Захисні покриття збірок на друкованих платах

Тільки що вироблені і відмиті збірки на друкованих платах, як правило, добре функціонують з електричної точки зору, проте їх робочі характеристики швидко погіршуються внаслідок адсорбції атмосферної вологи, забруднення поверхні іонізованими матеріалами з повітря, електростатичного притягання пилу до поверхні, конденсації і інших процесів

Тільки що вироблені і відмиті збірки на друкованих платах, як правило, добре функціонують з електричної точки зору, проте їх робочі характеристики швидко погіршуються внаслідок адсорбції атмосферної вологи, забруднення поверхні іонізованими матеріалами з повітря, електростатичного притягання пилу до поверхні, конденсації і інших процесів. Щоб уникнути подібних проблем, на складання для більш вимогливих застосувань на заключному етапі виробництва найчастіше наносяться захисні покриття.

Захисні покриття зазвичай наносяться на друковані плати методом занурення або розпилення з типовою товщиною від 20 до 50 мкм, хоча традиційні силіконові та інші спеціалізовані покриття можуть наноситися з товщиною до 100 мкм. При малої програмі випуску і в дослідному виробництві покриття можуть просто наноситися пензлем. Запобігаючи забрудненню поверхні, вони допомагають попередити корозію провідників і паяних з'єднань, а також зменшити ріст дендритів між провідниками, що веде до довгострокового поліпшення робочих характеристик в результаті скорочення ерозії провідників і одночасної мінімізації виникнення коротких замикань. Застосування захисних покриттів особливо важливо для виробів, що розміщується в підкапотному просторі автомобілів, а також для виробів військової, аерокосмічної та промислової галузей, і особливо для тих виробів, які критично важливі з точки зору забезпечення безпеки.

Слід пам'ятати, що захисні покриття, проте, мають ряд обмежень. Будь-яке забруднення, присутнє на поверхні перед нанесенням захисного покриття, буде інкапсульоване і може викликати проблеми в довгостроковому періоді. Серед таких забруднень можна виділити відбитки пальців, залишки флюсів, вологу та інші атмосферні забруднення. Щоб забезпечити оптимальні робочі характеристики на тривалий термін, перед нанесенням захисних покриттів збірки повинні бути піддані відмиванню і просушені. Навіть при використанні т.зв. «Безотмивочних» флюсів відмивання збірок перед нанесенням покриттів зазвичай покращує робочі характеристики і збільшує надійність в довгостроковому періоді. Захисні покриття зазвичай не настільки ефективні в забезпеченні захисту виробів в умовах, які передбачають значні впливу рідкої води (на відміну від водяної пари), особливо, якщо вода містить іонізовані матеріали. При таких застосуваннях зазвичай потрібно захищати плату за допомогою заливки або герметизації - це практично без винятків забезпечить набагато більш високий рівень захисту, ніж той, який можуть надати захисні покриття. Заливка зазвичай більш дорога, ніж нанесення захисних покриттів, а також несе в собі значний недолік в тих випадках, коли необхідно враховувати вага виробу.

До ідеального захисного покриття пред'являються експлуатаційні вимоги, серед яких хороші електричні характеристики, низька проникність для вологи, хороша стійкість до впливу хімічних речовин і механічна міцність. Воно повинно мати гарну адгезію до базових матеріалів плат, паяльне резисту міді і припою, а також до ряду матеріалів, використовуваних в встановлюваних на плати компонентах. Для багатьох виробів важливі хороші теплові характеристики, а також збереження еластичності при низьких температурах з хорошим збереженням механічних властивостей при підвищених температурах. Серед типових випробувань, яким можуть піддаватися збірки з захисними покриттями, можна відзначити довгострокове випробування нагріванням у вологому середовищі, випробування на стійкість до впливу соляного туману, теплового удару і термоциклювання. Де це необхідно, також можуть виконуватися випробування на стійкість до впливу хімічних речовин і на займистість.

