敷形涂覆技術(shù)

敷形

涂覆技術(shù)

----用于PCBA的保護涂覆

(Conformalcoating)

提綱本專題主要講述以下五個方面：一.概述二.敷形涂覆材料三.涂敷方法四.高頻、微波電路板的涂敷五.涂敷材料的認證。一.概述1.1定義：敷形涂層（Conformalcoating）

----涂敷到PCBA（印制板組裝件）上，與被涂物體外形保持一致的絕緣保護層。1.2準則：目的：

a。敷形保護涂覆的目的是使PCBA在工作和貯存期間能抵御惡劣環(huán)境對電路和元器件的影響，同時增加器件的抗沖擊振動性，達到防潮、防霉、防鹽霧腐蝕的能力。

b。防止由于溫度驟變產(chǎn)生的“凝露”使焊點間漏導(dǎo)增加、短路甚至于擊穿。

c。防止高壓電路導(dǎo)線間“爬電”。分類：根據(jù)MIL-I-46058C,BS5917,IPC-CC-830要求,

敷形涂覆分為以下幾類:

按材料分類：AR---丙稀酸酯樹脂ER---環(huán)氧(改性)樹脂SR---有機硅樹脂UR---聚氨酯XY---聚對二甲苯(汽相沉積)FC---氟碳樹脂其它—無溶劑丙稀酸聚氨酯光固化涂料等.

按應(yīng)用及環(huán)境要求:Class1-----消費電子產(chǎn)品（一般電子產(chǎn)品）Class2-----工業(yè)電子產(chǎn)品（計算機、通訊設(shè)備等）Class3-----高可靠電子產(chǎn)品（軍用電子產(chǎn)品及高密度組裝電路）負面影響：

保護涂覆可提高環(huán)境適應(yīng)性，但可能產(chǎn)生負面影響，主要是：增加分布電容；高阻抗精密電路原有特性和參數(shù)改變；對微波電路的影響會更大。涂覆程序：

對于試驗電路，應(yīng)在環(huán)境試驗之前涂覆。防護涂層的局限性：

由于涂層很薄，僅20~200μ（0.02~0.2mm)因此,不能期望它提供一個很高的抗沖擊振動和完全抗水蒸汽穿透能力（水蒸汽可穿透涂層進入PCB）。要達到更高的防護等級，需采用固體封裝技術(shù)抵御鹽霧的侵蝕,例如工作在戶外或海上艙外非密封的電路板.涂敷次數(shù)：

涂敷二次比涂敷一次效果會更好。PCB基材質(zhì)量的重要性：

不要期望通過保護涂敷來提高PCB基材的絕緣性，涂層僅能延緩其受潮，不能提高其防潮性能。二.敷形材料2.1常用敷形涂覆的材料及性能丙稀酸Acrylic聚氨酯Urethane

環(huán)氧

Epoxy有機硅Silicone聚對二甲苯Parylene光固化丙稀酸聚氨酯改性聚丁二稀體積電阻率ρV

Ω-cm1012~10141011~10141012~10151013~10151013~10151012~10141012~1014介電系數(shù)ε

3.8~4.23.83.42.6~2.82.6~33.6~3.82.8損耗角正切值

tgδ3.5·10-23.4·10-22.3·10-23.5·10-38·10-4(N)2·10-2(C)3.5·10-25·10-3CET(10-5/℃)5~96~94.5~6.510~206~9耐熱性℃1201201301801301201202.2敷形涂覆材料AR型（丙稀酸樹脂）：有良好的電性能，工藝性好。適合于A類環(huán)境的PCBA涂覆?？蓢姟⒔八⑼?。ER型（改性環(huán)氧）：有良好的電性能和附著力，工藝性好。但由于聚合時產(chǎn)生應(yīng)力，對一些易脆元器件需特殊保護。可浸、噴及刷涂。UR型（聚氨酯）：在要求耐濕熱和耐鹽霧腐蝕環(huán)境中使用，最好噴涂二次。雙組份、可噴、浸和刷涂。涂層韌性好，耐高低溫沖擊。SR型（有機硅樹脂）電性能優(yōu)良，損耗和介質(zhì)系數(shù)值比其它類涂料低，耐濕熱性能好，適合于高頻、微波板涂覆；也適合于在高溫下工作的電路板涂覆?？蓢?、浸及刷涂。XY型（聚對二甲苯）：系由對二甲苯的環(huán)二體在特定的真空設(shè)備中，汽相沉積于PCB和組件上，厚度在6~12μm。適用于高頻板。AR/UR型（丙稀酸聚氨酯樹脂）多屬光/濕固化體系。有良好的電性能和工藝性。用于選擇性涂覆設(shè)備。適合于大批量流水線涂覆。2.3有機硅DC1-2577彈塑性涂料DC1-2577是一種優(yōu)良的彈塑性樹脂，兼有橡膠和樹脂的特性。固化后既有橡膠狀的柔韌性又有平滑的表面。因此，它比橡膠型涂料具有更好的抗灰塵性和持久的透明度。

