عند تخزين أو تشغيل الأجهزة الإلكترونية في بيئة قاسية، قد تتأثر بشدة بالغبار والرطوبة والعفن وغيرها من الملوثات، مما يؤدي إلى ضعف أدائها وتقصير عمرها الافتراضي. في هذه الحالة، يُعد طلاء لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وسيلة فعالة للغاية لحمايتها من هذه العوامل الضارة، مما يُحسّن من موثوقية المنتجات الإلكترونية. في هذا الدليل الشامل، سنشرح كل ما تحتاج لمعرفته حول طلاءات لوحات الدوائر المطبوعة. باتباع استراتيجية الطلاء الصحيحة، يمكنك إطالة عمر لوحات الدوائر المطبوعة في منتجاتك بشكل ملحوظ. هيا بنا نبدأ!
ما هو طلاء PCB والطلاء المطابق؟
طلاء لوحات الدوائر المطبوعة، المعروف أيضاً بالطلاء المطابق ، هو طبقة مصنوعة من راتنج صناعي أو بوليمر، تُغطي سطح لوحة الدوائر المطبوعة ومكوناتها. بعد التصلب، يُشكّل الطلاء غشاءً واقياً عازلاً شفافاً، يُمكنه أن يُطابق بدقة شكل الجسم المطلي. تُعزل هذه الطبقة بفعالية المكونات الإلكترونية ولوحات الدوائر عن بيئة العمل، مما يمنع التآكل ويُطيل عمرها الافتراضي.
5 أنواع مختلفة من طلاء PCB
من حيث المواد المستخدمة، يمكن تقسيم طلاءات PCB إلى خمسة أنواع:
1. لوحة الدوائر المطبوعة الأكريليكية Cشوفان
الأكريليك سهل التطبيق، ويحافظ على جودة مادة الطلاء هذه لفترة طويلة بعد تركيبها. مدة تصلبه قصيرة، ولا يُطلق الطلاء حرارة أثناء التصلب، مما يمنع تلف المكونات الحساسة للحرارة. كما أنه لا يتقلص بعد التصلب. ومع ذلك، فهو غير مقاوم للكواشف الكيميائية ودرجات الحرارة العالية، مما يُسهّل إعادة تشكيله أو إصلاحه.
2. لوحة دارات مطبوعة من مادة البولي يوريثين Cشوفان
يتوفر البولي يوريثان بنوعين: أحادي المكون وثنائي المكون. يتميز كلا النوعين بخصائص عزل كهربائي جيدة على المدى الطويل. قبل الطلاء، يجب تنظيف لوحة الدوائر جيدًا، وخاصةً من الرطوبة. مع ذلك، يُعد استبدال المكونات أو إصلاح لوحات الدوائر أمرًا صعبًا ، ويتطلب استخدام مزيل طلاء خاص.
3. لوحة دارات مطبوعة إيبوكسي Cشوفان
راتنج الإيبوكسي مادة مكونة من مكونين. يبقى بحالة جيدة لفترة أقصر بعد تركيبه. قبل الطلاء، يجب اتخاذ تدابير وقائية للمكونات الهشة لتقليل تأثير انكماش الطلاء. في حال الحاجة إلى استبدال المكونات أو إصلاح لوحات الدوائر، يجب تقشير طبقة راتنج الإيبوكسي بالوسائل المادية.
4. لوحة السيليكون ثنائية الفينيل متعدد الكلور Cشوفان
يتميز راتنج السيليكون بخصائص حرارية ممتازة، ويمكنه العمل عند درجة حرارة 200 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا للمكونات عالية الحرارة، مثل المقاومات عالية القدرة. يبقى هذا الطلاء بحالة جيدة لفترة قصيرة بعد الخلط أو الفتح. يتميز بمعامل تمدد حراري كبير، لذا يجب إزالة غشاء السيليكون عند إصلاح لوحات الدوائر.
5. ثنائي الفينيل متعدد الكلور الباريلين Cشوفان
يحتاج الباريلين إلى طلاء آلي (جهاز ترسيب بخاري). في ظل الفراغ في درجة حرارة الغرفة، تُشكل الجزيئات النشطة للجذور الحرة طبقة موحدة من بولي بارا زيلين على سطح الأشياء. يُشكل طبقة طلاء على مختلف الأسطح، ويُوفر حماية ممتازة من مختلف البيئات.
