænder igennem. Derfor skiftes til silikonelak. 11. Temadag Emner til dagen: Maskinsiden Asymtek specialist. Gode tekniske foredrag fra leverandører/specialister. Mulighed for prøvelak og andre brugeres erfaringer det vigtigste.

45 45 Terma A/S 1. Beskrivelse af produkttype 1.1 Teknologi SMD, SMD/hulmonterede, hulmonterede Substrat materiale type: FR4 og polyamid flexprint. Space applikationerne er polyamid Flus type: RMA med efterfølg rens Efter montage: Alle hulmonterede komponenter er håndarbejde HF/ power elektronik, digital mv. Reparationsstrategi (modul/komponent): Komponent skal kunne repareres/skiftes også efter lak. Lak strippes. Levetidskrav: 15 år 1.2 Klassificering Militær/(space), overvågning 2. Brugsmiljø 2.1 Fugt/korrosivt miljø Udendørs miljø, by/industri - sequencer på fly sidder uden på fly. Hvilke lande anvendes produktet i?: Worldwide. 2.2 Termisk Høj temperatur, lang tid - radar + power Mange/store temperaturcykler 2.3 Konstruktion Lukket - er afgasning et issue?: Kabinet men med drainhuller. Afgasning tages kun hensyn til i rummet. Skal være afgasset efter produktion af hensyn til arbejdsmiljø. Silikone i lakproces (som er i produktionen) frygtes. 3. Laktype Akrylat 1B31, Urethan 2A64 fra Humiseal. Tynd lak PFC801 fra Cytonix. 4. Afrensning Renser efter hver proces, SMD, hulmonterede, håndmontage mv. Type af rensevæske, kemikalier: Zentron efter lodning, Isopropyl før lak (ifm. renhedstest)

46 46 Konditioner: 22ºC, 3-5 min. Afh. A. test. Tørring: 1 time ved 22ºC. Kontrol ved renhedsmåling, hvori sidste rensestep foregår. Før tynd lak laves kun visuel kontrol. Problemer, der kan opstå? Renhedstest gennemsnitsmåling, spotvis forurening kan stadig findes. Efter vask inspiceres for lodning og renhed. Derefter nedrensning i renhedsmåler til kravene. 5. Påføringsmetode Afmaskning: Flydende latex eller tape manuelt eller en plug opfindes. Påføring: Dyplakering eller sprøjtelakering - hele printet Hærdekonditioner: Tør varme Eftermontage af visse følsomme komponenter/stik?: Nej, alt dækkes af. Pot/shelf-life i praksis: Polyurethane stort forbrug en dags 3-4 timer rester smides ud - batch-vis. Akryl ikke kritisk. 6. Procesvalidering Lagtykkelse polyurethan: µ magnetmåling går med i processen, så kan det måles i magnetisk egenskaber. Kantdækning: Reparation af kanter efter fjernelse af afmaskning. Kantdækning opfattes ikke som et problem. Eventuel kontrol følges af ny påføring af lak. Vedhæftning: Opfattes som god. Få gange hvor det ikke ville binde til komponenter, måske silikoneforurening fra formstøbte konnektorer, hvor slibmidlet har været silikone. Korrosionsbestandighed: Forskellige former for fugt værste fjende. Lodbarhed: Nej Reparation: Ja strippes, epoxy kan varmes af. Procesvindue dyplakering - afmaskning kritisk, hastighed, viskositet i kombination. Hvis for hurtigt ned så luft med, for hurtigt op tyndt lag foroven og tykkere nedefter - det gælder om at bibeholde wetting. Viskositet kontrolleres og justeres hver gang. Sprøjtelakering: Afmaskning, håndværk kritisk. Typisk fejl at den får dobbelt nogle steder. Vejret kritisk når det bliver for tørt dannes spindelvæv. Begge lakker applikeres på begge metoder men ved sprøjtelakering af polyurethan bruges 1--komponent. De kundespecificerede lakker er valideret af kunden. Undersøgt ved miljøtests, visuel inspektion, slib, mv.

