Конформное покрытие

Конформное покрытие — защитное, воздухопроницаемое покрытие из тонкой полимерной пленки, наносимое на печатные платы (PCB). Конформные покрытия обычно наносятся толщиной 25–250 мкм. ^[1] к электронным схемам и защищать от влаги и других суровых условий.

Покрытия можно наносить разными способами, в том числе кистью, распылением, распылением и погружением . Многие материалы могут использоваться в качестве конформных покрытий в зависимости от потребностей производителя, например акрил , силиконы , уретаны и парилен . Многие фирмы, занимающиеся сборкой печатных плат, покрывают сборки слоем прозрачного конформного покрытия, которое используется в качестве альтернативы заливке в герметик .

Конформные покрытия используются для защиты электронных компонентов от возможного воздействия окружающей среды, где они позволяют влаге выходить, но защищают от загрязнения. стали использовать конформные покрытия В последнее время для уменьшения образования усов . ^[2] а также может предотвратить утечку тока между близко расположенными компонентами.

Приложения

Точность прецизионных аналоговых схем может снизиться, если изолирующие поверхности загрязнятся ионными веществами, такими как остатки отпечатков пальцев, которые могут стать слегка проводящими в присутствии повышенной влажности. Правильно выбранный материал покрытия может снизить воздействие механических напряжений и вибраций на схему и снизить ее способность работать при экстремальных температурах.

Например, в процессе сборки микросхемы на плате кремниевый кристалл монтируется на плату с помощью клея или пайки , а затем электрически соединяется с помощью проволочного соединения диаметром 25,4 мкм , обычно с помощью золотой или алюминиевой проволоки . Чип и провод хрупкие, поэтому они заключены в разновидность конформного покрытия, называемую верхушкой капли . Это предотвращает случайный контакт и повреждение проводов или чипа. Другое применение конформного покрытия ^[3] заключается в увеличении номинального напряжения узла плотной схемы. Изоляционное покрытие может выдерживать более сильное электрическое поле , чем воздух, особенно на больших высотах.

За исключением парилена , большинство органических покрытий легко проникают в молекулы воды. Покрытие сохраняет работоспособность электроники, прежде всего, предотвращая попадание ионизирующихся загрязнений, таких как соли, в узлы схемы и их соединение с водой с образованием микроскопически тонкой пленки электролита . Покрытие будет более эффективным, если сначала удалить все поверхностные загрязнения с помощью высокоповторяемого промышленного процесса, такого как обезжиривание паром или полуводная промывка . Отверстия будут контактировать с узлами схемы и образовывать нежелательные проводящие пути.

Методы

Материал покрытия можно наносить кистью, распылением, окунанием или выборочно с помощью роботов. Почти все современные конформные покрытия содержат флуоресцентный краситель, помогающий контролировать покрытие паром. ^[4]

Нанесение кистью

Нанесение кистью происходит путем нанесения материала на доску и подходит для нанесения в небольших объемах. Покрытие толще и имеет тенденцию иметь множество дефектов, таких как пузыри. ^[5]

Нанесение покрытия распылением

Напыление может быть выполнено с помощью распылителя аэрозоля или распылителя и подходит для обработки в небольших и средних объемах. Нанесение покрытия может быть ограничено из-за 3D-эффектов. Требования к маскировке имеют меньшую проникающую способность. Этот метод можно применять в покрасочных камерах среднего производства. ^[5]

Конформное покрытие погружением

Окунание — процесс с высокой повторяемостью. Если печатная плата (PCB) спроектирована правильно, это может быть техника самого большого объема. Покрытие проникает повсюду, в том числе под устройства. Поэтому многие печатные платы из-за своей конструкции непригодны для погружения.

Проблема тонкого покрытия наконечника, когда материал оседает вокруг острых кромок, может стать проблемой, особенно в конденсирующейся атмосфере. Этот эффект покрытия кончиков можно устранить либо двойным погружением печатной платы, либо использованием нескольких тонких слоев распыленного напыления.

Селективное машинное покрытие

При селективном машинном нанесении покрытия используются игла и распылитель, нераспылитель или технология ультразвукового клапана, который может перемещаться над печатной платой и распылять материал покрытия в выбранных областях. Скорость потока и вязкость материала программируются в компьютерной системе, управляющей аппликатором таким образом, чтобы поддерживать желаемую толщину покрытия. Этот метод эффективен для больших объемов при условии, что печатные платы предназначены для этого метода. В процессе выбора покрытия существуют ограничения, такие как капиллярные эффекты вокруг низкопрофильных разъемов, которые случайно всасывают покрытие.