مخطط مقارنة طلاء PCB
| النواحي | أكريليك | البولي يوريثين | الايبوكسي | سيليكون | Parylene |
| مقاومة الحجم ρv(/ Ω·سم) | 1012~ 1016 | 1011~ 1014 | 1012~ 1015 | 1013~ 1015 | 1016~ 1017 |
| السماحية النسبية ε | 3.8 ~ 4.5 | 3.8 ~ 4.5 | 3.3 ~ 4.5 | 2.6 ~ 2.8 | 2.65 |
| عامل التبديد tan δ | 3.5 × 10-2 | 3.4 × 10-2 | 2.3 × 10-2 | 3.5 × 10-3 | 8.0 × 10-4 |
| CTE α（×10-5·درجة مئوية-1) | 5.0 ~ 9.0 | 10.0 ~ 20.0 | 4.5 ~ 6.5 | 6.0 ~ 9.0 | 3.0 ~ 8.0 |
| مقاومة الحرارة /℃ | 120 | 120 | 120 | 200 | 350 |
| السُمك المؤهل (بعد المعالجة) | 0.03-0.13 مم | 0.03-0.13 مم | 0.03-0.13 مم | 0.05-0.21 مم | 0.01-0.05 مم |
| المعالجة مطلوبة | نعم | نعم | نعم | نعم | لا |
| Repairability | أسعار | الخير | فقير | معتدل | الخير |
تقنيات تطبيق طلاء لوحة الدائرة
هناك طرق مختلفة لتطبيق طلاء لوحة الدوائر المطبوعة، وهي:
الرش اليدوي - هذه الطريقة مناسبة للإنتاج بكميات صغيرة لأنها عملية تستغرق وقتًا طويلاً. عادةً، نستخدم علبة رذاذ أو مسدس رش يدوي لتطبيق الطلاء، وقبل الرش، يجب تغطية المناطق التي لا تحتاج إلى طلاء. قد تختلف نتائج الطلاء قليلاً بين الدفعات المختلفة نظرًا للتشغيل اليدوي.
الطلاء الانتقائي – يشير إلى عملية طلاء آلية تُطبّق طبقة طلاء على مناطق محددة من لوحات الدوائر باستخدام فوهات رش آلية مبرمجة، دون الحاجة لتغطية المناطق غير المراد رشها. تتميز هذه العملية بكفاءة ودقة عاليتين، مما يجعلها مناسبة للإنتاج بكميات كبيرة.
الغمر - في هذه الطريقة، تُغمر لوحات الدوائر المطبوعة في محلول الطلاء أولاً ثم تُسحب. وتؤثر عوامل عديدة على فعالية الطلاء، مثل سرعة الغمر والسحب، ومدة الغمر، وغيرها. يتطلب الأمر تغطية شاملة قبل عملية الطلاء، لذا فهي مناسبة للوحات الدوائر المطبوعة التي تحتاج إلى طلاء كلا الجانبين.
الدهان بالفرشاة – تُستخدم الفرشاة لتطبيق الطلاء على مناطق محددة، وهي طريقة تُستخدم بشكل أساسي في أعمال الإصلاح والتجديد. تستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً وتتطلب جهدًا كبيرًا، وتعتمد جودة الطلاء النهائية على مهارة المُشغِّل.
كيفية قياس سمك طلاء PCB؟
عادةً ما يكون طلاء لوحة الدوائر المطبوعة رقيقًا جدًا ولا يُضيف وزنًا إضافيًا لها. لذا، يتطلب قياس سُمك الطلاء عادةً أدوات احترافية. إليك بعض طرق القياس الأساسية.
مبلل FILM Thickness GAUGE
هذه الأداة مثالية لقياس سُمك الطبقة الرطبة. يحتوي المقياس على أسنان وشقوق عديدة، تمامًا مثل المشط. اضغط على مقياس السُمك عموديًا في الطبقة حتى يلامس قاعدتها، واستمر في الضغط لبضع ثوانٍ. ثم أزله عموديًا. يمكنك الآن قراءة القيمة بين "أقصر سن بدون طلاء" و"أطول سن مع الطلاء"، وهي سُمك الطبقة الرطبة (WFT). للحصول على سُمك تقريبي للطبقة الجافة، اضرب هذه القيمة في نسبة المواد الصلبة في الطبقة.