DC1-2577有機硅涂料是一種透明的硅酮樹脂，它在高頻和低頻時都呈現(xiàn)良好的電性能?？箾_擊振動和對基板的粘附性優(yōu)于其它硅樹脂。固化的膜層具有耐濕熱、透光、抗紫外線和抗灰塵性?？捎糜趧傂院腿嵝訮CBA敷形涂覆，也可用于多孔的陶瓷基板。其它性能：高頻電性能優(yōu)良；使用方便，可噴、浸和流動涂覆；可選擇室溫或熱固化；阻燃；吸塵性小(優(yōu)于其它透明硅彈性體,應(yīng)用于太陽能電池板涂覆)從-65℃~+200℃溫度范圍內(nèi)具有韌性；易修復(fù)。2.4派拉綸（Parylene）聚對二甲苯的制備過程是采用真空汽相成膜法。即將對二甲苯環(huán)狀二聚體經(jīng)加熱汽化后再經(jīng)高溫熱裂解成雙游離基氣體，此氣體在真空條件下導(dǎo)入成膜室直接冷凝聚合成膜。即：二聚體汽化-----裂解開環(huán)-----聚合Parylene是對一系列聚合物的通稱；這個家族的基本成員是：

ParyleneN即：聚對二甲苯。

ParyleneC在芳烴上一個氫被氯原子取代

ParyleneD在芳烴上二個氫被二個氯原子取代ParyleneN是電性能最好的介質(zhì)材料，但是其對基體的粘附差。

ParyleneC電性能差，但是對基體的粘附力好，因而是涂敷材料的首選

ParyleneD具有阻燃性。其性能與ParyleneC類似。派拉綸膜具備較多的特點，可應(yīng)用于組件及PCBA的敷形保護涂覆。但需有專用真空設(shè)備，對不須涂覆的部位需以嚴格的工藝保護措施。派拉綸氣相沉積示意圖三.涂敷方法3.1手工噴涂

在有水簾噴漆柜內(nèi),手工噴涂.3.2自動噴涂采用選擇性噴射涂覆機3.3真空氣相沉積成膜

60年代中期,美國UnionCarbideCorp研制由對二甲苯環(huán)二體,在真空下裂解聚合成聚對二甲苯,沉積于產(chǎn)品表面形成8~12μ均勻的薄膜.在電子領(lǐng)域可作為特殊的防護涂層.選擇性涂覆設(shè)備選擇性涂覆設(shè)備選擇性涂覆設(shè)備選擇性涂覆及光固化設(shè)備

3.4涂覆方法的比較成膜方法材料是否有溶劑

是否需要掩膜保護適應(yīng)性適用材料固化方式手工噴涂有需廣泛除聚對二甲苯外都適用熱、光固化自動噴涂無(或極少量)不需

大批量流水線生產(chǎn)適合于無溶劑材料以光固化為主氣相沉積無需有局限性僅適用于聚對二甲苯常溫3.5涂敷工藝3.5.1涂覆工藝過程

1.準備2.清洗3.保護4.驅(qū)潮

5.配料6.涂覆7.滴漆

11.檢驗10.元件加固9.聚合8.檢查涂覆工藝-----準備,清洗3.5.2工藝過程的簡要說明

(1)準備

a.消化圖紙及工藝卡片

b.確定局部保護的部位

c.確定關(guān)鍵工藝細則如允許的最高驅(qū)潮溫度采取何種涂覆工藝等.

