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独家访谈
三防漆工艺与发展趋势
录入时间:2020/4/28 10:49:01

采访记者:Nolan Johnson,I-CONNECT007

本刊编辑团队与Nordson ASYMTEK公司的一位三防漆专家Camille Sybert深入探讨涂敷行业的发展趋势,随着工业4.0和自动化的兴起,讨论的内容多少会涉及提供正确的点胶设备的问题,但在这次访谈中谈的更多的是如何解决整个三防漆工艺的问题。

Camille,请您先介绍一下自己?

Camille Sybert:我是一名产品市场推广工程师,已经在ASYMTEK公司工作了七年左右。我最初的工作是为我们的精确涂敷和三防漆提供应用支持。后来,我专注于三防漆。现在,我负责的是我们的三防漆产品线的产品管理并专注于我们的EMI溶液喷洒方案。

现在,您可以向我们介绍一下三防漆的现状,以及目前用来涂敷三防漆的技术?

Camille Sybert:三防漆总体说来是一门工艺,因为与没有三防漆的产品相比,有三防漆的产品表现会更好。它的功能主要是用来提高生产的成品率和产品的可靠性,特别针对在恶劣的环境下使用的产品。三防漆保护电子产品不受像高温、湿汽、水分和灰尘这类外部因素的影响。三防漆还可以保护电子产品不受像电路板腐蚀、晶须生长和电子系统内部的短路等内部因素的影响。总的说来,它是个绝缘层,用来确保各个不同的元件专注于自身正在做的事情,而不是陷在问题当中,导致电路板出现早期故障。当我们开始关注在不同应用中的电子产品,而且当我们把更多的功能整合到像汽车等产品中时,对这些电子产品可靠性的要求会大幅度提高。

三防漆会成为标准流程吗?而不只是是解决像在汽车等应用中“最好要有涂层”的问题?

Camille Sybert:您的问题涉及许多不同的课题,这些课题都是电子行业需要解决的问题。全世界对电子产品的依赖性在不断提高,要求电子产品具有更高水平的性能和能力。电子行业认可这一点,定义了那些需求和标准。要让三防漆发挥它的作用,还要提高对整个工艺追踪和可追溯性的程度。记录和监控这些电子元件的开发过程的所有事情,如果出现问题,可以回过头来查看所有的记录。如果在组装生产线上的一个电子元件出问题,就可以用这个办法来解决类似的问题。然后,确定问题的具体来源。

这一点很有意思。追溯性要求要落在设备上,对吧?

Camille Sybert:是的,有许多因素都会影响三防漆,而它只是实现整个过程的一部分。业内人士现在谈的比较多的是工业4.0和物联网;这在很大程度上源自于数据采集和追溯。这项工艺涉及的许多系统都要求实现闭环控制。现在,当我们在谈论三防漆时,电子行业倾向于把重点放在三防漆设备上。但是,三防漆是从准备电路板到涂敷涂层的一门完整的工艺。不管你在制造生产线上使用什么固化工艺,都必须保持你的涂敷质量。检查测试是验证你的涂敷工艺符合要求的另一个关键因素。

当我们谈到闭环控制或者转向自动化程度更高、操作人员更少的工厂时,设备的各个部分要能够自己监控自己,因此更加独立。他们能够自我修正,那么,就不需要操作人员的干预。有了自动化的涂层检查,你可以通过围绕要检查的对象设置通过或失败标准来减少大量的操作人员主观性。你确认自己正在把涂敷材料放到你需要的地方。你正在验证它是不是出现在不该出现的地方,而且是在最终产品可接受的公差内。烤箱和其他闭路控制系统也是这样,确保温度得到适当的调节。你不想要的没有完全固化可能会引起其他的担忧。

这些设备需要做很多事情,它可以收集数据和收集信息,还能够共享这些信息,并根据这些信息采取行动。ASYMTEK公司几十年来在工艺控制方面一直都做得很好。对于三防漆,我们提出激光扇形宽度控制,确保涂层扇形图案在公差范围内,而且是可调节的。监视和控制流动速度并确保液体温度保持一致至关重要,同时保证涂层图案不受环境的影响;环境温度的变化可能对材料的黏性产生负面影响,从而改变液体从喷头流出的方式。

很显然,在设备内部通讯、数据捕捉和报告方面,有很多工作要做。这些信息在制造流程中变得很有用。您正在与其他设备配合,例如回流炉和固化工艺。 为了确保系统正常运行,在过去几年中是否需要进行大量的设备开发工作?

