Процесс конформного покрытия на печатных платах

В производстве и сборке печатных плат долговременная надежность часто зависит от условий эксплуатации. Влага, пыль, химические вещества и температурные колебания могут влиять на паяные соединения, выводы компонентов и открытые проводники на печатной плате. Когда изделию требуется дополнительная защита от воздействия окружающей среды, часто используется конформное покрытие в качестве финишной обработки.

Компания Highleap Electronics — производитель электроники, предлагающий услуги по изготовлению и сборке печатных плат для прототипов и серийного производства. В зависимости от требований к конструкции и применению, процесс сборки может включать поверхностный монтаж (SMT) , монтаж в отверстия, контроль качества и функциональное тестирование. В условиях эксплуатации, связанных с влажностью, загрязнением или коррозионным воздействием, в качестве части процесса финишной обработки печатных плат может быть рассмотрено нанесение защитного покрытия.

Что такое конформное покрытие?

Защитное покрытие представляет собой тонкую полимерную пленку, наносимую на печатную плату для уменьшения повреждений от влаги, коррозионных веществ, химикатов, пыли и других факторов окружающей среды. Покрытие «прилегает» к поверхности платы и геометрии компонентов, создавая барьер и сохраняя при этом электрическую изоляцию там, где это необходимо.

Защитное покрытие изначально было разработано для высоконадежной электроники, используемой в суровых или критически важных условиях. Сегодня оно применяется во многих отраслях промышленности, где условия эксплуатации включают влажность, риск загрязнения или воздействие коррозионных сред.

Стандарты для конформных покрытий

Конформные покрытия обычно оцениваются в соответствии с отраслевыми стандартами, определяющими критерии контроля и ожидаемые характеристики, такие как покрытие, толщина, адгезия и электрические характеристики. В производстве электроники обычно используются стандарты IPC-A-610 и IPC-CC-830. На практике требования к покрытию также определяются условиями эксплуатации, целевыми показателями надежности и спецификациями заказчика.

Материал для конформных покрытий

Выбор материала для защитного покрытия зависит от таких факторов, как диапазон рабочих температур, воздействие химических веществ, диэлектрические характеристики, необходимость доработки и требуемая механическая прочность. Обычно используются несколько материалов, каждый из которых обладает своими отличительными свойствами и типичными областями применения.

Акрил

Акриловые покрытия часто выбирают из-за простоты нанесения и быстрого высыхания. Они обеспечивают практичную влагостойкость и электроизоляцию, и часто используются в бытовой электронике и промышленных изделиях общего назначения, где важна возможность повторной обработки.

силиконовый

Силиконовые покрытия известны своей гибкостью и высокой термостойкостью. Они выдерживают термические циклы и экстремальные температуры, поэтому часто используются в сложных условиях, например, в автомобильной и аэрокосмической электронике.

• Низкий коэффициент рассеяния, подходит для схем с высоким импедансом.
• Широкий диапазон рабочих температур (обычно указывается диапазон от -55°C до 200°C в зависимости от состава).
• Высокая устойчивость к УФ-излучению, термическим воздействиям, влажности, сырости и солевому туману.
• Выдерживает вибрационные нагрузки, хотя износостойкость может быть ограничена.
• Часто используется для узлов, работающих в условиях высокой влажности.
• Часто используется в качестве справочного материала наряду с IPC-CC-830 и (устаревшим) MIL-I-46058C в зависимости от требований проекта.

Уретан

Полиуретановые конформные покрытия ценятся за долговечность и химическую стойкость. Они обеспечивают надежную защиту от истирания и растворителей, что делает их распространенными в промышленном оборудовании и некоторых областях применения, требующих повышенной прочности.

Parylene

Парилен наносится методом парофазного осаждения и образует тонкую, однородную, устойчивую к образованию микропор пленку. Он обеспечивает надежную защиту от влаги и химических веществ и часто используется там, где критически важно равномерное покрытие, например, в некоторых медицинских приборах и высоконадежной электронике.

эпоксидная смола

Эпоксидные покрытия обеспечивают надежную механическую защиту и прочную адгезию. Обычно их выбирают для применений, требующих более прочного и долговечного защитного слоя с хорошей устойчивостью к растворителям и диэлектрическими свойствами.

полиуретан

Полиуретановые покрытия обеспечивают баланс между гибкостью и защитой и часто используются, когда требуется влагостойкость и устойчивость к УФ-излучению, например, в условиях эксплуатации на открытом воздухе или в условиях частичного воздействия внешних факторов.

Как нанести конформное покрытие

• Ручное распыление: при этом методе наши опытные специалисты используют ручные распылители или аэрозольные баллончики для нанесения покрытия. Обычно мы используем этот метод для мелкосерийного производства или прототипов. Преимущество заключается в том, что это практический процесс, обеспечивающий единообразие и качество на каждой доске, к которой он применяется.
• Автоматическое распыление. Для больших объемов производства мы используем автоматизированные системы распыления или программируемое оборудование. Эти системы интегрированы в конвейерную линию и оснащены распылительными головками, которые точно наносят покрытие на каждую печатную плату по мере ее движения по линии.
• Погружение: этот метод предполагает погружение компонента горизонтально, вертикально или под углом для достижения полного покрытия. Процесс погружения может быть автоматизированным или ручным, в зависимости от конкретных требований, гарантируя равномерное покрытие по всей поверхности.