(2)清洗

a.應(yīng)在焊接之后最短的時間內(nèi)清洗,防止焊垢難以清洗.b.確定主要污染物是極性,還是非極性物,以便選擇合適的清洗劑.c.如采用醇類清洗劑,須注意安全事項:必須有良好的通風及洗后涼干的工藝細則,防止殘留的溶劑揮發(fā)引起在烘箱內(nèi)爆炸.涂覆工藝-----準備,清洗

d.水清洗設(shè)備（適合于實驗室及小批量生產(chǎn)）

MieleIR6002(德國)

用偏堿性的清洗液（乳化液）沖洗焊劑，再用純水沖洗將清洗液洗凈，達到清洗標準。特點：安全。缺點：清洗液偏鹼性，會對某些材料產(chǎn)生腐蝕如對鋁合金----清洗后會變色。涂覆工藝-----遮蔽保護

(3)

遮蔽保護保護膠帶

a.應(yīng)選擇不干膠膜不會轉(zhuǎn)移的紙膠帶；

b.應(yīng)選用防靜電紙膠帶用于IC的保護；

c.有時在清洗之前已進行保護,以防止清洗液進入某些敏感的器件,須考慮溶劑與壓敏膠帶的相容性。遮蔽保護

a.按圖紙要求對某些器件進行遮蔽保護；

b.操作者應(yīng)知悉的保護器件：如印制板插頭，微調(diào)磁芯，可調(diào)電位器及IC插座等不準涂漆的部位必需應(yīng)用膠帶保護。

涂覆工藝-----驅(qū)潮

（4）驅(qū)潮

a。經(jīng)清洗，遮蔽保護的PCBA（組件）在涂敷之前必須進行預(yù)烘驅(qū)潮。

b。根據(jù)PCBA（組件）所能允許的溫度確定預(yù)烘的溫度/時間。

c。預(yù)烘溫度/時間，推薦如下(根據(jù)需要選擇其中一組)：

預(yù)烘溫度℃預(yù)烘時間（小時）1802270336044555~6涂覆工藝-----涂覆

（5）涂覆

敷形涂覆的工藝方法取決于PCBA防護要求、現(xiàn)有的工藝裝備及已有的技術(shù)儲備。

a.

噴涂：

噴涂是使用最廣，易于為人們接受的工藝方法。適合于元器件不十分稠密，需遮蔽保護不多的PCBA。噴涂的涂料粘度調(diào)配到15~22秒（4號杯）期望噴后的產(chǎn)品有好的流平性，合適的粘度不但有覆蓋的過程，而且還有“流”和“滴”的過程，使一些噴不到的地方能為涂層所覆蓋。噴涂需注意事項是：漆霧會污染某些器件，如PCB插件，IC插座，某些敏感的觸點及一些接地部位，這些部位需注意遮蔽保護的可靠性。另一點是操作者在任何時候不要用手觸摸印制插頭，以防沾污插頭觸點表面。涂覆工藝-----涂覆

b.浸涂(或流浸涂)

b-1

浸涂工藝可以得到最好的涂覆效果,可在PCBA任何部位涂有一層均勻、連續(xù)的涂層。浸涂的關(guān)鍵工藝參數(shù)是：調(diào)整合適的粘度；控制提起PCBA的速度，以防止產(chǎn)生氣泡。通常是每秒鐘不要超過1米的提速.

b-2

浸涂工藝不適用于組件中有可調(diào)電容、微調(diào)磁芯、電位器、杯形磁芯及某些密封性不好的器件的PCBA。

b-3

對于大批量生產(chǎn)，可采用流浸工藝。

涂覆工藝-----涂覆

C.刷涂刷涂是適用范圍最廣泛工藝，適用于小批量生產(chǎn)，PCBA結(jié)構(gòu)復(fù)雜而稠密、需遮蔽保護要求苛刻的產(chǎn)品。由于刷涂可以隨意控制涂層，使不允許涂漆的部位不會受到污染；刷涂所消耗的材料最少，適用于價格較高的雙組份涂料。刷涂工藝對操作者要求較高，施工前要仔細消化圖紙及對涂覆的要求，能識別PCBA元器件的名稱；對不允許涂覆的部位應(yīng)貼有醒目的標示。刷涂時對焊點，元器件引線必須有序地施工以避免遺漏。操作者在任何時候，不允許用手觸摸印制插件以避免污染。上述三種工藝都需要良好的通風和送風，有防火，防爆措施。

涂覆工藝----檢查

(6)

檢查

a.在滴漆之后應(yīng)重點檢查有無誤涂部位----即不允許涂漆的部位已被誤涂或某些插件的觸點被污染。

b.元器件是否有變形或移位碰線,短路。

c.如已表干（須涂二次的，在第二次涂后）在聚合前除去保護膜，以防壓敏膠層轉(zhuǎn)移。工藝涂覆-----聚合

(7)

