敷形涂覆技术的发展

作者:AB CHIMIE公司:Jean-Pierre Douchy;Schneider Electric公司:Philippe Prieur

与10年或15年前相比,如今保护PCB的重要性已变得越来越重要了,而且要求也非常不同了。

今天,敷形涂覆不仅需要保护PCB应对恶劣的环境(热、盐雾、潮湿等),而且由于印制线间距的减小要提高表面绝缘电阻。敷形涂覆为PCB可靠性带来了真正的增值价值。

由于REACH和VOC法规的出台,推进了敷形涂覆市场的不断发展。目前,市场上大多数敷形涂覆使用丙烯酸,当应用时其中溶剂含量80%。VOC法规将强制大用户要限制或取消溶剂,这将带来巨大的财务成本。

目前的市场状况

ABC 160824A目前占据市场份额80%以上的丙烯酸树脂是单组分、高耐湿性的,易于使用,可以修复,而且价格低廉。汽车市场是这种化学品的大用户。丙烯酸敷形涂覆通过蒸发干燥,是丙烯酸聚合体和溶剂的混合物。

八年前,ABchimie公司推出了AVR80 BA,一种无毒的丙烯酸敷形涂覆技术,不仅对PCB提供很高的保护性,而且对环境和操作者也提供很高的保护性。AVR80 BA现在非常知名,许多用户都在使用,应用于不同的应用领域,主要用户如Alstom、Schneider、Sagem、Renault、Volvo、Faiveley、SEB、Zodiac、Airbus等。

ABC 160824B敷形涂覆市场使用的其他产品:

*聚氨酯—单组份产品,很硬、明亮,具有高耐化学性,这意味着它很难去除。

*有机硅弹性体和树脂—它们具有敷形涂覆要求的较好特性,特别是耐高温特性,可高达200 ℃。

*环氧树脂系统—它们非常硬,往往是双组分系统。它们具有很好的附着力和耐磨性,这可以保护PCB,打击非法伪造。

*水性清漆—通常采用喷涂枪喷涂,因为用点胶机非常不稳定。它们被认为是一种非挥发性有机化合物(VOC)产品,但干燥时间长是一大缺点。仅适合小批量生产。

*氟硅烷聚合物—这种超薄涂层是一种透明的、低粘度、低表面张力的解决方案,由氢氟醚溶剂承载氟硅烷聚合物,涂层为干薄透明的永久性薄膜,具有优异的疏水、疏油性能。它们中的一些需要后固化,以增加耐久性和耐磨性。

*聚对二甲苯—超薄的敷形涂覆,具有很好的保护性能,但是由于加工成本高,只能用于小批量生产。

* UV敷形涂覆是目前市场上占有份额最小的产品,但是它为未来提供了一个非常诱人的解决方案。

用于保护PCB的敷形涂覆,由于溶剂含有VOC,溶剂型清漆正在逐渐让位给UV可固化清漆。当前的技术发展是什么?将使用哪些技术?还必须有哪些投资?

今天UV技术似乎是最好的,但是它的价格怎样?它是如何工作的?

100%固体UV敷形涂覆技术最近已经推向市场。它们是不可燃的,并且使用双固化技术,这意味着在配方中有两个固化系统。一个通过UV固化所有可见的涂层表面,另一个通过热或更常用的水汽作用固化阴影区域。固化UV部分小于一秒是必须的。这些产品抵抗抗蚀剂或热冲击的能力弱,热膨胀系数低。它们具有很好的耐化学性,但不容易返修。

事实上,UV剂量抑制了包含在配方中的光敏增效剂,使能够立即快速固化。该技术在其他行业早已众所周知,如3D打印技术和牙齿复合材料等行业。在电子行业面临的主要挑战是沉积的厚度必须有效保护PCB和有阴影区域。

使用镀膜技术的大多数点胶机沉积厚度平均100 μm,即使30 μm厚度的UV敷形涂覆涂层就已经足够有效了。

点胶系统的最大优点是可批量生产,工艺速度快,较小的固化系统占地面积小,如果选择LED固化系统,能耗还低。

两种不同的UV固化系统

汞灯系统的优点:

*最常用的系统,提供UVA、UVB和UVC;

*强力并有效固化UV敷形涂覆;

*1.40 m占地空间;

*灯泡寿命2 000 h。

汞灯系统的缺点:

*提供的70%红外线不是固化所必要的;

*来自汞灯的IR加热PCB可达到120 ℃;

*产生臭氧;

*如果关灯,重启需等待45 min;

*随着时间的推移,灯的亮度会慢慢减弱

LED系统的优点:

*与汞灯系统相同的加工速度

* 0.8 m占地空间;

*无臭氧生产;

*根据需要随时开关灯;

*灯泡寿命20 000 h;

*灯的亮度具有稳定性

ABC 160824CLED系统的缺点:

*由于双固化系统对氧气的需求,有时需要15 min的过粘时间。

在汽车行业早就开始了向UV敷形涂覆技术的转移,汽车行业是这项技术的最早受益者,因为他们最早关注VOCs问题。现在,这项技术在其他行业也开始获得应用,因为很容易实现,只需投资一台固化炉。

这绝对是一场因VOC法规而推动的技术革命,VOC法规强迫大用户限制或减少溶剂排放量,每年低于5 t。

这涉及大型汽车公司如Bosch、continental、Valeo等,因为他们每年使用10~100 000升的敷形涂覆涂料。

在未来的10年或15年,其他行业可能会继续使用丙烯酸清漆,直到被迫使用无溶剂技术。

下面是过去五年里UV敷形涂覆技术的发展,我们估计在未来10年到15年,UV固化涂层将取代丙烯酸涂层。

今天,ABchimie是唯一一家提供双重固化产品的公司,用汞灯还是LED灯固化,取决于用户强烈的环境政策。

新的敷形涂覆系统

ABchimie746UV LED是最新的创新系统,是ABchimie526UV LED的一个软性产品。ABchimie746UV LED在通常厚度(约100微米)下固化,但也可在2 mm下固化,这意味着在高厚度情况下如敷形涂覆涂料沉积流动在元件底部周围,也不会有开裂或剥离。它提供了一个非常好的耐热冲击性,并提供优异的与PCB的附着力。

设备制造商正在投资开发汞灯UV系统和LED固化炉。德国Beltron已成为了第一个使用ABchimie526UV LED的德国汽车用户。

最近,三星公司通过他们的西班牙代理提出了一种工业级的LED固化炉,该固化炉非常高效且结构紧凑(UVLED395)。目前LED UV技术的开发还没有遇到大的障碍。

ABchimie研究小组推断,如果LED UV敷形涂覆可以提供更好的PCB保护,那么使用更大厚度的UV树脂也应该是可行的。

因此,今天的涂料可以涂覆PCB,也可以进行顶部包封保护,如果需要,还可以通过粘附4 mm或5 mm厚度UV软性树脂用于提高抗振动性能。

这一工艺可以使用与现行工艺相同的点胶设备,节约工程师的时间,并在所使用的涂层和树脂之间有完美的相容性。

需要阅读全部文章,请点击“环球SMT与封装

上一篇:环球仪器委任JEFF KNIGHT主管先进工艺实验室及先进技术组装部

下一篇:返修-经验丰富的操作者无可替代