如何实现最佳性能的敷形涂覆工艺

作者:HK Wentworth Group:Phil Kinner

在这篇文章中,我们将探讨敷形涂覆的各个方面,尽可能全面地围绕大量的涂覆主题,以确保您从您的涂覆工艺中获得最大的收益。深思熟虑的设计总是会带来巨大的回报,如果您能让设计师们的工作变得简单一点,他们就会成为您生活中的朋友。在设计阶段发现潜在的生产问题总是比在工程图纸定稿后试图解决问题要好得多。所以,让我们来仔细看看,我们如何才能使您的敷形涂覆工艺达到最高性能。

选择涂层:首要考虑因素

首先,确定电路板的预期工作温度范围—最高和最低。同时,考虑温度的变化;如果不考虑热冲击或热循环,则可能导致开裂,严重损害涂层的保护能力。

其次,需要多大程度的耐化学性?丙烯酸材料虽然是返工的理想材料,但通常极易受到溶剂的侵蚀;然而,聚氨酯材料具有更强的耐化学性,但不适合返工。评估涂层是否需要耐浸泡或防液体溅撒,以及涂层是否可能暴露于潜在污染物的加热溶液中,这将提高其解决问题的能力。

第三,考虑需要的防腐等级。通常只有在发生冷凝时,湿度才会出现问题,这需要密切注意涂层的厚度和覆盖范围。但请记住,虽然较厚的涂层可能在冷凝环境或存在盐雾或腐蚀性气体的环境中提供更好的保护,但任何超过50微米的目标厚度可能在热冲击或热循环条件下容易开裂。

涂覆方法对涂层可靠性的重要性?

这可能是决定成功的首要因素。通常情况下,一种性能差但涂覆良好的材料,可以和一种性能好但涂覆不好的材料一样好,有时甚至更好。涂层是指在不将材料太厚的情况下,将锋利的边缘和金属表面充分覆盖。当然,有些材料比其他材料“涂覆得更好”,并使这一过程尽可能简单和完全可靠;从根本上讲,液体涂覆涂层的性能将始终取决于它们的涂覆效果。

了解涂料数据值

在选择敷形涂覆涂料时,设计人员应该知道供应商数据表中所列的值,通常适用于新固化涂层的环境条件。设计人员需要了解材料的性能如何随温度和时间的变化而变化。温度突变也需要考虑在内,例如,如果忽视了热冲击或热循环,就可能导致开裂。

简化电路板布局

通过沿组件的一个边缘放置不能涂覆的连接器和元件的“简单”操作,敷形涂覆工艺过程将得到简化。此外,还建议避免大阵列的离散元件,因为存在较大的毛细作用力,这可能会对涂覆带来巨大的挑战。同样的,高大的元件本身也会产生阴影或难以触及的区域。飞溅是另一个相关的问题。诀窍是避免将高大元件放在“必须涂覆”元件旁边,以避免发生这种情况。

了解元件

了解元件是实现成功的涂覆过程的核心。只要知道什么类型的元件应该涂覆或不应该涂覆,就可以在组装操作中为涂覆设备提供更大的灵活性。当一个元件将不被涂覆时,它将成为一个“禁涂”区域。工程图纸不仅应标识元件,还应标识该隔离区的公差。非常具体地说明公差是很重要的。制造商需要确切地知道哪里需要涂覆,哪里不需要涂覆。最好的做法是指定需要涂覆的区域和不需要涂覆的区域,以及“不在意”的区域,以帮助涂覆过程尽可能地顺利运行。在工程图中尽量避免含糊不清的表述。在指定连接器周围涂覆时尤其如此。

注意可能影响涂覆的工艺

重要的是要了解在涂层涂覆和固化之后可能会发生什么样的生产情况,因为其他材料,如热润滑脂/油灰和返工/修复化学品,都会对涂层的完整性和整体性能产生影响。当为组件选择粘合剂时,一定要确保它们与所选的涂层材料和工艺相兼容。不兼容的粘合剂会对涂层的整体性能产生不利影响。

涂覆前清洗的重要性

基板的整体清洁度或基板上可能存在的残留物将对涂层性能产生重要影响。如果基板没有充分清洗,残留物可能会干扰固化机制,导致涂层与基板的附着力差,并在涂层下捕获导电/离子材料。如果不仔细注意准备工作或涂覆前清洗工作,腐蚀残留物桥接PCB的印制导线,可能会随着时间的推移导致故障。

创建缓冲区使涂覆生产更容易

敷形涂覆涂料通常是液态的,在重力和毛细作用力的作用下流动。了解和控制这种行为及其对敷形涂覆覆盖范围的影响,将是在恶劣环境下运行的涂覆组件性能的关键。因此,无论工艺是否规定了掩蔽或依赖于选择性敷形涂覆工艺,如果你在必须被涂覆区域之间留下至少3毫米的缓冲区,生产团队的压力将大大减轻。这个小缓冲区将使生产过程更容易,并防止在生产中出现问题。

获得正确的涂层厚度

获得正确的涂层厚度至关重要;请记住,如果涂层太厚,可能会导致溶剂滞留在涂层没有完全固化的区域。同样,在固化过程中,或由于温度变化,或由于机械冲击和振动,它会导致涂层开裂。敷形涂覆的厚度不应大于所需厚度或超过其设计的厚度。

涂层的可返工特性有多重要?