Внимание во время нанесения конформного покрытия

Выполнение процесса нанесения защитного покрытия требует пристального внимания к деталям:

• Подготовка поверхности: Тщательно очистите и осмотрите печатную плату на предмет отсутствия загрязнений или дефектов.
• Маскирование. Некоторые компоненты, разъемы или области могут не требовать покрытия. Правильная маскировка предотвращает перекрытие.
• Нанесение покрытия: выберите подходящий метод (распыление, окунание, кисть) и обеспечьте равномерное покрытие нужной толщины.
• Отверждение: Правильное отверждение (высыхание) материала покрытия жизненно важно для адгезии и эксплуатационных характеристик.
• Проверка и тестирование. Тщательная проверка и тестирование, включая электрические испытания, проверьте целостность покрытия.

Маскирование для селективного конформного покрытия печатных плат

При сборке печатных плат часто используется конформное покрытие для защиты печатной платы (PCBA) в условиях повышенной влажности, загрязнения или воздействия коррозионных сред, которые могут повлиять на надежность. В то же время многие печатные платы включают в себя зоны, куда покрытие не должно наноситься во избежание электрических, механических или термических проблем. Маскирование является стандартным методом, используемым для того, чтобы эти зоны оставались свободными от покрытия и позволяли наносить выборочное конформное покрытие.

Маскирование — это процесс временного закрытия определенных областей печатной платы перед нанесением покрытия. Типичные методы маскирования используют ленты, точки, колпачки/заглушки или отслаивающиеся/жидкие маскирующие составы, чтобы предотвратить попадание покрытия на определенные компоненты или интерфейсы. Правильное маскирование помогает сохранить требуемую функциональность, обеспечивая при этом защитное покрытие там, где это необходимо.

Почему ношение масок важно

Защитное покрытие может препятствовать контакту, сопряжению, доступу для измерений или передаче тепла, если нанесено не в том месте. К распространенным областям, которые обычно остаются без покрытия, относятся:

• Соединители и краевые контактыКонтактные поверхности должны оставаться чистыми для обеспечения надежного сопряжения и низкого контактного сопротивления.
• Контрольные точки и тестовые площадкиДля проведения электрических измерений, ИКТ-исследований и поиска неисправностей необходимы открытые контактные площадки.
• Штифты, запрессованные в корпус, и зоны механического контактаПокрытие может повлиять на механическую посадку или контактные характеристики.
• Тепловые интерфейсыДля обеспечения эффективного отвода тепла может потребоваться зона, исключающая доступ к тепловыделяющим компонентам и зонам контакта радиатора и термопрокладки.

Распространенные маскирующие материалы

Выбор маскирующего материала зависит от геометрии, требуемой точности, типа покрытия и метода производства. К распространенным вариантам относятся:

• Малярные ленты и точкиПодходит для ровных участков и четко обозначенных зон, запрещенных для прохода; широко используется как на ручных, так и на автоматизированных линиях.
• Колпачки, защитные колпачки и заглушки для маскировочных материалов.Используется для разъемов, штырьков, клемм и сквозных отверстий, которые должны оставаться свободными от покрытия.
• Снимаемые или жидкие маскирующие составыНаносится на сложные формы или участки с высокой плотностью, где использование ленты нецелесообразно; удаляется после высыхания.

Типичный рабочий процесс маскирования

1. Определите зоны, куда вход воспрещен.Требования определяются в ходе анализа проекта или на этапе предпроизводства на основе чертежей, спецификаций и условий конечного использования.
2. Нанесите маскировкуДля полного закрытия запрещенных зон и предотвращения попадания покрытия используются ленты/заглушки/жидкостные маски.
3. Нанесите защитное покрытие.Покрытие наносится распылением, погружением или кистью в зависимости от выбранного метода.
4. Отвердить и проверитьПосле отвердевания плата проверяется на покрытие, толщину и наличие просачивания покрытия в замаскированные зоны.
5. Снимите маскировку и перепроверьте.: Маскирующие материалы удаляются, и проверяется чистота и работоспособность критически важных участков (разъемов/тестовых площадок).

Основные преимущества правильного ношения масок

• Поддерживает функциональные интерфейсы.: Обеспечивает сохранение работоспособности контактных точек, сопрягаемых поверхностей и измерительных площадок.
• Снижает риск доработки.: Предотвращает отказы покрытия, вызванные засорением разъемов, загрязнением контактных площадок или непреднамеренным повреждением изоляции.
• Обеспечивает стабильное качество покрытия.: Способствует достижению контролируемого, воспроизводимого избирательного покрытия в соответствии с заданными требованиями.

Маскирование — это практичный шаг, позволяющий наносить выборочное конформное покрытие, сохраняя при этом критически важные электрические, механические и тепловые характеристики печатной платы. Требования к маскированию обычно документируются на чертежах или в производственных инструкциях, чтобы производство могло последовательно наносить и проверять зоны, которые нельзя использовать.

Защитное покрытие для печатных плат: заключительные замечания.

Защитное покрытие — широко используемый метод защиты печатных плат (PCBA) в тех случаях, когда электронные компоненты должны работать в условиях повышенной влажности, пыли, воздействия химических веществ или коррозии. Выбор покрытия обычно основывается на заданных условиях эксплуатации и требованиях к надежности; к распространенным материалам относятся акрил, силикон, уретан, эпоксидная смола, полиуретан и парилен.

В проектах по производству и сборке печатных плат конформное покрытие обычно выполняется в качестве этапа, указанного заказчиком. Область нанесения покрытия и зоны, не подлежащие покрытию, определяются в чертежах или спецификациях, после чего следует отверждение и проверка для подтверждения покрытия, качества изготовления и того, что функциональные интерфейсы (такие как разъемы и тестовые площадки) остаются свободными от покрытия.