ميكرومتر
يُستخدم الميكرومتر لقياس الطلاءات الصلبة، لأن الطلاءات اللينة تميل إلى التشوه تحت الضغط. يتضمن ذلك قياس السُمك قبل وبعد الطلاء في مواقع مختلفة على لوحة الدوائر المطبوعة. ثم يُحسب الانحراف المعياري للقياسات المأخوذة في مواقع مختلفة لتقييم تجانس سُمك الطلاء. هذه صيغة لحساب السُمك: سُمك الطلاء أحادي الجانب = (السُمك بعد المعالجة - السُمك قبل الطلاء) / 2
دوامة Current Pرداءs
مسبار التيار الدوامي أداة قياس غير مدمرة ودقيقة للغاية. يُصدر مجالًا كهرومغناطيسيًا متذبذبًا لقياس سُمك الطلاء. إلا أن هذه الطريقة محدودة، إذ تتطلب وجود معدن تحت طلاء لوحة الدوائر المطبوعة، وتتطلب ملامسة المسبار مباشرةً لسطح العينة المراد قياسها. وإلا، ستكون النتائج غير دقيقة.
مقياس سمك الموجات فوق الصوتية
مقياس السماكة بالموجات فوق الصوتية هو اختبار غير مُتلف، ويتميز عن مجسات التيار الدوامي بأنه لا يتطلب لوحة خلفية معدنية. ولتحقيق تلامس جيد مع السطح، يحتاج إلى مادة موصلة، مثل الماء أو البروبيلين جليكول . يُصدر المحول صوتًا يخترق طبقة طلاء لوحة الدوائر المطبوعة، ويصل إلى سطحها، ثم ينعكس عائدًا إلى المحول. الآن، يُمكنك حساب السماكة باستخدام هذه المعادلة: السماكة = (سرعة الصوت × الفترة الزمنية) / 2
طرق معالجة طلاء لوحة الدوائر
يتأثر وقت المعالجة بعوامل عديدة، منها نوع الراتنج، وسمك الطلاء، وطريقة المعالجة. سنستعرض بعد ذلك تقنيات المعالجة الرئيسية الأربع.
آلية المعالجة التبخيرية
ببساطة، يبقى راتنج الطلاء فقط عند تبخر السائل الحامل. ولتوفير طلاء كافٍ على حواف مكوناتها، تتطلب لوحات الدوائر الإلكترونية عادةً غمستين على الأقل. يكون السائل الحامل في مواد الطلاء عادةً قائمًا على المذيبات أو على الماء. يتميز السائل الحامل للمذيبات بسهولة المعالجة وتغطية ثابتة بفضل قدرته على البلل، مما يوفر أوقات تصلب سريعة. ومع ذلك، فهو قابل للاشتعال، ويتطلب تهوية جيدة ونظام عادم. أما السائل الحامل للماء فيقضي على مخاطر الاشتعال، ولكنه يحتاج إلى وقت تصلب أطول، وهو حساس للرطوبة المحيطة.
علاج الرطوبة
يُستخدم عادةً لمعالجة السيليكون وبعض طلاءات البولي يوريثان. وتقوم الفكرة على تفاعل هذه المواد مع رطوبة البيئة لتكوين طبقة. وتعمل عملية المعالجة بالرطوبة عادةً بالتزامن مع آلية المعالجة التبخيرية. في البداية، يتبخر المذيب الحامل، ثم يتفاعل الراتنج مع الرطوبة لتحقيق المعالجة النهائية.
علاج الحرارة
يمكن استخدام المعالجة الحرارية لمعالجة أنظمة مكونة من مكون واحد أو عدة مكونات. ويمكن استخدامها بمفردها أو كآلية معالجة ثانوية للمعالجة بالتبخير، أو المعالجة بالرطوبة، أو المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك، من الضروري مراعاة الألواح والمكونات الحساسة للحرارة أثناء المعالجة بدرجات حرارة عالية.