47 47 7. Løbende kvalitetskontrol Visuel UV-lys 100% Accept/reject kriterier: Fuldt lakeret og uden skader. 8. Faldgrupper Hvad kan gå galt? At der er lak hvor der ikke bør være lak. Sugeeffekten i konnektorer. Printsokler dækket af,men bunden var ikke forseglet. De fleste konnektorer forsegles før lak med blivende forsegling - epoxy - i bunden. Fleksible del af print lakeres ikke for at undgå revner, afsluttet med eco-bond. Hvordan detekteres det?: Visuel kontrol 9. Valg af laktype/påføringsmetode Parametre for valg af specifik lak: 1. Kundespecifikation og miljøforhold 2. Håndtering 3. Påføringsmetoden - dyplakering dækker bedst 4. Erfaring, procesbeskrivelse Parametre for valg af påføringsmetode: Pris Kapacitet Reproducerbarhed God dækning - dyplakering selvom den er besværlig - Kvalitet 10. Hvorfor lak? Hvad har været årsagen til at introducere lakering? Har andre metoder været forsøgt først (ændret konstruktion/materiale valg)? Kundekrav direkte eller indirekte Generel praksis i branchen

48 Temadag Emner til dagen: Gode tekniske foredrag fra leverandører/specialister. Concoat, et engelsk firma der leverer lak, kan fortælle om det hele. Ejeren af firmaet. Johnny Wuulf, Innova MQS 2001 tidligere B&K

49 49 Oticon A/S 1. Beskrivelse af produkttype 1.1 Teknologi SMD + håndmonteret, litze wire, wire bond/flip chip Substrat materiale type, polyamid og fasteprint Flustype loddepasta, no-clean Efter montage litze wire, mikrofoner Low power - miniature Reparationsstrategi (modul/komponent): Rework på lak - varmes med loddekolbe, rework specielt mikrofoner Levetidskrav: 5 år, men service ca. hver 2. år. Eller når kunden føler, der er problemer. 1.2 Klassificering Medicinsk udstyr 2. Brugsmiljø 2.1 Fugt/korrosivt miljø On the body Hvilke lande anvendes produktet i?: Worldwide, specielt USA, Europa, men også Fjernøsten. 2.2 Termisk Høj temperatur, lang tid: Nej Mange/store temperaturcykler: Nej 2.3 Konstruktion Lukket - er afgasning et issue? Silikone bleeding, risiko for at flyde ind i mikrofoner, migration set under silikone - Svovl? Hydrogensulfid? 3. Laktype Special produkt. 4. Afrensning Nej

50 50 5. Påføringsmetode Afmaskning: Nej Manuel påføring, pensel, lakpen tilpas tykflydende Hærdekonditioner, metode: Fordampning ved stuetemperatur, min. helt tør efter 60 min. Eftermontage af visse følsomme komponenter/stik?: Nej Pot/shelf-life i praksis, shelf-life: 12 mdr., til det er forbrugt 6. Procesvalidering Lagtykkelse: Nej Kantdækning: God, ses visuelt ud fra tegninger Vedhæftning: God Korrosionsbestandighed: Svedtest - det er ikke lakken der fejler Lodbarhed: Ja, gennemloddes Reparation: Ja Akustiske tests som sluttest, kan repareres efterfølgende Procesvindue: Ukritisk, penne med fast viskositet - fra underleverandør, ligeledes for flaskerne Undersøgt ved miljøtests, visuel inspektion, slib, mv. 7. Løbende kvalitetstest kontrol Visuel, 100%, rød pigmenteret lak Accept/reject kriterier: Ud fra tegning 8. Faldgrupper Hvad kan gå galt? At lakering glemmes eller området ikke dækkes helt, flus fra håndlodning - men ses i kvalifikationstest ikke som typisk feltfejl. Hvordan detekteres det?: Visuelt Hvad er den typiske årsag?: Manuel proces 9. Valg af laktype/påføringsmetode Parametre for valg af polymertype Parametre for valg af specifik lak: Håndtering Fugtindtrængning

51 51 Kemisk bestandighed Farve Rework Parametre for valg af påføringsmetode: Nemt at gøre mange steder i produktionen og ved servicecentrene 10. Hvorfor lak? Hvad har været årsagen til at introducere lakering? Har andre metoder været forsøgt først (ændret konstruktion/materiale valg)? Forventninger om problemer, hvis ikke lakering Oplevede problemer Hvornår bør man lakere sit produkt?: Aggressivt miljø 11. Temadag Emner til dagen: Diffusion, barriere, permabilitet Charles Hansen Gode tekniske foredrag fra leverandører/specialister.