Camille Sybert:这种通讯水平是行业的发展趋势,特别是一旦你开始把三防漆作为从开始到结束的完整工艺,而不是让每台独立的设备各自为战。确保整个过程顺利进行的第一步是验证每个单独的部分仍在维持他们应做的事情,以及它们在应有的领域内运行。单独的设备的工艺控制仍然非常重要,同时,还要能够利用来自一台设备的信息去帮助另一台系统,类似于涂敷系统和自动化涂层检查(ACI)系统。操作人员利用来自ACI系统的结果来掌握他们的工艺都做了些什么,从而对三防漆工艺进行调整,例如,确保需要更多返工区域的情况得到有效的解决。

我在这次讨论中希望谈的一件事是用来涂敷三防漆的设备。当你使用合适的涂敷设备来涂敷材料时,涂敷工艺是有效的。在我们谈论这些设备时,我们谈论的不只是特定的三防漆机,还要深入讨论整个涂敷工艺设备的所有其他部分。目标不只是要达到正确的涂敷要求,还要符合产量的要求。这些也都是用户的主要关注点。当我们在谈论设备时,把重点放在你要寻找的最终效果,这非常重要。有时候,我们的注意力会被特定的技术和细节所分散。例如,一个不运行液体的系统的准确性和可重复性是什么样的?但如果我们讨论的是三防漆,液体的涂敷就很重要。

这要取决于设备能够做什么。在这种情况下,因为阀门或涂覆喷头是设备中最终接触液体的部件,所以它们对液体的分配至关重要。涂覆喷头的启动停止的时间控制会对材料涂敷产生巨大的影响。换句话说,如果你的系统使用的是最昂贵的设备,但涂覆喷头的时间设置不正确,这台设备仍然无法满足你的涂敷应用的要求。因此,在涂敷三防漆时,我们使用许多不同的技术来涂敷材料,包括薄膜涂敷,喷雾涂敷,单纤维丝涂敷(这是个非雾化的工艺,在这个工艺中,你拿到珠状材料并旋转它),喷射涂敷,以及用针管滴涂。按照你要涂敷液体位置的宽度范围,每种技术都存在其细微的差别。

最终,涂覆喷头的时间选择和性能达到均匀和一致。精确地编写程序也很重要。如果系统无法让操作人员很好地编写程序,那么你的液体也不会按照你的要求流到你打算让它到流去的地方。

最常用的涂敷方法是什么?

Camille Sybert:这个问题颇受关注,答案也会随地区的不同而变化。涂敷方法在很大程度上取决于要涂敷的液体的类型。欧洲倾向于大量使用溶剂型材料而不是硅树脂材料。由于粘度比较低,溶剂型应用更适合他们的大型电路板应用的膜状涂层,以及一些适合更精确的应用的喷涂材料。但是在美洲,我们也会看到硅树脂型应用。硅树脂应用究其本身,既是非雾化工艺,又是单纤维丝工艺。用单纤维丝的方法形成一条大约10毫米宽的通路;它的目的是覆盖电路板区域。但作为非雾化工艺,它能够向你提供比喷雾工艺更好的控制。

当你在说薄膜涂层时,它是涂敷一层液体薄膜涂层材料,涂层是一层干膜,在有些情况中,可以用层压的方法涂敷,也可以用其他的方法涂敷,或者有时候会同时使用这两种方法?