У тому, що стосується характеристик нанесення, ідеальне захисне покриття буде однокомпонентним (двокомпонентні системи вкрай незручні у використанні), буде мати тривалим часом життя в ванні, низькою температурою затвердіння або сушки, а також малим часом висихання. Можуть згадуватися різні часи висихання - час, через яке покриття стає липким при торканні, час наскрізного висихання, коли весь розчинник випарувався по всій товщині шару покриття, а також час затвердіння, коли матеріал стає повністю зшиті поперечними зв'язками. В'язкість матеріалу повинна легко регулюватися, щоб її можна було оптимізувати під вживане обладнання. При використанні матеріалів на основі розчинників високий вміст твердих речовин буде зводити до мінімуму випаровування розчинника і зменшить проблеми з охороною навколишнього середовища. Допоможе мінімізувати такі проблеми і обладнання, що допускає використання матеріалів із високою в'язкістю.

Одним з недоліків традиційних рідких захисних покриттів є те, що вони недостатньо добре покривають гострі піки і ребра компонентів - в таких областях покриття значно тонше або зовсім відсутній. Цей ефект має неформальне найменування «сповзання з ребер» і викликається дією сил поверхневого натягу. Безсумнівно, що слід уникати або підрізати піки припою - висновки компонентів, виготовлені з дроту круглого перетину, будуть покриватися краще в порівнянні з виготовленими штампуванням з плоского листа. Сповзання покриття з ребер можна мінімізувати, приділяючи особливу увагу в'язкості захисного покриття - кілька тонких шарів дадуть в результаті краще покриття гострого ребра, ніж спроба нанести один товстий шар. Компанія Електролюб розробила спеціальне захисне покриття з наповнювачем - матеріал DCRT, який призначений для нанесення з товщиною близько 100 мкм. Це дає поліпшене покриття гострих ребер в порівнянні з тим, що можна отримати від традиційних рідких покриттів-компаундов.

Захисні покриття з хімічної точки зору зазвичай поділяються на кілька розглянутих нижче типів.

Акрилові покриття, такі як матеріали HPA або APL від компанії Електролюб, практично без виключень складаються з термопластичного акрилового полімеру, розчиненого в суміші органічних розчинників. Так як таке покриття висихає за допомогою простого випаровування розчинника, поперечне зшивання матеріалу не проводиться. Це означає, що акрилові покриття можуть розм'якшуватися при високих температурах, а також можуть легко віддалятися з допомогою розчинника при необхідності ремонту збірки. Зазвичай в якості базового матеріалу застосовуються розчинники з низькою температурою кипіння, що веде до швидкого досягнення відсутності клейкості при торканні і малому часу наскрізного висихання. Час життя в ванні досить тривало, так як випарувався розчинник можна легко долити, підтримуючи тим самим бажану в'язкість. Розчинники горючі, і покриття цього типу знаходяться під тиском з боку постійно посилювати законодавство з охорони навколишнього середовища в питаннях, що стосуються викидів розчинника в атмосферу. Стійкість до дії вологи у покриттів цього типу знаходиться на хорошому рівні, проте стійкість до органічних розчинників порівняно невисока.

Епоксидні покриття зазвичай дуже тверді, часто непрозорі, і в загальному випадку демонструють чудову стійкість до впливів вологи і хімічних речовин. Вони зазвичай поставляються у вигляді двокомпонентних матеріалів, внаслідок чого значно менш зручні для споживача, ніж покриття інших типів. Характер цього типу покриття, який передбачає поперечне зшивання матеріалу, означає чудові механічні характеристики і зносостійкість, однак отверджене покриття практично неможливо видалити з плати і, відповідно, ремонт може стати великою проблемою.

Уретанові покриття демонструють властивості, схожі з характеристиками епоксидних покриттів, при навіть більш високої зносостійкості. Ще раз відзначимо гарну міцність і стійкість до дії розчинників, однак задіяне в цих покриттях поперечний зшивання ускладнює видалення покриття та ремонт плати.