聚合

a.聚合的溫度與時間：

涂層聚合溫度的確定一是涂層聚合物本身的要求；另一方面是PCBA元器件所能允許的最高溫度。通常不超過80℃；可按以下幾組選擇：

80℃；70℃；65℃；60℃；55℃。聚合物固化時間原則上按廠家給出的溫度和時間，當降低溫度時，以每降10℃聚合時間要增加一倍。

b.對加有光引發(fā)劑的光固化涂料,需嚴格按廠家給出的要求.

c.需要涂覆兩次涂層時,必需在完成第一次聚合后再涂第二次,以防未聚合的涂層溶蝕,溶脹或起皺.

工藝涂覆-----元件加固

(8)

元件加固

a.元器件的局部加固不屬于保護涂敷的范疇，但必須在保護涂覆之后進行加固,屬后序相關(guān)工序。以下情況之一都須進行加固。設(shè)計圖紙上要求加固的元器件；依靠自身引線支撐的元器件在沖擊，振動時可能發(fā)生損壞的；元器件質(zhì)量大于7克，靠引線支撐的阻容器件；某些直立件需要與基板加固連接。某些因振動易損壞須吸收額外能量的器件。

涂覆工藝-----元件加固

b.元器件加固材料

類別型號成份及性能性狀熔溫主要用法及優(yōu)缺點RTV

硅橡膠硅寶482c醇型RTV硅橡膠,透明~半透明無腐蝕性。半流動性。有粘接性。彈性體室溫固化1.適合于電子,電氣元器件加固用的脫醇型膠2.有粘接性，可用于元器件及飛線固定。3.對金屬及鍍層無腐蝕性。4.殘留的可疑揮發(fā)物無害(系醇類)。5.從軟管擠出后能自流平,5~10分鐘表干,實干須大于24小時。

熱熔膠3M-3748稀烴熱熔膠聚丙稀烴類樹脂苯乙稀—丁二稀,乙稀--丙稀聚合物.石蠟等灰白色固體150℃(最高)從膠槍擠出.1.PCBA元器件防振加固、填隙及飛線固定2.工裝,夾具的臨時固定。3.自動生產(chǎn)線紙包裝盒的快速粘貼。4.缺點是：

a.擠出溫度高(140~150℃/4—5秒)

對有些器件有損傷。

b.粘接可靠性差,脫落后成多余物殘留。涂覆工藝----檢驗（9）檢驗----PCBA涂敷后的質(zhì)量控制

9.1檢驗項目涂層厚度；元器件的引線及焊點是否被涂層覆蓋；不允許涂漆的部位是否被誤涂、污染；應(yīng)涂敷的區(qū)域是否已被涂層覆蓋；氣泡、空白區(qū)域及其它。

涂覆工藝----檢驗

9.2檢驗細則

a.涂層厚度：涂層厚度系指PCBA無元器件、焊點的PCB平滑處涂層厚度。測量方法：直接測量或采用標準樣板測量（已知厚度的鋁片）。測量儀器：超聲測厚儀。b.外觀檢驗：漏涂：主要是焊點及元器件密集區(qū)的引線；誤涂：圖紙上規(guī)定不準涂敷的元器件，PCB轉(zhuǎn)接插頭，接地焊點；PCBA上是否有因元器件錯位而被涂層粘死。涂層應(yīng)是平滑,均勻,連續(xù)的絕緣膜.無金屬顆粒,棉纖維,毛發(fā)及手印.涂覆工藝----檢驗

c.氣泡檢查氣泡可以目測,必要時可采用4倍放大鏡。允許的氣泡

在沒有安裝元器件的區(qū)域,允許有單個小于0.6mm的氣泡或小于0.6mm氣泡群的總面積小于PCB面積的1%.引線及元件密封處如有一群或一串氣泡，但不跨越二條導(dǎo)線，氣泡群在2.5mm以內(nèi),是允許的.在引線,元件封接處及在螺釘,螺母周圍有單個氣泡其大小不超過0.6mm是允許的,但不允許有空洞.氣泡、空洞、不允許的氣泡群和其它單個氣泡大于0.6mm必須返修.單個氣泡小于0.6mm,但氣泡群的面積大于PCB面積的1%.當密封元器件在涂敷之后有連續(xù)的氣泡串時,表明密封件已失去密封性,器件應(yīng)更換.不允許有空洞,空洞區(qū)域應(yīng)補漆.