علاج للأشعة فوق البنفسجية
المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية هي نظام صلب تمامًا بدون مذيبات حاملة. يستخدم هذا النظام الأشعة فوق البنفسجية للمعالجة، مما يوفر عملية معالجة سريعة. لا تُشعّ الأشعة فوق البنفسجية إلا المناطق المرئية من السطح. أما بالنسبة للمناطق المسدودة (تحت المكونات أو في المناطق المظلمة)، فتتطلب آلية معالجة ثانوية. إلا أن لهذه الطريقة عيوبها، إذ تتطلب معدات معالجة بالأشعة فوق البنفسجية، ويحتاج العمال إلى حماية من الأشعة فوق البنفسجية. كما يصعب إصلاح الطلاءات المعالجة أو إعادة صياغتها.
كيفية إزالة الطلاء المطابق؟
عند الحاجة إلى إصلاح لوحة الدائرة أو استبدال أحد مكوناتها، يجب إزالة طبقة الطلاء المطابق. فيما يلي قائمة بالطرق الشائعة لإزالة طبقة الطلاء المطابق:
إزالة الطلاء بالمذيبات - استخدم مذيبات محددة لإذابة الطلاء، ولكن تأكد من أن المذيب الذي تختاره مناسب ولن يُلحق الضرر بالمكونات الإلكترونية. عمومًا، تُعدّ طبقات الأكريليك الأسهل في الذوبان، بينما تُعدّ طبقات السيليكون واليوريثان أكثر صعوبة في الإزالة.
التقشير – بالنسبة لبعض الطلاءات المرنة، مثل طلاء السيليكون العازل، يمكننا إزالتها بتقشيرها عن لوحة الدوائر باستخدام سكين. لكن هذه العملية تتطلب عناية خاصة وتحكمًا دقيقًا من قبل المشغل، وإلا فقد تتسبب في تلف المكونات.
الحرق الحراري/الحرق المباشر – أثناء عملية الإصلاح، يمكنك استخدام مكواة لحام لحرق الطبقة الواقية، ولكن عليك استخدامها بحذر. هذه الطريقة مناسبة لجميع أنواع الطلاءات الواقية تقريبًا.
التنظيف بالرمل الدقيق – تتضمن هذه العملية استخدام جهاز تنظيف بالرمل الدقيق، والذي يستخدم مزيجًا مركزًا من مادة كاشطة ناعمة وهواء مضغوط، لإزالة الطلاء بفعالية. هذه الطريقة مناسبة لإزالة طلاءات الباريلين والإيبوكسي.
التجليخ/الكشط – يلزم استخدام مثقاب لإزالة الطبقة غير الضرورية، وهو مناسب لبعض الطبقات الصلبة مثل راتنج الإيبوكسي والبولي يوريثان. مع ذلك، إذا لم يكن المستخدم حذرًا، فقد يتسبب ذلك في تلف لوحة الدائرة، لذا لا يُنصح بهذه الطريقة.