52 52 GPV A/S 1. Beskrivelse af produkttype 1.1 Teknologi SMD, SMD/hulmonterede, hulmonterede, det hele! Substrat materialetype: Typisk FR4, lidt flex Flustype: No clean, men også vandvaskbar flus, kundeafhængigt Eftermontage: Relativt meget, 2 x SMD reflow, typisk håndlodning af hulmonterede komponenter, vil indføre selektiv lodning, ny maskine HF/power elektronik: Ja, både og! Reparationsstrategi (modul/komponent): Reparerer moduler Levetidskrav: Kundeafhængigt, rådgiver kunde; men det er kundens spec., typisk GPV garanti 1-3 år 1.2 Klassificering Industri grade elektronik, primært Militær/space: Ja, eksempelvis for Terma A/S Medicinsk udstyr 2. Brugsmiljø 2.1 Fugt/korrosivt miljø Udendørs miljø, havet: Ja, men der er mange flere korrosive miljøer Hvilke lande anvendes produktet i?: Worldwide! 2.2 Termisk Høj temperatur, lang tid: Ja motorstyringer eksempelvis Mange/store temperaturcykler: Ja, det kan de se! 2.3 Konstruktion Lukket er afgasning et issue?: Ja, skal være afgasset inden indkapsling i kasse. 3. Laktype Tynd lak: EGC1700 fra 3M, ellers SL1301 en modificeret polyurethane lak fra Peters Lackwerke.

53 53 4. Afrensning Ja, vandbaseret, avanceret dedikeret vaskemaskine/linie. Hvorfor har man valgt at afrense? Kundekrav! Problemer, der kan opstå?: Få komponenter tåler ikke neddypning. Kvalitetskontrol i forhold til afrensningen?: Renhedsmåling ved procesindkøring batch vis men ikke regelmæssigt, 100% basis! 5. Påføringsmetode Afmaskning?: Ja, ved tyk lak Påføring: Spray- & dyplakering Hærdekonditioner, metode: Tynd lak ved stuetemperatur, tyk lak ved varmluftovn ca. 60ºC - ofte natten over Pot/shelf-life i praksis: Tynd lak kølekumme er nødvendig, tyk lak uproblematisk, dog kontrol og justering af viskositet 6. Procesvalidering Lagtykkelse: Tynd lak tørstofindhold måles, tyk lak måles ikke. Kantdækning: Kun visuel kontrol, simpelt pålys overgår til UV-type inspektion, kontrol. Vedhæftning: Tape test ved procesindkøring batch-vis. Korrosionsbestandighed: Miljøtest, ved kundekrav, typisk salttåge test: - Kemikalier, gasser: Ja- salttågetest. Lodbarhed: Ja, der kan loddes og efterfølgende lakeres igen normal procedure Reparation: Ja, når nødvendigt Procesvindue: Tørstof tynd lak, tyk lak viskositet Undersøgt ved miljøtests, visuel inspektion, slib, mv.: Ja, på stikprøve plan, batch-vist. 7. Løbende kvalitetskontrol Tyk lak: 100% visuel kontrol. Tynd lak: Bestemmelse af tørstof ved lakering af alu-bakke. Accept/reject kriterier: Tilfredsstillende, ensartet dækning.

54 54 8. Faldgrupper Hvad kan gå galt?: Tynd lak tørstofindhold forkert, tyk lak forurening af print, der medfører uens wetting, silikoneprodukter er problematiske. Hvordan detekteres det?: Visuel kontrol Hvad er den typiske årsag?: Silikoner eksempelvis 9. Valg af laktype/påføringsmetode Parametre for valg af specifik lak: Kemisk bestandighed: Bestandighed for salttåge Vedhæftning Farve: Kundespecifikt Ekstern-/arbejdsmiljø aspekter (kemisk indhold i lak): Ja, miljøforhold. Parametre for valg af påføringsmetode: Pris: Lak kan være en større omkostning end montagen, typisk 20 kr./print Reproducerbarhed: For tyk lak foretrækkes spray kontra dyp 10. Hvorfor lak? Hvad har været årsagen til at introducere lakering? Har andre metoder været forsøgt først (ændret konstruktion/materiale valg)? Kundekrav Generel praksis i branchen Forventninger om problemer, hvis ikke lakering: Ja, det er tilfældet, GPV vil da rådgive om brug af lak Oplevede problemer Hvornår bør man lakere sit produkt?: Når miljøforhold er ugunstige, typiske maritime installationer, salttågebelastet 11. Temadag Emner til dagen: Gode tekniske foredrag fra leverandører/specialister. Spørg Henrik Lund Petersen, Lyngsøe Marine via Torben Ryberg Concoate i UK: Har tidligere brugt concoate 1A33 tynd lak, Poul Juul, Hytek.