涂覆工藝----檢驗

在二根導(dǎo)線間，不允許有氣泡跨越絕緣區(qū)。殘膠----PCBA上不允許有保護膠帶的殘膠。流褂----PCBA上不允許有超過10%的流褂區(qū)域。不連續(xù)區(qū)域----當PCBA被有機硅污染時，涂層會產(chǎn)生不連續(xù)區(qū)域，應(yīng)查明原因并返工。d加固層按要求對元器件進行加固。采用RTV硅橡膠482。硅橡膠應(yīng)托起元器件或在元器件周圍加固，加固層應(yīng)平滑無堆積現(xiàn)象。

涂覆工藝-----元件加固

b.元器件加固材料

類別型號成份及性能性狀熔溫主要用法及優(yōu)缺點RTV

硅橡膠硅寶482c醇型RTV硅橡膠,透明~半透明無腐蝕性。半流動性。有粘接性。無腐蝕性。彈性體室溫固化1.適合于電子,電氣元器件加固用的脫醇型膠2.有粘接性，可用于元器件及飛線固定。3.對金屬及鍍層無腐蝕性。4.殘留的可疑揮發(fā)物無害(系醇類)。5.從軟管擠出后能自流平,5~10分鐘表干,實干須24小時。

熱熔膠3M-3748稀烴熱熔膠聚丙稀烴類樹脂苯乙稀—丁二稀,乙稀--丙稀聚合物.石蠟等灰白色固體150℃(最高)從膠槍擠出.1.PCBA元器件防振加固、填隙及飛線固定2.工裝,夾具的臨時固定。3.自動生產(chǎn)線紙包裝盒的快速粘貼。4.缺點是：

a.擠出溫度高(140~150℃/4—5秒)

對有些器件有損傷。

b.粘接可靠性差,脫落后成多余物殘留。四.高頻、微波涂覆4.1高頻和微波電路的涂敷保護技術(shù)是電子設(shè)備三防最為敏感,也是最難以解決的問題之一.必須對材料和工藝進行試驗后才能應(yīng)用.4.2高頻和微波電路的涂敷保護會帶來一些負面影響：會增加原有電路的分布參數(shù)；會改變微帶的感量；導(dǎo)致頻率漂移；使輸出功率下降等。4.3高頻和微波電路的涂敷保護目的：使電路板或微帶電路在濕熱環(huán)境下性能穩(wěn)定；保護微帶金屬防止銅離子遷移。4.4對涂覆材料的要求：在使用頻率下，介電系數(shù)小、且穩(wěn)定。在使用頻率下，tgδ值小，應(yīng)在3~5x10－3。經(jīng)高溫高濕（60℃R·H95~98%）ρv值在2x1010Ω以上。經(jīng)-60℃/+125℃溫度沖擊后，涂層與基板不脫層、涂層不開裂（包括微裂紋）。涂覆于微波電路對電路特性影響最小。工藝簡單、便于調(diào)試、維修。

4.5幾種高頻涂層性能對比

性能9204DC1-2577ParyleneCParyleneN類型苯乙稀/丁二稀SRXYXY貯存態(tài)液態(tài)液態(tài)粉粉成膜態(tài)硬性彈塑性硬性硬性固化形式70℃常溫或UV常溫氣相沉積常溫氣相沉積施工方法噴涂噴涂氣相沉積氣相沉積涂層厚度μm25~3525~70~10012~2512~25-60℃/+125℃溫度沖擊后通過通過通過通過涂層柔韌性R0.5R0.5R0.5R0.54.6幾種高頻涂層電性能對比

性能9204DC1-2577ParyleneCParyleneN主要電性能ρV

Ω-cm≥2x1014≥2x1014≥2x1014≥2x1014ε(1MHz)2.822.9~32.9~32.62tgδ(1MHz)3x10-33.8x10-32x10-26x10-4高溫高濕240h后絕緣電阻值(Ω)1.1x1013(FR-4)8x1013(F4B)3.9x1010(F4B)9.3x1012(FR-4)7x1010(F4B)Q值變化率(1MHz)涂覆前3322涂覆后654.66主要特點適用于FR-4高頻板適用于F4B微波板適用于F4B微波板粘附性不好4.7微波涂覆的應(yīng)用技術(shù)通常微波電路采用密封(或半密封)結(jié)構(gòu),涂覆是為了保護帶線或某些器件免受特定環(huán)境的影響。微波電路的保護涂