When storing or operating in a harsh environment, electronic devices can be highly impacted by dust, Feuchtigkeit, mold, and other pollutants, causing poor performance and a shorter lifespan. In diesem Fall, PCB coating is a very effective way to protect them from those adverse factors, thereby improving the reliability of electronic products. In diesem ultimativen Ratgeber, we’ll walk through everything you need to know about PCB coatings. Mit der richtigen Beschichtungsstrategie, Sie können die Lebensdauer von Leiterplatten in Ihren Produkten deutlich verlängern. Lass uns anfangen!
What Are PCB Coating and Conformal Coating?
PCB-Beschichtung, also known as Schutzlack, is a layer made of synthetic resin or polymer that coats the surface of PCB and its components. After curing, the coating forms a transparent insulating protective film, which can precisely conform to the shape of the coated object. This layer can effectively isolate elektronische Bauteile and circuit boards from the working environment to avoid corroding and extend their service life.
5 Different Types of PCB Coating
In Bezug auf die verwendeten Materialien, Leiterplattenbeschichtungen können in fünf Typen unterteilt werden:
1. Acrylic PCB C.oating
Acrylic is easy to apply and this coating material can remain in a good state for a long time after formulation. The curing time is short, and the coating does not release heat during curing, avoiding damage to heat-sensitive components. Ebenfalls, there is no shrinkage after curing. jedoch, it is not resistant to chemical reagents and high temperatures, thereby making it easy to rework or repair.
2. Polyurethane PCB C.oating
Polyurethane is available in one-component or two-component materials. They both have good long-term dielectric properties. Before coating, the circuit board must be clean, especially without moisture. jedoch, it is a challenge to replace components or repair circuit boards, and a special stripper must be used.
3. Epoxy PCB C.oating
Epoxy resin is generally a two-component material. It stays in good condition for a shorter time after formulation. Before coating, protective measures need to be taken on fragile components to reduce the impact of coating shrinkage. If it is necessary to replace components or repair circuit boards, the epoxy resin film needs to be peeled off by physical means.
4. Silicone PCB C.oating
Silicone resin has excellent thermal properties and can operate at 200°C, making it suitable for high-heat generating components such as high-power resistors. This coating stays in good condition for a short time after mixing or opening. It has a large coefficient of thermal expansion so the silicone film must be peeled off when repairing circuit boards.
5. Parylene PCB C.oating
Parylene needs to be coated by automatic coating equipment (vapor deposition equipment). Under vacuum at room temperature, the active monomers of free radicals form a uniform layer of poly-para-xylene on the surface of objects. It forms coatings on a variety of surface conditions and exhibits excellent protection against various environments.
PCB Coating Comparison Chart
| Aspects | Acryl | Polyurethan | Epoxid | Silikon | Parylene |
| Volume Resistivity ρv（/ Ω·cm） | 1012~1016 | 1011~1014 | 1012~1015 | 1013~1015 | 1016~1017 |
| Relative Permittivity ε | 3.8~4,5 | 3.8~4,5 | 3.3~4,5 | 2.6~2.8 | 2.65 |
| Dissipation Factor 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·℃-1） | 5.0~9.0 | 10.0~20.0 | 4.5~6.5 | 6.0~9.0 | 3.0~8.0 |
| Heat Resistance /℃ | 120 | 120 | 120 | 200 | 350 |
| Qualified Thickness
(After Curing) |
0.03-0.13mm | 0.03-0.13mm | 0.03-0.13mm | 0.05-0.21mm | 0.01-0.05mm |
| Curing Required | Ja | Ja | Ja | Ja | Nein |
| Repairability | Exzellent | Gut | Arm | Mäßig | Gut |
Techniques to Apply a Circuit Board Coating
Für die Beschichtung von Leiterplatten gibt es unterschiedliche Methoden, Sie sind:
Handbuch Spraying – Dieses Verfahren eignet sich für Kleinserienproduktionen, da es ein zeitaufwändiger Prozess ist. Normalerweise, Wir verwenden eine Aerosoldose oder Handspritzpistole, um die Beschichtung aufzutragen, und vor dem Spritzen, Die Bereiche, die nicht beschichtet werden müssen, müssen abgedeckt werden. The coating effects would be a little different between different batches due to the manual operation.
Selektiv C.oating – Es bezieht sich auf einen automatischen Beschichtungsprozess, der mithilfe von programmierten Robotersprühdüsen eine Beschichtung auf bestimmte Bereiche auf den Leiterplatten aufträgt, und es besteht keine Notwendigkeit, Bereiche abzudecken, die nicht besprüht werden sollen. Dieser Prozess zeichnet sich durch hohe Effizienz und Genauigkeit aus, geeignet für die Massenproduktion.
Eintauchen – Für diese Methode, Leiterplatten würden zuerst in die Beschichtungslösung eingetaucht und dann herausgezogen. Viele Faktoren würden den Beschichtungseffekt beeinflussen, wie Eintauch- und Herausziehgeschwindigkeit, Tauchzeit, usw. Vor dem Beschichtungsprozess ist ein umfangreiches Abdecken erforderlich, Daher ist es für Leiterplatten geeignet, die eine beidseitige Beschichtung erfordern.