在选择敷形涂覆涂料时,涂层的可返工性通常是一个非常重要的考虑因素,特别是当板材价值高、使用寿命长时,如军事和航空航天组件。涂层可能显示出许多有利的特性,使其在现场对组件的保护更为优越,但也可能使组件很难在现场返工或返修。难以返工的涂层不仅会使返修和升级耗时,而且还会增加产品的成本和复杂性。

关于固化

涂料的固化机理主要有:干燥型、氧化型、湿热型、化学型和UV型。选择将取决于各种因素,如应用的性能要求和物理约束,包括最大允许固化温度和分配的固化时间。每一种机理的固化时间都有显著的不同。例如,氧化固化具有较长的固化时间,通常需要在80~90 ℃下许多小时才能形成最佳性能,而UV固化材料,如Electrolube的UVCL范围,暴露在合适波长和强度的UV辐射下,固化速度非常快(在几秒内)。如果对固化机制有任何疑问,请与涂料供应商联系。

涂层失效的原因是什么?

涂层失效的原因有很多,有些很常见,有些不太常见。失效的根本原因通常是产品选择和/或应用不当,或者表面处理不足引起的一些潜在问题,或者涂层下面发生的一些与涂层化学性质完全无关的化学活动而产生的一些潜在问题。进一步的潜在原因还可能包括固化时间不足、覆盖不良或厚度不足、与另一种工艺材料的意外相互作用或发生与涂层无关的其他情况,例如腐蚀残留物桥接PCB的印制导线,随着时间的推移,会导致故障。

防止冷凝、浸泡和盐雾

涂层性能的最大测试是在潮湿条件下通电时进行的,无论这是由于冷凝、浸泡还是盐雾造成的。含有可溶杂质的液态水具有导电性,在涂层中发现任何薄弱点,最终都会导致PCB表面短路。为了在这种情况下提供保护,必须实现PCB金属表面100%的无缺陷覆盖,这对材料本身和涂覆工艺都提出了真正的挑战。

一种被称为“2K”的新型敷形涂覆材料,能够实现更大的厚度和完美的涂覆覆盖,从而产生更高水平的保护。Electrolube的2K材料已经在最严酷的测试中得到了肯定的证明,包括动力凝结测试和盐水动力浸泡测试。

涂覆周期时间

涂覆周期时间显然对生产线的平衡非常重要,那么在典型的选择性涂覆生产线上,是什么影响了涂覆质量和周期时间?

选择性涂覆设备沉积一条涂层材料,可按要求编程停止和开始。沉积涂层条纹,可以形成涂层图案,避开开关、连接器和测试点等区域,这些区域不能被涂覆,以防干扰形状、配合或功能。涂层条纹通常在8~15 mm范围内。当要涂覆的区域宽度小于8 mm时,必须使用点涂工艺步骤,这对周期时间产生了极大的影响。

由于设备X/Y位置精度、材料流体力学和元件表面形貌的综合作用,靠近隔离区域保持2~3 mm,通常任何人都可以舒适地进行可重复性涂覆。因此,在涂覆和隔离区彼此间2~3 mm的间距存在问题,则需要增加点涂工艺步骤,会影响周期时间。

测试,测试,再测试

环境测试是确保涂层符合要求并经受得起最苛刻条件的关键。环境试验包括极高温度和极低温度;足以产生热冲击的温度快速变化;盐沫和盐雾;非常高的湿度或冷凝条件;饱和环境;暴露于真菌生长、腐蚀性气体和太阳辐射;以及高低压(特别是航空和航天设备)。实际上,涂覆基板会受到各种环境影响,而不仅仅是一种。选择的条件和暴露应能代表实际生活中最终使用环境中合理预期的情况。

当设计和生产协同工作时,结果几乎总是成功的。在探讨了制定合理的早期设计决策的重要性之后,了解“什么影响什么”对于确保成功实现敷形涂覆非常重要。不仅要在敷形涂覆方面吸取这些经验教训,在其他生产领域也要防止潜在的生产问题。简而言之,选择合适的材料进行所需的保护,适当地涂覆并固化。检查与其他工艺化学品的相互作用,并在涂覆前彻底清洗和干燥组件,最终您将实现一个坚实可靠的电子组装工艺。

作者联系方式

HK Wentworth Group,电话:+44 (0)1530 419600;传真:+44 (0)1530 416640;网址:www.electrolube.com;E-mail:">

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