Силікони охоплюють велике сімейство різних матеріалів, що володіють широким спектром властивостей і характеристик. Традиційні силіконові покриття можуть варіюватися від міцних зносостійких матеріалів до м'яких еластомерних покриттів, що викликають вкрай низькі рівні напруг в платах і їх компонентах. Отверждение може проводитися або з нагріванням, або холодним методом (затвердіння при кімнатній температурі, зазвичай за допомогою реакції з атмосферною вологою, викликає поперечне зшивання). Силіконові алкіди, такі як матеріал DCA від компанії Електролюб, міцні і реалізують хороший баланс механічних, електричних і хімічних властивостей - ступінь поперечного зшивання збільшена з допомогою теплового затвердіння з метою надання матеріалу максимальної стійкості до дії розчинників і хімічних речовин. Всі силіконові покриття в порівнянні з іншими типами покриттів відрізняються дуже хорошими робочими характеристиками при високих температурах.

Розроблено також і інші типи спеціалізованих покриттів. УФ-отверждаемие покриття можуть швидко закаліть в рамках технологічної лінії за допомогою впливу випромінювання УФ-ламп - ці покриття особливо добре підходять для великих обсягів виробництва збірок. Екрановані від УФ-випромінювання області під компонентами можуть закаліть повільно, викликаючи т.зв. ефект затінення, який можна звести до мінімуму, змінивши хімічний склад з метою впровадження процесу додаткового затвердіння під впливом тепла або вологи. У цих т.зв. системах подвійного затвердіння виконується швидке початкове УФ-затвердіння основної маси покриття з подальшим повільнішим додатковим отверждением в затінених областях. Хімічний склад УФ-отверждаются матеріалів обмежує до деяких меж робочі характеристики сценарий покриттів - зазвичай їх властивості не такі хороші, як у заслужених матеріалів на основі розчинників.

Захисні покриття на водній основі були розроблені у відповідь на зростаючий тиск з боку захисту навколишнього середовища, спрямоване проти використання органічних розчинників. Вони схильні до більш повільного висихання і т.зв. «Розтріскування мулу» при збільшенні площі покриття. Слід ще раз згадати, що хімічний склад цього типу покриттів може обмежити робочі характеристики остаточно отвержденного покриття.

Існує один дуже спеціалізований процес нанесення покриттів, повністю відмінний від усіх описаних вище - це паріленовий процес, розроблений компанією Union Carbide. Ді-п-ксілілен піддається піролізу при температурі близько 650 ° С в високовакуумної середовищі. Отриманий в результаті мономер полімеризується на всіх присутніх поверхнях в високовакуумної середовищі, створюючи дуже рівномірне покриття без проколів. Даний процес означає, що збірка, в складі якої присутні компоненти з гострими ребрами і піки припою, покривається дуже рівномірно - всі традиційні процеси із застосуванням рідких покриттів, як уже було згадано вище, призводять до суттєвого стоншування покриття на ребрах і піках через дії сил поверхневого натягу. Паріленовий процес також дуже ефективний з точки зору покриття нижньої сторони у компонентів збірки там, де є зазор між платою і компонентом. Проте, паріленовий процес, як очікується, буде значно дорожче в порівнянні з традиційними процесами нанесення покриттів. Можлива зміна хімічного складу, що приводить або до створення покриттів з поліпшеним пробивним напругою або ж, в якості альтернативи, до покриттів з підвищеною термостійкістю.

До захисних покриттів застосовується безліч різних стандартів. Найбільш важливими з них є стандарти МЕК 61086-1 / 2/3, IPC-CC-830 і UL 746E. Стандарт IPC-CC-830 вийшов з документа MIL-I-46058, який і замінив в даний час. Стандарт DEF-STAN 59-47 (Великобританія) більш не актуальний. Тут доречно обговорити деякі з найбільш важливих характеристик захисних покриттів - типові властивості, значення яких можна знайти в паспортах покриттів. Згадувані випробування взяті зі стандарту МЕК 61086, який встановлює три класи для захисних покриттів із дедалі вищими за жорсткістю критеріями приймання. Ці класи наступні: вироби загального призначення (Клас 1), вироби з високими вимогами до надійності (Клас 2) і аерокосмічні вироби (Клас 3).