عيوب طلاء لوحة الدوائر المطبوعة الشائعة وحلولها
| العيوب | الأسباب المحتملة | الحلول |
| ثقوب | -عدم تنظيف لوحات الدوائر بشكل جيد - ضغط الرش المفرط -ارتفاع نسبة الرطوبة المحيطة -ارتفاع درجة الحرارة مما يؤدي إلى تبخر المذيبات بسرعة | - قم بتنظيف اللوحة وتجفيفها جيدًا قبل الطلاء -استخدم ضغط الرش والفوهات الصحيحة -الحفاظ على الرطوبة أقل من 65٪ نسبة الرطوبة النسبية -الحفاظ على درجة الحرارة المحيطة أقل من 30 درجة مئوية |
| فقاعات هواء | - فقاعات سابقة ناتجة عن التحريك، لم تنتظر حتى تختفي لتغطيتها - فوهة الرش قريبة جدًا أو الضغط مرتفع جدًا - اللزوجة العالية لمادة الطلاء - تبخر المذيبات السريع بسبب ارتفاع درجة الحرارة - تلوث السطح، بما في ذلك المذيبات المتبقية والرطوبة | - اترك وقتًا كافيًا للانتظار بعد الخلط قبل الطلاء -ضبط ضغط الرش والمسافة الصحيحة -التحكم في اللزوجة أثناء الطلاء -تجنب درجات الحرارة المرتفعة - قم بتنظيف اللوحة وتجفيفها جيدًا قبل الطلاء |
| التصاق ضعيف | -التنظيف غير الكافي -انخفاض التوتر السطحي لطبقة قناع اللحام -اختيار غير صحيح لنوع طلاء PCB | - قم بإجراء تنظيف شامل للوحة الدوائر المطبوعة والمكونات قبل الطلاء -اختر الطلاءات المطابقة ذات ترطيب السطح بشكل أفضل أو قم بتغيير نوع قناع اللحام -اختر طلاءً مطابقًا متوافقًا |
| تكسير | - زيادة الهشاشة وضعف المرونة في درجات الحرارة المنخفضة - عامل المعالجة الزائد في الطلاءات المكونة من مكونين يسبب انكماشًا كبيرًا - ضعف التصاق الطلاء | -اختر طلاءات PCB المرنة -التحكم الدقيق في نسب الخلط للطلاءات المكونة من مكونين -تحسين التصاق الطلاء |
| قشر البرتقال | -انخفاض نسبة الرطوبة المحيطة -مخفف سريع التبخر - اللزوجة العالية لمادة الطلاء | -التحقق من بيئة الإنتاج -استخدم مخففًا بمعدل تبخر أبطأ - تقليل لزوجة مادة الطلاء |
PCB مجلس معايير الطلاء
في الطلاء المطابق، هناك سلسلة من معايير طلاء PCB التي تتطلب استخدامها في ظل ظروف معينة مثل الاستخدام العسكري والسيارات والاستخدام المنزلي وما إلى ذلك. في أغلب الأحيان، تتأهل الطلاءات المطابقة لمواصفات MIL-I-46058C أو IPC-CC-830B التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بمواصفات MIL-I-46058C.
MIL-I-46058C: معيار طلاء مطابق شائع في الصناعة، يُعرف أيضًا باسم مركب العزل العسكري. يتطلب اختباره في أي مختبرات معتمدة من MIL، ولا يزال يُستخدم حتى بعد إيقافه منذ عام ١٩٩٨ للتصاميم الجديدة. يتطلب هذا الاختبار قائمة المنتجات المؤهلة القياسية (QPL).
Def Stan 59/47: معيار مشابه لـ 46058C المستخدم في طلاء الأجهزة المتطورة للاستخدام العسكري ولكن يجب على وزارة الدفاع البريطانية الموافقة عليها أولاً.
IEC 61086: معيار قائم على التصديق الذاتي من قِبل المورّد، ويتوافق مع متطلبات المعيار 46058c. يخضع هذا المعيار لرقابة اللجنة الكهروتقنية الدولية.
IPC-CC-830B: معيار مستخدم بنشاط ومُحدَّث باستمرار، وهو مشابه للمعيار 46058C، وقد طُرِح عندما كان 46058C غير مُفعَّل. المواد مُوَحَّدة للمعيار 46058C وفقًا لهذه المواصفات. لا تتوفر اختبارات نظرًا لعدم وجود مستوى جودة جودة مُحدَّد.
UL94V0: يتعلق بخاصية الطلاء المطابق للإطفاء الذاتي على ركيزة FR4. V0 هي أعلى فئة يمكن تحقيقها، تليها V1 وV2.
خدمة طلاء PCB في MOKO Technology
يتطلب اختيار الطلاء المناسب للوحات الدوائر المطبوعة مراعاة عوامل عديدة، مثل بيئة العمل، ومستوى الحماية، ومتطلبات لوحة الدوائر، وغيرها. تُدرك شركة MOKO Technology تمامًا أهمية طلاء لوحات الدوائر المطبوعة. نحن هنا، مدعومين بخبرة تمتد لما يقارب 20 عامًا في مجال لوحات الدوائر المطبوعة وتجميعها، لمساعدتكم في اختيار الحل الأمثل للطلاء. للحصول على مساعدة من خبرائنا، تواصلوا معنا.