55 55 Annex 4 Anvendelse af printbeskyttelseslakker spørgeskema (2 sider)

56 56 SPM projekt - Coating af monterede print A. Anvendes coating af monterede print? Ja: Nej: A.1 In-house coating? Ja: Nej: A.2 Coatproducent A.3 Coattype A.4 Lokaldistributør Hvis nej, ingen coating, returneres spørgeskemaet ved uden yderligere kommentarer B. Angiv type af problematisk driftsmiljø B.1 Dominerende forurenende driftsmiljø B.2 Andre forhold, specificer C. Anvendes printafrensning forud for coating? Ja: Nej: C.1 Type af rensevæske, kemikalier C.2 Konditioner, afrensning Temperatur, C: Tid, min: C.3 Tørring, specificer C.4 Renhedsmåling Ja: Nej: D. Proces for coatpåføring D.1 Dyplakering Manuel: Maskinel: D.2 Penselpåføring Ja: Nej: D.3 Spraypåføring Manuel: Maskinel: D.4 Automat dispensering Ja: Nej: D.5 Andet, specificer E. Hærdekonditioner for coating E.1 Tør varme, specificer Trin 1: Temperatur, C: Tid, min.: Trin 2: Temperatur, C: Tid, min.: E.2 Andet, specificer F. Interview af coatbrugere F.1 Undertegnede ønsker at medvirke ved interview Ja: Nej: F.2 Kontaktperson: F.3 F.4 Tlf. Nr.: F.5 Besøgsadresse: Vej: Nummer: Postnummer: G. Supplerende kommentarer/ informationer: Skemaet bedes returneret til [email protected] inden den 1. august 2005

57 57 Med venlig hilsen Helle Rønsberg, Kemiingeniør Microelektronik Materiale & Komponent Teknologi Kim Zachariassen, Kemiingeniør Microelektronik Materiale & Komponent Teknologi DELTA Venlighedsvej 4 DK-2970 Hørsholm Denmark Tlf

58 58 Annex 5 Temadag, program (1 side)

59 59 Temadag vedr. Conformal coating af printmoduler torsdag d. 8. december 2005 Program Kl. 09:30-10:00 Kl. 10:00-10:05 Registrering og kaffe Velkomst og kort introduktion Polymer materialer Kl. 10:05-10:40 Kl. 10:40-11:15 Kl. 11: Silicone baserede coatings Michael Knudsen, Diatom A/S Acrylate, polyurethane and epoxy based coatings Peter Heuser, Lackwerke Peters GmbH Brug af monolagslakker til imprægnering af printkort Allan Jensen, 3M Printafrensning Kl. 11:30-11:55 Kl. 12:00-13:00 Metoder for printafrensning udstyrskrav, miljømæssige aspekter og opnåede resultater Allan Jensen, 3M Frokost Procesudstyr for conformal coating Kl. 13:00-13:30 Automatic selective coating of PCB s for volume production film coating/ jet dispensing Jacques Mycke, Asymtek/Nordson Kl. 13:30-14:00 Automatisk selektiv coatning af print ved volumen produktion spray/stråle påføring Leif Fenger, Interflux A/S Kl. 14:00-14:30 Kl. 14:30-14:55 Process equipment and experience with parylene coats Kjell Askerfalk, ParaTech Coating Scandinavia AB Kaffepause Bruger erfaringer Kl. 14:55-15:20 Kl. 15:20-16:00 Kl. 16:00 Erfaring med dyplakering semiautomatisk, low volume Ole Deleuran, Terma A/S Erfaring med indkøring af automatisk coat proces high volumen Allan Lynge Jakobsen, Danfoss Drives A/S Afslutning

