Конформное покрытие — это защитное химическое покрытие из полимерного материала, наносимое тонкими слоями на печатные электронные компоненты (PCB). Обычно толщина отвержденного покрытия составляет 25-250 мкм. Его основное назначение — защита электроники от воздействия окружающей среды и коррозии. Это покрытие «прикрепляется» к печатной плате. Покрытие действует как защитный экран и изоляционный материал для PCB. Защитные и покрывающие эффекты очень хороши, что может продлить срок службы печатной платы.
Тип
1. Полиуретановые покрытия
Уретановые конформные покрытия известны своей превосходной влаго- и химической стойкостью. Они устойчивы как к истиранию, так и к растворителям, что делает такие покрытия очень трудными для удаления. Уретановые смолы могут быть одно- или двухкомпонентными.
- Хорошие диэлектрические свойства.
- Хорошая влагостойкость.
- Стойкость к растворителям.
- Меньший потенциал реверсии.
- Стойкость к истиранию.
2. Акриловые покрытия
Акриловые смолы — это готовые акриловые полимеры, растворенные в растворителе. Они обладают высокой диэлектрической прочностью, хорошей влагостойкостью и устойчивостью к истиранию. Акриловые покрытия легко и быстро удаляются различными растворителями, часто без необходимости перемешивания. Обычно это однокомпонентные вещества.
- Легкость переделки.
- Простой процесс сушки.
- Хорошая влагостойкость.
- Высокий уровень флуоресценции.
- Легкость регулировки вязкости.
3. Эпоксидные покрытия
Эпоксидные смолы обеспечивают хорошую стойкость к влажности и высокую устойчивость к абразивному воздействию и химическим веществам. Они представляют собой прочное покрытие, однако чрезвычайно трудно удаляются химически для переделки, практически невозможно удалить после отверждения.
- Работоспособность примерно до 150°C [302℉].
- Высокая твердость по дюрометру, стойкость к истиранию.
- Коэффициент теплового расширения (КТР) ближе к КТР эпоксидной основы PCB.
- Более высокая температура стеклования (Tg).
- Хорошие диэлектрические свойства.
4. Силиконовые покрытия
Силиконовые конформные покрытия — это однокомпонентные составы, которые часто выбирают для электроники, подвергающейся воздействию экстремальных температур. Силиконовое конформное покрытие не устойчиво к истиранию из-за своей резиноподобной природы, но это свойство делает его устойчивым к вибрационным нагрузкам.
- Стабильность в широком диапазоне температур (в целом, от -50°C до 250°C)[от -58℉ до 482℉].
- Гибкость, обеспечивает демпфирование и защиту от ударов.
- Хорошая влагостойкость.
- Высокая диэлектрическая прочность.
- Низкая поверхностная энергия для лучшего смачивания.
5. Фторированные или нефторированные – поли-пара-ксилилен (парилен)
Покрытия из парилена наносятся методом химического осаждения из газовой фазы. Парилен становится газом при нагревании. После охлаждения его помещают в вакуумную камеру, где он полимеризуется и превращается в пленку. Затем пленка наносится на электронику.
- Отличная равномерность независимо от геометрии детали.
- Химическая инертность.
- Минимальная добавленная масса и низкое газоотделение.
- Процесс с низким воздействием на окружающую среду.
- Низкая диэлектрическая постоянная.
6. Аморфные фторполимеры
Аморфные фторполимеры обладают низким показателем преломления, низким коэффициентом оптической дисперсии и хорошими свойствами ламинирования. Те же превосходные химические, термические, электрические и поверхностные свойства, что и у обычных фторполимеров, таких как ПТФЭ. Фторполимеры похожи на прозрачный ПТФЭ.
- Низкая диэлектрическая постоянная.
- Высокая температура стеклования.
- Низкая поверхностная энергия.
- Низкое водопоглощение.
- Стойкость к растворителям.
Каждый тип имеет свои особенности. Наилучший тип смолы для выбора зависит от требуемой степени защиты электронного устройства и конкретной среды, в которой оно будет находиться. При выборе типа материала покрытия следует учитывать следующие аспекты:
1. От чего требуется защита? (например, от влаги, химических веществ)
2. Какой температурный диапазон будет испытывать электрическое устройство?
3. Какие физические, электрические и химические требования предъявляются к самому материалу покрытия?
4. Электрическая, химическая и механическая совместимость с покрываемыми деталями и веществами (например, должен ли он соответствовать коэффициенту расширения компонентов микросхем?)
5. Насколько легко материал поддается переделке после нанесения?
6. Насколько быстро материал высыхает (отверждается)?
7. Какой тип процесса и оборудования необходим для достижения требуемого качества покрытия (равномерность и повторяемость)?
Как использовать
Материалы для покрытий могут наноситься различными способами, включая нанесение кистью, распыление, дозирование и окунание. Доступны различные методы отверждения и сушки в зависимости от материала конформного покрытия.
