As we all know, the continuous progress of electronic equipment and circuit technology, the peak of engineering art in the design, development and manufacture of plošných spojů (PCB) byli svědky lidí po celém světě. Our planet is full of highly intelligent machines, automated robots and scientific marvels, and of course, there are plenty of PCBS in every corner of the planet, no matter what country or city it is. Tyto PCBS se však liší funkčností, složitostí, výrobními náklady, kvalitou a spolehlivostí. Tento článek se zaměřuje na poslední dva body, kvalitu a spolehlivost PCBS.

Ano, potenciální zákazníci vždy chtějí vysoce kvalitní elektroniku, ale ta je velmi drahá a může zahrnovat složité výrobní procesy. Ve složitém procesu výroby, montáže a testování desek plošných spojů existuje velmi důležitý proces nazvaný „konformní povlak“ desky plošných spojů. Tento konformní povlak je v PCBS velmi důležitý z hlediska kvality a spolehlivosti.

What is conformal coating and its importance:

Conforming coating, an ultra-thin protective coating of polymer film, can be used in conjunction with assemblies mounted on assembly surfaces to protect assembly leads, solder joints, exposed wiring, and other metal points on the PCB surface from corrosion, dust, or chemicals due to various operating or environmental conditions.

Konformní povlak může být tenký až 25 mikronů a „odpovídá“ tvaru a rozložení součástí desky s plošnými spoji. Jak již bylo uvedeno výše, důvodem aplikace konformního povlaku na povrch (horní a dolní) desky plošných spojů je ochrana desky plošných spojů před nepříznivými vnějšími podmínkami prostředí, čímž se zvýší životnost desky plošných spojů a souvisejícího elektronického zařízení.

Stejně jako vysoké teploty v průmyslové, tovární a vysoce výkonné elektronice mohou tyto PCBS s odpovídajícími povlaky odolávat extrémním teplotám. Podobně může být elektronické zařízení instalované v oblastech/oblastech blízko moře nebo oceánu ovlivněno vysokou vlhkostí, například navigační elektronické námořní zařízení může být vystaveno korozi/erozi, která může vést k oxidaci kovů. Similarly, in microbiology laboratories and the medical industry, sensitive electronic equipment can be exposed to toxic chemicals, acidic and alkaline solvents that can accidentally spill onto a PCB, but the PCB’s “conformation coating” will protect the PCB and components from fatal injury.

Jak aplikovat konformní povlak?

In fact, the method of applying “conformal paint” in the right way is so important that careful consideration must be given to how conformal paint is applied. It is as important to choose suitable conformal coating materials.

Hlavní faktory určující správnou aplikaci konformních povlaků jsou:

1- Tloušťka barvy

2- The level of coverage achieved

3- The degree of adhesion of paint to wood panels and their components.

There are five methods for applying conformal coatings:

1- Paint by hand with a brush

2- Aerosolový povlak

3- Atomizing spray gun coating

4- Automatic dip coating

5- Automatic selection of coating

Metoda vytvrzování/sušení konformního povlaku:

Conformal coatings themselves can be classified according to the drying and curing methods used after conformal coatings are completed. These methods are:

1- Heat/heat curing: Conformal coating is dried at high temperature. Drying rate is much faster than normal room temperature drying/curing.

2- Vytvrzování kondenzací: Konformní povlak PCB se suší při teplotě okolí, vlhkost v atmosféře zpomaluje proces vytvrzování nebo sušení.

3- ULTRAVIOLET (UV) curing: Here PCB with conformal coating is exposed to UV radiation. The uv energy determines the curing speed of PCB conformal coating

4- Oxidační vytvrzování: Při této metodě jsou konformery PCB vystaveny otevřenému prostředí s velkým množstvím atmosférického kyslíku, což pomůže při sušení/vytvrzování konformerů na bázi rozpouštědel

5- Catalytic curing: This is the process of curing conformal coating in which two materials are fused together, one of which is conformal coating. Jakmile je povlak fúzován s jinými materiály katalyzátoru, proces vytvrzování nelze zastavit, dokud není dokončen.

Classification of conformal coatings:

There are five main conformal coatings used: acrylic resin, epoxy resin, silicone, polyurethane (PU) and polyparaxylene coating.

L Akrylová pryskyřice (AAR):

Acrylics are ideal for (low-cost and high-volume) common electronics because AAR is inexpensive and can be easily applied to PCB surfaces by brush, dip, and manual or automatic spraying, reducing turnaround time and producing cost-effective products.

Výhody:

1 – nízké náklady

2- Easy for manual or automatic robot applications

3- Easy to rework

4- Excellent moisture protection

5- Good surface elasticity, can withstand static voltage discharge, and does not react with the atmosphere, therefore helps cure through solvent evaporation

Nevýhody:

1- Due to the use of atmospheric curing/drying methods for this material, proper ventilation systems need to be ensured

2- Údržba při nízké viskozitě

3- Nízká odolnost proti opotřebení a chemická odolnost

L Epoxy conformal coating (ER) :

Conformal coatings based on epoxy resins can be completed by hand brush, spray or dip coating. Postřik se doporučuje pro větší objemy a pro menší objem nebo prototyp PCBS.

Výhody:

1- High moisture resistance and good dielectric resistance

2- Excellent chemical resistance, abrasion resistance, moisture resistance and high temperatures up to 150 O C

Nevýhody:

1-epoxy conformal paint is very hard and rigid and can damage PCB and its components if attempted peeling or removal. Odstraňte povlak pomocí nebezpečného rozpouštědla

2- Špatný výkon při nízkých teplotách

3- Vysoká tvrdost smrštění

4- Je těžké je předělat

L Konformní povlak ze silikonové pryskyřice (OSR):

The softest of the above two types of conformal coatings is silicone resin (OSR) conformal coatings. They are widely used in LED lamp PCBS without reducing light intensity or color change. Ideal for PCB installation at high humidity and exposure to air. Suitable for PCB with high operating temperature and high power

Výhody:

1- Dobrá chemická odolnost, odolnost proti vlhkosti, solná mlha a vysoké teploty až do 200 OC

2- Good flexibility makes it resistant to vibration stress on PCB from external environment.

3- Vhodné pro venkovní aplikace PCB s vysokou vlhkostí

Špatný:

1- Díky gumovým vlastnostem není odolný proti opotřebení

2- Can be reworked, but not easily, requiring special solvents, long soaking times and stirring like a brush or ultrasonic bath

3- Low mechanical strength, weak adhesion to PCB substrate

L Polyuretanový (PU) povlak:

Vhodné pro aplikace DPS v automobilovém, průmyslovém, přístrojovém a telekomunikačním průmyslu. Zejména v leteckém prostoru se palivové páry neustále srážejí s hlavním tělesem elektronického zařízení a pronikají tak do interiéru a ovlivňují desku plošných spojů

Výhody:

1- High resistance to moisture, chemicals (acid and alkali) and wear

Nevýhody:

1- Po dlouhé době úplného procesu vytvrzování má tendenci žloutnout při vysokých teplotách díky vysokému obsahu VOC

2- Stejně jako křemík není snadné jej úplně odstranit

L polyparaxylene conformal coating:

This type of coating is suitable for avionics, microelectronics, sensors, high-frequency circuits, and densely populated PCB-based components. It is applied by means of vapor deposition.

Výhody:

1- Excellent dielectric strength

2- High resistance to moisture, solvents, extreme temperatures and acid corrosion

3- Can be applied evenly with very thin paint.

Nevýhody:

1- Disassembly/rework is very difficult

2- High cost is the biggest drawback.