60 DE SENESTE ÅRS SPM-RAPPORTER SPM-173 GUIDE TIL PRINTBESKYTTELSESLAKKER - VIRKSOMHEDSERFARINGER Helle Rønsberg Kim Zachariassen Juni 2006 SPM-172 PRACTICAL THERMAL MANAGEMENT Case related tool Jesper Søbygaard Nielsen, Danfoss Drives A/S; Klaus Olesen, Danfoss Silicon Power GmbH; Birger Bech Jessen, DELTA; Henrik Juul Kristensen, Glunz & Jensen A/S, Bjørn Breitzke, Grundfos A/S; Torben Hansen, Scientific-Atlanta Denmark A/S; Jan Kjær Sørensen, Terma A/S; Susanne Otto, DELTA January 2006 SPM-171 STØBEMASSER OG DERES INDFLYDELSE PÅ KOMPONENTER Kim Schmidt, DELTA November 2005 SPM ND GENERATION LEAD FREE SOLDER PASTES Comparative evaluation of 12 variants of tin-silver-copper type solder paste products Svend Aage Hansen, Bang & Olufsen A/S Ole Jensen, Bang & Olufsen A/S Kim Zachariassen, DELTA July 2004 SPM-169 HALT & HASS - WHEN AND HOW IS IT RELEVANT? An introduction to HALT & HASS focusing on classical HALT Susanne Otto, DELTA Juni 2004 SPM-168 CSP TYPE BGA PACKAGE ASSEMBLY -MAY UNDERFILL BE OMITTED? An investigation of board level reliability for CSP type BGA packages assembled on FR4 boards without the use of underfill Helle Rønsberg, DELTA Maj 2003 SPM-167 MULTICHIP MODULES (MCM) A GUIDE LINE Torben Lisby, DELTA Marts 2003 SPM-166 POWER PLANE RESONANCES IN PRINTED CIRCUIT BOARDS Viggo B. Nielsen, DELTA November 2002 SPM-165 RELIABILITY OF LEAD FREE SOLDER JOINTS Tin-silver-copper and tin-silver lead free solders as drop-in tin-lead solder replacement in reflow soldering printed circuit board assembly Turi Roslund, Bang & Olufsen Svend Aage Hansen, Bang & Olufsen Kim Zachariassen, DELTA Oktober 2002 SPM-164 INDLEJREDE KOMPONENTER I TRYKTE KREDSLØB Søren Nørlyng, MICRONSULT August 2002 SPM-163 BATTERITEKNIK Vejledning ved valg og anvendelse af batterier til elektronikprodukter 3 Per Halkjær Jacobsen Januar 2002 SPM-162 EMC PROPERTIES OF DC/DC CONVERTER MODULES Per Thåstrup Jensen, DELTA December 2001 SPM-161 ELECTRICAL CONDUCTIVE ADHESIVES Two DELTA-reports from the KAMILLE II project, reprinted as one for the members of SPM Tom Jørgensen, DELTA November 2001 SPM-160 SPM s HISTORIE Arne Salomon SALOMON CONSULT Marts 2001 SPM-159 BATTERITEKNIK En orientering om nye primære og sekundære batterier til elektronikprodukter Per Halkjær Jacobsen, DELTA. Februar 2001 SPM-158 RELIABILITY TEST OF PRESS-IN CONNECTORS Test of 14 different connectors with 25, 20, 9, 5, 4, 3, and 2 pins Tom Jørgensen, DELTA Januar 2001 SPM-157 ELECTRICALLY CONDUCTIVE ADHESIVES YEAR 2000 Comparative evaluation of 6 variants of isotropic electrically conductive adhesives with potential of tin-lead solder replacement in SMT assembly Svend Aage Hansen, Bang & Olufsen A/S Tom Jørgensen, DELTA Pernille Tønder, Bang & Olufsen A/S Kim Zachariassen, DELTA December 2000 SPM-156 KOMMENTERET SAMMENHÆNG MELLEM IEC ED 3 OG DEN TIDLIGERE UDGAVE Poul Østergaard Madsen November 2000 SPM-155 DERATING FOR RELIABILITY An investigation of the state of the art Jørgen Møltoft (DTU) November 2000 SPM-154 DESIGN OF HUMIDITY RESISTANT ELECTRONIC EQUIPMENT Electronic equipment in corrosive environments the humidity aspect Povl K. Birch September 2000 SPM SIKKERHEDSSTANDARDERNE UNDER IEC Del 2: Kommentar til IEC /FDIS Arne Salomon SALOMON CONSULT May 2000

