PCB設計保形涂層工藝

2020-11-06

長(cháng)時(shí)間使用后，無(wú)論大小的電子組件都容易磨損。消費者期望電子產(chǎn)品能夠長(cháng)期使用，因此制造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出保護其組件免受損壞并保持其長(cháng)時(shí)間功能的方法。這些方法之一稱(chēng)為保形涂層。此過(guò)程可保護PCB免受機械和化學(xué)損害，并以多種方式延長(cháng)其壽命和可靠性。

什么是保形涂層？

保形涂層是一種特殊的聚合物膜，可保護組件和PCB板免受機械或化學(xué)損害。它對于保護航空航天組件不受極端條件的影響至關(guān)重要，最初是為關(guān)鍵任務(wù)應用開(kāi)發(fā)的。在現代數字時(shí)代，保形涂層工藝已在許多應用中變得司空見(jiàn)慣，包括移動(dòng)設備之類(lèi)的普通大眾使用的涂層。 

保形涂料通常是與水或各種溶劑混合的樹(shù)脂形式，可以以多種方式施加。純粹基于樹(shù)脂的保形涂料是半透性的，但是與其他物質(zhì)（例如環(huán)氧樹(shù)脂）結合的涂料是防水且不透性的。通常，用于電子元件的保形涂層是半滲透性的。具有保形涂層的電子產(chǎn)品可以輕松維修，而無(wú)需花費任何麻煩來(lái)修補涂層。

大多數基于樹(shù)脂的保形涂料均由三種不同的樹(shù)脂類(lèi)型之一制成：丙烯酸，硅樹(shù)脂或（聚）氨基甲酸酯。每種樹(shù)脂在惡劣的環(huán)境下都有特定的強度。例如，丙烯酸樹(shù)脂具有高介電強度，而硅樹(shù)脂則耐鹽霧。聚氨酯具有耐磨性，耐濕性和耐化學(xué)性。取決于它們的強度，每種保形涂料類(lèi)型都必須經(jīng)過(guò)特定的工藝才能去除。用溶劑可以比較容易地除去丙烯酸涂料，但是有機硅和聚氨酯涂料則需要特殊的溶劑，超聲波浴中的攪拌以及較長(cháng)的浸泡時(shí)間。

還有一種涂層叫非保形涂層。這些涂層的制作方法與保形涂層類(lèi)似，但它們的貼合性不如電子部件的表面特征，因此得名。它們也往往比保形涂層厚，從而使維修更加困難。

保形涂層工藝的基本準備

保形涂層只有在組件清潔且無(wú)物理缺陷的情況下才能很好地起作用。組件表面上不得有任何雜質(zhì)，包括灰塵，碎屑或濕氣，并且涂層本身必須均勻。由于臟污或有缺陷的組件而導致的涂層不均勻會(huì )導致故障（包括腐蝕，短路和物理?yè)p壞），有很多不同的方法。木板和涂層相遇處的涂層中可能會(huì )出現裂紋，這種缺陷稱(chēng)為起泡。 

準備不好的木板還會(huì )導致許多其他粘合問(wèn)題，包括變色或表面不均勻。一個(gè)具有令人難忘的名字的粘合問(wèn)題是“魚(yú)眼”，當涂層表面不均勻地流過(guò)整個(gè)涂層時(shí)，當涂層表面上幾乎沒(méi)有形成凹陷時(shí)，就會(huì )發(fā)生這種現象。

需要許多保形涂料以滿(mǎn)足嚴格的國際標準，因此創(chuàng )建符合這些標準的保形涂層工藝至關(guān)重要。保形涂料的主要標準是IPC-CC-830C，它包含保形涂料每種變體的部分以及對各種環(huán)境問(wèn)題的特別關(guān)注。這些問(wèn)題包括水，真菌和易燃性。該標準還包括電氣外觀(guān)和功能的準則，以及制造電子產(chǎn)品時(shí)使用不同材料和工藝的準則。該標準的最新更新于2019年1月，并定期更新以反映電子行業(yè)的需求。對于專(zhuān)門(mén)的用例，還存在其他國際標準，包括電子組件和焊接電子器件。

通過(guò)掩膜改善保形涂層

當在組件上放置保形涂層時(shí)，最好在某些區域保持未涂層。這些區域可以包括連接器，孔，LED和某些類(lèi)型的集成電路。防止這些區域被覆蓋涉及一個(gè)稱(chēng)為掩膜的過(guò)程。 

有多種遮罩技術(shù)，包括屏蔽，膠帶，液體和凝膠。沒(méi)有特定的技術(shù)總是總是適用于特定的掩膜場(chǎng)景，并且設計者必須在掩膜之前考慮很多因素。遮罩區域的形狀，幾何形狀和功能，以及遮罩所提供的保護級別，是應影響設計人員決定應用遮罩的主要因素。設計人員還必須考慮到掩膜的預期壽命，以及在必要時(shí)去除掩膜有多困難。

有些掩膜技術(shù)對于防止保形涂層的附著(zhù)是永久性的，而有些則是暫時(shí)的。永久性液體和凝膠很普遍，但是一些新技術(shù)為臨時(shí)掩膜開(kāi)辟了更多可能性?？梢杂米贤夤夤袒呐R時(shí)掩蔽液是最近添加的。它們易于應用和移除，而無(wú)需諸如屏蔽層或膠帶之類(lèi)的物理介質(zhì)。此外，它們在板幾何形狀上沒(méi)有與實(shí)體遮罩材料相同的限制。盡管具有這些優(yōu)點(diǎn)，但這些臨時(shí)液體仍需要熟練的涂抹和清除技術(shù)，盡管可以實(shí)現一些自動(dòng)化，但是熟練的技術(shù)人員必須指導涂抹工具，并且這樣做的過(guò)程并不容易。