Пробивна напруга - це напруга, при якому відбувається електричний пробій між паралельними провідниками, розташованими на стандартній відстані один від одного на випробувальному Y-подібному шаблоні. Опір ізоляції є опір між двома електродами на стандартному випробувальному шаблоні - електроди складаються з почергових гребінчастих шаблонів, де чергуються «зубці» гребінки підключені до позитивного або негативного електроду. Y-подібний і гребінчастий шаблон часто поєднуються на одній випробувальної платі (див. Рис. Вище). Випробування покриттів на еластичність виконуються за допомогою згинання мідного листа з покриттям навколо 3-мм або 6-мм оправлення і перевірки на будь-яке розтріскування покриття або утворення сітки волосяних тріщин в ньому. Випробування на плеснестойкость може виконуватися на скляній панелі з покриттям. Результати тестування горючості проводяться за допомогою покриття тестового зразка з матеріалу друкованої плати (зазвичай FR-4) з подальшим піддає його кінця дії стандартного полум'я. Існують встановлені критерії успішного проходження випробування з точки зору часу горіння і загасання полум'я; також вказується максимально допустима дистанція, пройдена вогнем.

Можуть також виконуватися і додаткові кліматичні випробування з використанням стандартної випробувальної плати з покриттям, що містить Y-образний і гребінчастий шаблони. Серед них - випробування на тепловий удар і термоціклірованіе в заданому діапазоні температур, після яких проводиться візуальна оцінка на предмет відсутності відлущування і відшарування покриття. Також проводиться випробування нагріванням у вологому середовищі, після якого поверхневий опір має перевищувати 109 Ом, також визначається і включається до звіту пробивна напруга. Для очищення підприємств Класу 2 проводиться випробування на вплив соляного туману, а для Класу 3 - випробування на вплив холоду, пониженого атмосферного тиску, а також випробування нагріванням у вологому середовищі.

У паспортах захисних покриттів можна знайти й інші електричні характеристики. Діелектрична міцність є напруга, при якому відбувається електричний пробій плівки покриття перпендикулярно до її площини. Також можуть зазначатися діелектрична проникність і тангенс кута втрат - низька діелектрична проникність матеріалу покриття може бути важлива для покриття попередньо налаштованих схем. Високе значення діелектричної проникності може викликати окремі небажані ємнісні ефекти між провідниками на поверхні, що розташовуються близько і паралельно один одному - це може змінити характеристики вже налаштованої схеми. Порівняльний індекс трекінгостійкості може стати наближеним показником того, наскільки легко відбудеться відмова захисного покриття в результаті трекінгу - зазвичай це обумовлено деструкцією поверхні покриття та освітою проводять вуглецевих доріжок під впливом високих напруг.

У висновку ми розглянемо методи і обладнання, пропоновані для нанесення захисних покриттів. Існує безліч постачальників обладнання для нанесення захисних покриттів зануренням - доступний широкий вибір як за цінами, так і за рівнем складності. У разі занурення важливо ретельно контролювати швидкість виймання вироби, так як вона визначає товщину покриття - чим менше ця швидкість, тим тонше буде результуюча покриття. Товщина покриття також визначається і іншими факторами, серед яких в'язкість, вміст твердих частинок і температура розчину покриття. Складання на друкованих платах зазвичай занурюються вертикально, однак більш складне обладнання може також мати можливість нахиляти плату щодо вертикалі на різних етапах процесу, щоб найкращим чином досягти необхідної товщини покриття. Зазвичай на платі присутній ряд областей - наприклад, роз'єми або інші місця електричного контакту - які не повинні покриватися. Якщо вони розташовуються нижче необхідного рівня занурення, то буде потрібно маскування плати за допомогою стрічки або відшаровуваної захисної маски - це дорога і витратна за часом операція.