61 SPM-153 FORMELLE KRAV FOR EKSPORT AF ELEKTRONIK TIL LANDE UDEN FOR EU Baseret på information fra Internettet Vagn Sylvest Maj 2000 SPM-152 EMC-RIGTIGT PRINTKORTDESIGN Med hovedvægt på forsyningsplanet, afkoblinger og kanter Viggo Brøndegaard Nielsen Marts 2000 SPM-151 LEAD-FREE SOLDER Health and Safety Properties of Alternative metals and a Technical Status Report Karl-Heinz Cohr, DTC Frans Møller Christensen, DTC Tasin Dudus, DTC Tom Jørgensen, DELTA November 1999 SPM-150 BATTERITEKNIK En orientering om lithium polymer batteriet Per Halkjær Jacobsen Oktober 1999 SPM-149 MIKROSYSTEMER 1999 Hvad er mikrosystemer, hvor kan de bruges og hvad er deres fordele og ulemper Jesper Bay & Jens Branebjerg Maj 1999 SPM-148 PRODUCT DEVELOPMENT, PROCESS DEVELOPMENT AND SCREENING How to reduce time to market Valter Loll September 1998 SPM-147 ENVIRONMENTAL LEGISLATION WITHIN ELECTRONICS PRODUCTS Where to find relevant information Helle Rønsberg August 1998 SPM-146 CONFORMAL COATINGS RESISTANCE TO HUMIDITY Including injuries to health priority Henrik L. Hvims Tom Jørgensen July 1998 SPM-145 EMC DESIGN OF EQUIPMENT EXAMPLES Some examples of practically implemented structurised EMC design Per Thåstrup Jensen April 1998 SPM-144 OPTIMAL PRODUKTLYD En håndbog med designanvisninger og konstruktionsmetoder til brug for udvikling af vellydende og støjsvage produkter Carsten Lemvigh Fog April 1998 SPM-143 RECYCLING Et godt eksempel på design for Recycling April 1998 SPM-142 BATTERITEKNIK Vejledning ved valg og anvendelse af batterier til elektronikprodukter 2 Per Halkjær Jacobsen Januar 1998 SPM (se også May 2000) SIKKERHEDSSTANDARDERNE UNDER IEC Del 1: Introduktion til standardarbejdet Arne Salomon SALOMON CONSULT Januar 1998 SPM-140 TERMOGRAFIANALYSE AF MEKATRONIK Demonstration af de muligheder termografi giver i forbindelse med elektriske apparater Susanne Otto August 1997 SPM-139 IMMUNITY OF OPTOCOUPLERS TO ELECTROMAGNETIC DISTURBANCES A comparative analysis of optocouplers immunity performance when exposed to typical EMC tests Viggo Brøndegaard Nielsen August 1997 SPM-138 TOLERANCES AND MEASUREMENT UNCERTAINTY in relation to ISO 9000 Valter Loll April 1997 SPM-137 EMI - AND SHIELDING PERFORMANCE OF SHIELDED CABLES A comparative analysis of the screening attenuation and the radiated electromagnetic field emission from shielded cables Per Thåstrup Jensen January 1997 SPM-136 BATTERITEKNIK En orientering om energisystemer, stationære blybatterier, og en metode til overvågning Per Halkjær Jacobsen November 1996 SPM EMC REQUIREMENTS, TODAY AND TOMORROW A hypertext listing of EMC standards which are required for todays products, and of EMC standards which should be taken into consideration for products to be designed. A hard-copy version of SPM-135 released November 1996 as electronic document Vagn Sylvest August 1997 SPM-135 EMC REQUIREMENTS, TODAY AND TOMORROW A hypertext listing of EMC standards which are required for todays products, and of EMC standards which should be taken into consideration for products to be designed Vagn Sylvest November 1996 SPM-134 VIBRATION: STÅENDE ELEKTROLYT- KONDENSATORERS MONTERING Undersøgelse af 5 forskellige metoder for montering af lodretstående aksiale elektrolytkondensatorer Bjørn B. Petersen Oktober 1996