Ручное распыление - Для мелкосерийного производства, когда недоступно капитальное оборудование, конформное покрытие можно наносить аэрозольным баллончиком или ручным краскопультом. Это может быть трудоемко и может потребоваться маскирование. Кроме того, качество и однородность результата зависят от оператора, поэтому от платы к плате часто встречаются различия.
Автоматизированное распыление - Программируемые распылительные системы могут перемещать печатные платы по конвейеру под возвратно-поступательной распылительной головкой.
Выборочное покрытие – Автоматизированная распылительная система может быть программируемой, с роботизированным распылительным соплом, наносящим конформное покрытие на определенные участки печатной платы. Этот метод популярен для крупносерийного производства, поскольку он исключает трудоемкий процесс маскирования.
Окунание – Это популярный метод нанесения конформного покрытия для крупносерийного производства. Перед покрытием печатных плат обычно требуется маскирование. Окунание практично только при покрытии обеих сторон платы. Скорость погружения, скорость вытягивания, время погружения и вязкость определяют формирование конечной пленки.
Нанесение кистью - Нанесение кистью используется в основном для ремонта и переделки. Конформное покрытие наносится кистью на определенные участки платы, а не, как правило, на всю печатную плату. Хотя нанесение кистью является недорогим методом, оно требует больших трудозатрат и очень изменчиво, поэтому больше подходит для небольших партий производства.
Является ли конформное покрытие водонепроницаемым?
Как правило, конформные покрытия не являются водонепроницаемыми. Эти покрытия полупроницаемы, поэтому они не полностью герметизируют покрытую электронику и не делают ее абсолютно водонепроницаемой. Однако использование конформного покрытия может улучшить адгезию силиконовых заливочных компаундов и электронных компонентов, тем самым повышая уровень водонепроницаемости силиконовых заливочных компаундов. Конформное покрытие также может использоваться в качестве изолирующего слоя для предотвращения отравления силикона на основе платины.
Серьезные дефекты
1. Смачивание
Смачивание — это когда конформное покрытие не покрывает равномерно поверхность, на которую наносится. Смачивание обычно происходит из-за неионогенного загрязнения. Распространенными загрязнителями являются: флюс, смазка, масло или смазочно-охлаждающая жидкость. Решение — тщательно очистить подложку до полного удаления загрязняющих веществ. Выбирайте материалы с низким содержанием остатков для более эффективного контроля процесса.
2. Эффект апельсиновой корки
Эффект апельсиновой корки возникает, когда покрытие неравномерно и текстурировано, часто выглядит тусклым и очень похожим на кожуру апельсина. Эта проблема связана с техникой распыления — а именно, со слишком низким давлением распыления, что приводит к недостаточному распылению, или с использованием неправильного разбавителя.
3. Пузырящаяся поверхность (пузыри, точечные отверстия, пена)
Пузыри возникают, когда карманы воздуха попадают под слой конформного покрытия. Они часто возникают, когда покрытие не может выровняться и прилипнуть к подложке. Нанесение конформного покрытия кистью также может создавать пузыри на затвердевающей поверхности.
Слишком вязкие или слишком толстые покрытия являются основными причинами образования пузырей. Чтобы избежать воздушных пузырей, точечных отверстий и пены, избегайте толстых покрытий и вместо этого увеличивайте толщину пленки путем нанесения последовательных тонких слоев.
4. Отслоение
Отслоение происходит, когда конформное покрытие отслаивается от подложки. Это характеризуется потерей адгезии покрытия к подложке на определенном участке, что может привести к отслаиванию покрытия от поверхности. В большинстве случаев отслоение не наблюдается сразу и замечается только после того, как деталь начинает использоваться. Основная причина отслоения — загрязнение поверхности электронных компонентов, что приводит к снижению адгезии.
5. Растрескивание
Растрескивание происходит, когда гладкая поверхность покрытия разделяется на участки. Растрескивание может нарушить целостность пленки конформного покрытия, exposing a substrate or PCBA to potential contaminants. (Эта часть предложения осталась без перевода, так как она обрывается в оригинале)
Это обычно вызвано чрезмерной толщиной пленки или недостаточным временем между последующими слоями. При ускоренном отверждении нагревом слишком высокая температура влажной пленки также может привести к этому. Поскольку существует более высокий риск проникновения влаги, воды и мусора на уровень платы, растрескивание может привести к другим дефектам конформного покрытия.
6. Рыбьи глаза
Рыбьи глаза обычно вызываются загрязнением поверхности перед нанесением конформного покрытия. Масляные пятна или частицы силикона, осевшие на поверхности во время распыления конформного покрытия, создают небольшие кратерообразные отверстия, известные как рыбьи глаза. Обычно это загрязняющее вещество, такое как силиконовый загрязнитель. Если поверхность печатной платы была надлежащим образом очищена и обезжирена, образование рыбьих глаз, как правило, можно полностью предотвратить.