В останні кілька років активно розвівається обладнання для нанесення покриттів розпіленням. Тепер можливо розпорошити покриття на плату тільки в необхідних областях, усуваючи тим самим необхідність в маскуванні. Розробки привели до появи методів нанесення плівкових покриттів і покриттів у вигляді закрученого струменя, що в результаті дало можливість працювати з розширеним діапазоном в'язкості і підвищило точність операції нанесення покриттів. Поєднання даного виду обладнання для нанесення покриттів з лінією УФ-затвердіння або ІК-печами дозволяє організувати високопродуктивну випуск складних збірок на друкованих платах.

Що принесе майбутнє для захисних покриттів? В даний час важко зіставити робочі характеристики заслужених покриттів на основі розчинників з більш новими технологіями. Ми передбачаємо посилення тиску в частині охорони навколишнього середовища, спрямоване проти випускання органічних розчинників в атмосферу з подальшим впливом на глобальне потепління, загальне забруднення навколишнього середовища і утворення смогу. [За запитом компанія Електролюб надає статтю, узагальнюючу вимоги новітньої Європейської директиви про викиди розчинників (European Solvent Emissions Directive).] Такий тиск змушує як удосконалювати заходи з уловлювання та відновленню парів розчинника, так і продовжувати розробки покриттів з УФ-затвердінням і покриттів на водній основі з тим, щоб поліпшити їх робочі характеристики і наблизити їх до властивостей традиційних матеріалів на основі розчинників. Ми також будемо спостерігати подальші кроки до розробки як покриттів з більш високим вмістом твердих частинок, так і, в кінцевому підсумку, що не містять розчинників покриттів.

Дж. Ф. Хамфрайз (JF Humphries)

Що принесе майбутнє для захисних покриттів?

Новости

Цена гидроизоляции крыши
Во-1-х, этот комплекс действий защищает сооружение от разрушительного воздействия осадков. Без гидроизоляции в строении возникают протечки (а гидроизолирующее покрытие держит воду даже при резких перепадах

Гидроизоляция пола в ванной
Процесс выполнения гидроизоляции Гидроизоляционный раствор следует наносить в 2 этапа: первый слой раствора следует нанести на пол, а через 4-6 часов второй . Как правило, выполняется она специальными

Гидроизоляционная пленка для кровли
Основные разновидности пленочных гидроизоляционных материалов Для защиты крыши от негативного воздействия влаги, могут применяться следующие виды материалов: Именно мембраны считаются оптимальным выбором

Гидроизоляция пола перед стяжкой
В повседневной жизни рано или поздно все сталкиваются с «несанкционированным» проникновением воды из или в помещения проживания. Мы топим, нас топят, или в своем доме на первом этаже появляются непредусмотренные

Гидроизоляционная пленка: Что это, какие бывают пленки, инструкция по монтажу, цены за рулон
Гидроизоляционная пленка – это материал, который используется для защиты здания от влаги, конденсата и атмосферных осадков. Позволяет существенно продлить эксплуатацию не только здания, но и его основных

Организация кровельного пирога - пароизоляция, утепление, гидроизоляция кровли
Принципиально увидеть, что, беря во внимание подобные тенденции, строй компании сразу строят новые дома с мансардой жилого плана, но и обладатели уже построенных особняков также хотят переоборудовать

Обмазочная гидроизоляция для бетона: виды, требование и применение
Задачей строительства является не просто построить здание, но и защитить поверхности от проникновения воды. Фундамент, подвал, полы, крыша всегда соприкасаются с водой. Защиты требуют не только места,

Пароизоляция и гидроизоляция: отличие и назначение
Каждому человеку хочется, чтобы условия проживания в доме были одинаково комфортны как в летний зной, так и в зимнюю стужу. Но что нужно, чтобы создать в доме благоприятную атмосферу? Конечно же, в условиях

Мастика гидроизоляционная: история появления, многообразие видов
Нет необходимости говорить, что гидроизоляция продлевает срок эксплуатации конструктивных элементов зданий и сооружений. Видов защиты от проникновения влаги большое количество. Нас же в этой статье

Гидроизоляция стен от фундамента: материалы, правила
Так как фундамент является основой всего дома, то особое внимание необходимо уделить его гидроизоляции. Она будет надежно защищать строение от попадания внутрь как грунтовых вод, так и поверхностных вод