Camille Sybert:“薄膜涂层”这一术语指的是一种特定类型的湿涂层,涂敷的液体材料以扇形的图案从喷嘴里流出。如果你正对着喷嘴看,随着喷雾的扩张,会形成一个扇形或叶状的材料帘幕,分散开、形成一堵笔直的材料墙。薄膜涂层材料的流速往往非常快,但如果你要把扇形旋转90度,你可以使用一把非常窄的“刀刃”。

一些涂覆喷头可以更有效的雾化,即便是在不同的速度下,也能为你提供从整体上看起来更好的边缘清晰度和均匀性。有些涂覆喷头就是这样设计的,它们具有更好的涂覆喷头关闭功能,能够为你提供更清晰的起点和终点,我们保证形成的每一个起点和停止点的距离清晰,这样我们就能在生产线的起点和终点得到正确的液体涂敷位置。这对我们来说,是非常难得的。

正如我们在前面提到的,这是一个闭环系统。当你只是把涂覆喷头放到一台设备上,作为设备的一部分,它可以涂敷材料,而你得不到反馈、准确性或可靠性。当你正在生产像移动设备这类以百万计的产品时,或者需要像汽车或医疗电子产品这类要求高等级的可靠性的产品时,那么,生产线必须保持运转,而且产量非常重要。你不希望出现大量的返工和停机或人工干预。

为了向上提升一个等级,我们提供整体的三防漆方案,该方案不只是包含涂覆喷头、工艺控制和设备,而是整个工艺。这包括用于涂敷、固化和检查的设备。从大型生产线的角度看,用户可以通过与合作伙伴合作来开发他们的整个工艺。我们拥有提供全套生产设备的经验,能够提供完整的解决方案。我们可以处理涂层,考虑固化的问题,并通过检查确认所有的事情。在设备里的独立部分就是单独的解决方案。

举个例子,你要一个、两个还是多个涂覆喷头?如果你关心的是产量,你要同时用两个涂覆喷头涂敷材料吗?你要涂敷多种液体,是否需要使用不同的涂覆喷头技术来完成工作?你是否需要把喷涂和喷雾结合起来,才能保证得到你需要的覆盖要求呢?你该如何维护整个生产工艺?

对于这些情况,你现有的闭环控制是怎么做的?从易用性的角度看,这个软件该是什么样的?这就是操作人员和设备进行交互的主要地方。编写程序对他们的可视化操作和展开工作是否简单易用?系统是否可以帮助操作人员设置工艺?这些工艺一旦被激法,操作人员是否可以决定围绕这些工艺的限制?操作人员是在每十块电路板之后,还是在每半个小时,或者是在工艺开始超出其规定的限制时做出决定?有了提供这种控制水平和能力的功能特性,制造商就可以从整体上把握整个三防漆工艺。

制造商中有少品种、大批量合同制造商,也有多品种、小批量合同制造商;他们优化的对像略有不同。合同制造商如何调整设备,使生产线和品种、产量保持一致?

Camille Sybert:用户要与那些拥有一整套设备,能够灵活地满足他们的需求的供应商合作,这非常重要。我们提供各种解决方案,我们还可以为用户定制解决方案,确保满足用户特定的需求。我们了解各种涂覆喷头技术,而且我们的整个系统可以根据应用来定制。你涂敷的材料是否是聚氨酯材料和丙烯酸材料?这意味着你在同一套系统里有两个不同的涂覆喷头,用于涂敷不同类型的液体?系统里有大量的生产用附件,例如条码扫描仪,可以访问正确的程序并自动调整传送带的宽度,使得每块电路板都能从生产线下线。