Качество процесса нанесения покрытия погружением или заливкой, а также технологии безатомного распыления можно улучшить, применяя и затем сбрасывая вакуум, пока узел погружен в жидкую смолу. Это заставляет жидкую смолу проникать во все щели.

Конформные покрытия на основе растворителей и воды

Для стандартных акриловых красок на основе растворителей сушка на воздухе (образование пленки) является обычным процессом, за исключением случаев, когда важна скорость. термическое отверждение , используя печи периодического действия или поточные печи с конвейерами и используя типичные профили отверждения. Затем можно использовать ^[6]

УФ конформные покрытия

Линейный УФ-конвейер для отверждения конформных покрытий

УФ-отверждение конформных покрытий становится важным для крупных пользователей в таких областях, как автомобилестроение и бытовая электроника. ^[7]

Конформные покрытия, отверждаемые УФ-излучением, устойчивы к термоциклированию.

Влажное отверждение

При отверждении влагой нанесенное смоляное покрытие реагирует на влагу в атмосфере и полимеризуется под воздействием влаги, создавая гомогенизированное покрытие. Процесс отверждения может занять до нескольких дней. ^[8]

Толщина и измерение

Материал покрытия (после отверждения ) должен иметь толщину 30–130 мкм (0,0012–0,0051 дюйма) при использовании акриловой смолы, эпоксидной смолы или уретановой смолы. Для силиконовой смолы толщина покрытия, рекомендуемая стандартами IPC, составляет 50–210 мкм (0,0020–0,0083 дюйма).

Существует несколько методов измерения толщины покрытия, и они делятся на две категории: влажная пленка и сухая пленка.

Измерение конформного покрытия с мокрой пленкой

Измерения влажной пленки предназначены для конформных покрытий, где толщину сухой пленки можно измерить только разрушающим способом или путем чрезмерного нанесения конформного покрытия. Калибры мокрой пленки наносятся на мокрое конформное покрытие; зубцы указывают толщину покрытия.

Измерение толщины конформного покрытия сухой пленки

Альтернативой измерению влажной пленки является использование вихревых токов. Система работает путем размещения испытательной головки на поверхности конформного покрытия. Измерение обеспечивает повторяемый результат измерения толщины.

Тестовые купоны можно заархивировать как физическую запись.

При наличии жидкой воды в покрытии могут образовываться микроотверстия. Это считается дефектом и может быть устранено с помощью соответствующих мер и обучения. Эти методы эффективно «заполняют» или «приспосабливают» компоненты, полностью закрывая их. ^{[ нужна ссылка ]}

Инспекция

Традиционно контроль защитного покрытия проводился вручную. Инспектор обычно осматривает каждую печатную плату под длинноволновой УФ-лампой высокой интенсивности. Инспектор проверяет соответствие стандартам. (AOI) конформных покрытий В последних разработках в области автоматизированного оптического контроля начали использоваться автоматизированные системы контроля, которые могут быть основаны на камерах или сканерах.

Выбор

Неправильный выбор может повлиять на долгосрочную надежность печатной платы, а также вызвать проблемы с обработкой и затратами. ^[9]

Самый распространенный ^{[ нужна ссылка ]} стандарты защитного покрытия – IPC A-610. ^[10] и IPC-CC-830. ^[11] В этих стандартах перечислены признаки хорошего и плохого покрытия, а также описаны различные механизмы отказа, такие как обезвоживание .

Другой тип покрытия, называемый париленом , наносится методом вакуумного осаждения при температуре окружающей среды. Пленочные покрытия толщиной от 0,100 до 76 мкм можно наносить за одну операцию. Толщина покрытия одинакова даже на неровных поверхностях. Желаемые точки контакта, такие как контакты или разъемы аккумулятора , должны быть закрыты воздухонепроницаемой маской, чтобы предотвратить попадание парилена на контакты. Нанесение перилена — это периодический процесс, который не поддается обработке в больших объемах.

Химия покрытий

Различные материалы обладают уникальными свойствами, которые делают их пригодными для различных применений. Ниже приведено сравнение свойств различных химических составов конформных покрытий.

