Введение

Покрытие, используемое на печатных платах

Конформное покрытие – это защитное, воздухопроницаемое покрытие в виде тонкой полимерной пленки, наносимое на печатные платы (PCB). Обычно конформные покрытия наносятся толщиной 25–250 мкм на электронные схемы и обеспечивают защиту от влаги и других неблагоприятных условий. Нанесение покрытий может осуществляться различными способами, включая нанесение кистью, распыление, дозирование и окунание. В качестве конформных покрытий могут использоваться различные материалы, такие как акрилы, силиконы, уретаны и парилен. Каждый из них обладает своими характеристиками и применяется для различных целей. Многие компании, занимающиеся сборкой печатных плат, могут покрывать сборки слоем прозрачного конформного покрытия, которое является альтернативой заливке компаундом. Конформные покрытия используются для защиты электронных компонентов от воздействия факторов окружающей среды. В последнее время конформные покрытия также применяются для снижения образования «усов» и предотвращения утечки тока между близко расположенными компонентами. Конформные покрытия позволяют влаге, скопившейся внутри электронных плат, испаряться, сохраняя при этом защиту от загрязнений. Эти покрытия не являются герметиками, и длительное воздействие паров может привести к проникновению и деградации материала. Существует четыре основных класса конформных покрытий: акриловые, уретановые, силиконовые и лаковые. Все они обеспечивают возможность уменьшения расстояния между проводниками.

Приложения

Точное аналоговое оборудование может терять точность, если изоляционные поверхности загрязняются ионными веществами, такими как остатки отпечатков пальцев, которые могут становиться слабопроводящими при повышенной влажности. Подходящее покрытие способно снизить влияние механических напряжений и вибраций на схему и её работоспособность в экстремальных температурах. Например, в процессе сборки чипа на плату кремниевая матрица монтируется на плату с помощью клея или пайки, а затем электрически соединяется методом вывода проволоки, обычно золотой или алюминиевой проволокой диаметром 25,4 мкм. Чип и проволока хрупкие, поэтому они герметизируются модификацией конформного покрытия, называемой "блоб-топ". Это предотвращает случайные повреждения проводов или чипа при контакте. Другое применение конформного покрытия – повышение рабочего напряжения плотной схемы. Изоляционное покрытие выдерживает более сильное электрическое поле, чем воздух, особенно на больших высотах. За исключением парилена, большинство органических покрытий легко проницаемы для молекул воды. Покрытие обеспечивает работоспособность электроники, прежде всего, предотвращая попадание в узлы схемы загрязняющих веществ, способных к ионизации, таких как соли, и их взаимодействие с водой с образованием микроскопически тонкой электролитной пленки. Покрытие будет более эффективным, если предварительно удалить все поверхностные загрязнения с помощью воспроизводимого промышленного процесса, например, паровой очистки или полуводной мойки. Дефекты в виде проколов могут привести к контакту с узлами схемы и образованию нежелательных проводящих путей.

Методы

Покрытие может быть нанесено кистью, распылением, окунанием или выборочным нанесением роботами. Почти все современные конформные покрытия содержат флуоресцентный краситель для облегчения контроля качества покрытия.

Покрытие щеткой

Нанесение кистью заключается в покрытии материала на основу и подходит для небольших объемов производства. Покрытие склонно к появлению различных дефектов, таких как пузыри. Также такое покрытие обычно получается более толстым.

Покрытие для распыления

Это покрытие можно наносить с помощью аэрозольного баллончика или в покрасочной камере с использованием краскопульта, и оно подходит для мелко- и среднесерийного производства. Нанесение покрытия может быть ограничено из-за трехмерных эффектов. Требования к маскированию менее строгие. Этот метод можно использовать в покрасочных камерах для производства среднего масштаба. Метод эффективен для больших объемов, при условии, что печатные платы разработаны с учетом этого метода. В процессе селективного покрытия существуют ограничения, такие как капиллярный эффект вокруг низкопрофильных разъемов, который может привести к случайному впитыванию покрытия. Качество процесса нанесения покрытия методом погружения, бортиком и заливки, а также нераспыляемых технологий, можно улучшить путем нанесения и последующего создания вакуума, пока сборка находится в жидкой смоле. Это обеспечивает проникновение жидкой смолы во все полости. Различия в методах нанесения можно увидеть в сравнительной презентации.

Конформальные покрытия на основе растворителей и воды

Для стандартных акриловых красок на основе растворителей нормальным процессом является сушка на воздухе (формирование пленки), если не требуется высокая скорость. В этом случае можно использовать термообработку в периодических или непрерывных печах с конвейерами, применяя стандартные режимы отверждения.

Ультрафиолетовое покрытие

Ультрафиолетовое отверждение конформных покрытий приобретает все большее значение для производителей, выпускающих продукцию большими объемами, в таких отраслях, как автомобильная промышленность и потребительская электроника. Конформные покрытия, отверждаемые УФ-излучением, обладают устойчивостью к термическим циклам.

Выдерживание влагой

Влажность в атмосфере отверждает смолу и образует полимер. С досками работают от нескольких минут до часа, но для достижения окончательных характеристик требуется несколько дней.

Толщина и измерения

Материал покрытия (после отверждения) должен иметь толщину при использовании акриловой, эпоксидной или уретановой смолы. Для силиконовой смолы рекомендуемая толщина покрытия по стандартам IPC составляет . Существует несколько методов измерения толщины покрытия, которые делятся на две категории: измерение толщины влажного и сухого покрытия.

Измерение влажного пленочного конформного покрытия

Измерения толщины влажной пленки используются для конформных покрытий, где толщину сухой пленки можно измерить только разрушающим способом или при чрезмерном нанесении конформного покрытия. Толщиномеры для влажной пленки наносятся на влажное конформное покрытие; зубья указывают толщину покрытия.

Измерение толщины конформного покрытия сухой пленки

Альтернативой измерению толщины влажной пленки является использование вихревых токов. Система работает путем установки измерительной головки на поверхность конформного покрытия. Измерение обеспечивает воспроизводимый результат для определения толщины. Контрольные образцы могут быть сохранены в качестве физической документации. При наличии жидкой воды возможно образование прокола в покрытии. Наиболее распространенными стандартами для конформных покрытий являются IPC A 610 и IPC CC 830. Эти стандарты содержат указания на хорошее и плохое покрытие, а также описывают различные механизмы разрушения, такие как отслоение и эффект "апельсиновой корки". Другой тип покрытия, называемый парилен, наносится методом вакуумного осаждения при комнатной температуре. Пленочные покрытия толщиной от 0,100 до 76 мкм могут быть нанесены за одну операцию. Толщина покрытия равномерна даже на неровных поверхностях. Желаемые контактные точки, такие как контакты аккумуляторов или разъемы, должны быть закрыты герметичной маской, чтобы предотвратить нанесение парилена на контакты. Нанесение парилена – это периодический процесс, который не подходит для крупносерийного производства.