自动化设备的优势之一是具有根据需要随时进行调整的灵活性。在设备的软件中,你可以考虑不同的要求,调整阀门的能力,根据各种应用的要求提供许多灵活的选项。例如,如果你有两块不同的电路板,一块有许多高元件,另一块有扁平元件,你可以教设备用相同的涂覆喷头涂敷不同的图案。每种图案的默认设置都不一样:涂覆喷头可以高速涂敷一块平的基板,而在涂敷一块元件比较密集的电路板,围绕这些元件的外形涂敷时,速度会改变。像这样的涂敷选项与特定程序相关,已经开发出这种程序,通过条形码把它们和特定的电路板关联起来。只要用条码器扫描电路板,系统就会自动调整来适应这块新电路板的要求,例如较宽的传送带、较窄的传送带,在不同涂覆喷头之间切换,以及调节液体压力以满足特定电路板的要求。

我们谈了涂覆喷头和液体,这也引出我的下一个问题。就在当下,有很多创新,包括许多能够在更极端的环境下提供保护的新型解决方案。由于无铅的长期影响,人们越来越重视环境保护。在您看来,谁将领先,谁将落后?您是不是处在这样的境地,您在努力工作为了跟上不断出现的种类不同的液体,还是你们现有的各种技术和涂覆喷头已经可以满足三防漆材料的新发展,您不需要做更多事情?

Camille Sybert:我们看到许多同类型的供应商。最终,设备供应商和液体制造商关心的是如何帮助用户取得成功,无论他们的应用是什么。就在我们致力于开发这些新的液体和技术来涂敷那些液体的时候,我们看到在不同的液体制造商和设备供应商之间需要通过大量的协作,确保我们能够提供一套完整的解决方案,帮助用户取得成功。

所以,您花很多时间反复地做这些工作?

Camille Sybert:是的,经常这样,这需要不断地迭代。新的工艺需要在液体方面和设备方面进行反复的调整和迭代升级。我们既要调整,也要创新,目标是提供符合最终用户要求的方案。

在合作方面,最近有一个很好的例子,就是我们为EMI所做的努力。在过去的几年里, ASYMTEK和不同的液体制造商合作,发表了一系列不同的白皮书,目的是解决EMI型应用的新发展。这是一项经过多次迭代和大量研究的协作工作。作为一家研究新技术的公司,我们投入大量的时间和资源来研究这些解决方案,这对行业的持续成功至关重要。

您在正在考察的地区中看到有什么不一样的地方?

Camille Sybert:总的说来,我们在不同的地区都能看到所有涂敷应用和液体。在欧洲,人们主要关注的是溶剂型材料,不大关心硅树脂型液体。我们看到在其他区域更常用的是硅树脂液体。但是,随着全球化的发展,我们将持续观察到正在使用的液体的变化。在这种趋势下,我们要坚持自己的理念,控制好我们将要使用的液体类型。

环境的影响也是一个重要因素;许多溶液型材料有挥发性更高的有机化合物(VOC)。我们努力使三防漆成为更安全环保的工艺。涂敷设备必须处理那些挥发物,把它们处理掉或控制它们。有一套有助于环境保护的完整涂敷系统也是未来的发展趋势,这非常重要。

那么,从全球化的角度看,三防漆似乎是向地区差别越来越小的方向发展?

 Camille Sybert:很可能是这样的。我认为另一个要考虑的因素是我们对液体有新的需求,并且这种需求在不断变化。随着凝胶和双组分材料的引进,我们将会看到人们更加强调涂敷液体的特殊功能,而不重视应用本身的具体需求。

作为设备制造商,当您在展望未来时,在三防漆中,激动人心的创新会是什么样的?

 

Camille Sybert:三防漆涉及的工艺已经从“足够好”和“有人可以用喷雾罐涂敷”逐步发展到使用更复杂的自动化涂敷工艺。我希望我们能够获得大量的知识,我们在进行三防漆涂覆时,可以掌握三防漆背后的流体力学,这样,我们就可以把它作为一种涂敷技术,更科学地应用它。我们希望充分利用这些知识库,以某种方式把它整合起来,帮助用户更快、更有效的建立自己的工艺,得到更好的成果。我们希望提高三防漆的质量,并获得更多关于工艺如何运作的知识,分享这些专业技能。


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