Материал	Характеристики
Акрил	Легкость переделки Простой процесс сушки Хорошая влагостойкость Высокий уровень флуоресценции Простота регулировки вязкости
Эпоксидная смола	Подходит для температуры около 150 °C (302 °F). Более твердый твердость, стойкость к истиранию КТР ближе к эпоксидной подложке печатной платы Более высокая Tg (стеклование) Хорошие диэлектрические свойства
Полиуретан	Хорошие диэлектрические свойства Хорошая влагостойкость Устойчивость к растворителям Меньший потенциал реверсии Устойчивость к истиранию
Силикон	Стабилен в широком диапазоне температур (обычно от –40 до 200 °C; от –40 до 392 °F). Гибкий, обеспечивает амортизацию и защиту от ударов. Хорошая влагостойкость Высокая диэлектрическая прочность Низкая поверхностная энергия для лучшего смачивания
Поли-пара-ксилилен (парилен)	Отличная однородность независимо от геометрии детали. Химическая инертность Минимальная добавленная масса и низкий уровень газовыделения Процесс с низким воздействием на окружающую среду Низкая диэлектрическая проницаемость
Аморфный фторполимер	Низкая диэлектрическая проницаемость Высокая температура стеклования Низкая поверхностная энергия Низкое водопоглощение Устойчивость к растворителям

Ссылки

^ «Что такое конформное покрытие?» . www. Электролит.com . Архивировано из оригинала 12 июня 2015 года . Проверено 11 июня 2015 г.
^ Людмила Панащенко. «Металлические покрытия, устойчивые к образованию висков» (PDF) . НЭПП НАСА . Проверено 23 октября 2013 г.
^ «Журнал СМТ007 - СМТ-Май2018» . iconnect007.uberflip.com . Проверено 5 сентября 2018 г.
^ «Как нанести конформное покрытие?» . www.electrolube.com .
^ Jump up to: ^а ^б «Нанесение конформного покрытия» . www.electrolube.com . Проверено 11 июня 2015 г.
^ «Методы отверждения конформных покрытий» . www.electrolube.com .
^ «Методы отверждения конформных покрытий» . www.electrolube.com .
^ Комин, Дж. (август 1998 г.). «Влажная отверждение клеев и герметиков» . Международный журнал адгезии и клеев . 18 (4): 247–253. дои : 10.1016/s0143-7496(97)00031-6 . ISSN 0143-7496 . Проверено 12 июля 2024 г.
^ «Выбор и лучшая практика» . www.electrolube.com . Электролюб. Архивировано из оригинала 24 октября 2017 года . Проверено 11 июня 2015 г.
^ «Приемлемость электронных сборок» (PDF) . Проверено 27 августа 2010 г.
^ «Квалификация и характеристики электроизоляционного состава для печатных монтажных узлов» (PDF) . Проверено 26 июля 2010 г.

[What_is_Conformal_Coating?-1] «Что такое конформное покрытие?» . www. Электролит.com . Архивировано из оригинала 12 июня 2015 года . Проверено 11 июня 2015 г.

[2] Людмила Панащенко. «Металлические покрытия, устойчивые к образованию висков» (PDF) . НЭПП НАСА . Проверено 23 октября 2013 г.

[3] «Журнал СМТ007 - СМТ-Май2018» . iconnect007.uberflip.com . Проверено 5 сентября 2018 г.

[Conformal_Coating_Application-4] «Как нанести конформное покрытие?» . www.electrolube.com .

[Electrolube2-5] Jump up to: ^а ^б «Нанесение конформного покрытия» . www.electrolube.com . Проверено 11 июня 2015 г.

[6] «Методы отверждения конформных покрытий» . www.electrolube.com .

[7] «Методы отверждения конформных покрытий» . www.electrolube.com .

[8] Комин, Дж. (август 1998 г.). «Влажная отверждение клеев и герметиков» . Международный журнал адгезии и клеев . 18 (4): 247–253. дои : 10.1016/s0143-7496(97)00031-6 . ISSN 0143-7496 . Проверено 12 июля 2024 г.

[Electrolube-9] «Выбор и лучшая практика» . www.electrolube.com . Электролюб. Архивировано из оригинала 24 октября 2017 года . Проверено 11 июня 2015 г.

[10] «Приемлемость электронных сборок» (PDF) . Проверено 27 августа 2010 г.

[11] «Квалификация и характеристики электроизоляционного состава для печатных монтажных узлов» (PDF) . Проверено 26 июля 2010 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]