Bürsten – Mit einem Pinsel wird eine Beschichtung auf bestimmte Bereiche aufgetragen, und es ist eine Methode, die hauptsächlich zum Reparieren und Nacharbeiten verwendet wird. Der Prozess nimmt viel Zeit in Anspruch und erfordert viel Arbeit, Der endgültige Beschichtungseffekt hängt von den Fähigkeiten des Bedieners ab.
How to Measure the Thickness of PCB Coating?
PCB coating is usually very thin and doesn’t add extra weight to the circuit board. Somit, measuring coating thickness usually needs professional tools. Here are some primary measurement methods.
Wet F.ilm T.hickness Gauge
This tool is ideal for measuring a wet film thickness. A gauge has many teeth and notches, just like a comb. Press the thickness gauge vertically into the coating until it touches the bottom and hold for a few seconds. Then remove it vertically. Now you can read the value between the “shortest tooth without paint” und der “longest tooth with paint”, which is the wet film thickness (WFT). If you want to get an approximate dry coating thickness, multiply this value by the solids percent of the coating.
Mikrometer
A micrometer is suited for measuring harder coatings, as soft coatings tend to deform under pressure. It involves measuring the thickness before and after coating at different locations on the PCB. Dann, calculate the standard deviation of measurements taken at different locations to assess the uniformity of coating thickness. This is a formulation to calculate the thickness: Single-sided coating thickness= (After Curing Thickness − Before Coating Thickness) / 2
Eddy C.urrent Probes
The eddy current probe is a non-destructive and highly accurate measurement tool. It emits an oscillating electromagnetic field to measure the coating thickness. jedoch, this method is limited. One is that it requires a metal under the PCB coating. The other is that the probe needs to be in direct contact with the surface of the sample being measured. Wenn nicht, the results will be inaccurate.
Ultrasonic Thickness Gauge
Ultrasonic thickness gauge is a non-destructive test and has advantages over eddy current probes in that it doesn’t require a metal backplane. To make good contact with the surface, it needs a conductive substance, like water, propylene glycol, usw. The transducer emits sound, which passes through the PCB coating, reaches the surface of the printed circuit board, and then reflects back to the transducer. Jetzt, you can calculate the thickness by this formulation: Thickness = (Speed of Sound × Time Interval) / 2
Curing Methods of Circuit Board Coating
The curing time can be affected by many factors, including type of resin, Beschichtungsdicke, and curing method. We’ll then go over the four main curing techniques.
Evaporative Curing Mechanism
Einfach gesagt, only the coating resin remains when the liquid carrier evaporates. To provide a sufficient coating on the edges of their components, circuit boards typically require at least two dips. The liquid carrier in coating materials is usually solvent-based or water-based. Solvent-based is easy to process and has consistent coverage due to good wetting propriety, offering fast cure times. jedoch, it is flammable, requiring good ventilation and an exhaust system. Water-based eliminates flammability hazards, but it needs longer curing time and is sensitive to ambient humidity.
Moisture Curing
It is commonly used to cure silicone and some polyurethane coatings. The principle is that these materials react with moisture in the environment to form a coating. Moisture curing usually works in conjunction with an evaporative curing mechanism. Zuerst, the carrier solvent evaporates. Then the resin reacts with the moisture to achieve the final cure.
Heat Curing
Heat curing can be used to process one or multi-component systems. It can be used alone or serve as a secondary curing mechanism for evaporative curing, moisture curing, or UV curing. jedoch, it’s essential to consider heat-sensitive boards and components during high-temperature curing.
UV Curing
UV curing is a completely solid system without carrier solvents. It uses ultraviolet light to curing, offering a fast curing process. UV lights can only irradiate the visible areas of the surface. For the blocked areas (under the components or in the shadow areas), a secondary curing mechanism is required. But this curing method also has disadvantages. It requires UV curing equipment and workers need to be protected from UV radiation. The cured coatings are difficult to repair or rework.
How to Remove Conformal Coating?
Wenn die Leiterplatte repariert oder Komponenten ausgetauscht werden muss, Wir müssen die Schutzbeschichtung der Leiterplatte entfernen. Nachfolgend listen wir häufig verwendete Methoden zum Entfernen von Schutzbeschichtungen auf:
Lösungsmittelentfernung – Use specific solvents to dissolve the coating, Stellen Sie jedoch sicher, dass das von Ihnen gewählte Lösungsmittel geeignet ist und elektronische Komponenten nicht beschädigt. Allgemein, Acrylbeschichtungen lassen sich am einfachsten auflösen, während Silikon- und Urethanbeschichtungen schwieriger zu entfernen sind.
Peeling – For some elastic coatings such as silicone conformal coating, Wir können sie entfernen, indem wir sie mit einem Messer von der Leiterplatte abziehen. Dieser Vorgang erfordert jedoch besondere Sorgfalt und genaue Kontrolle durch den Bediener, Andernfalls könnten die Komponenten beschädigt werden.
Thermal/Burn-through – During the repair process, Sie können die Beschichtung einfach mit einem Lötkolben durchbrennen, aber Sie müssen es vorsichtig bedienen. Diese Methode eignet sich für fast alle Arten von Schutzlacken.
Mikrostrahlen –The process involves using a micro-sandblaster, Dabei kommt eine konzentrierte Mischung aus weichem Schleifmittel und Druckluft zum Einsatz, um die Beschichtung effektiv zu entfernen. Diese Methode eignet sich zum Entfernen von Parylene- und Epoxidbeschichtungen.
Schleifen/Schaben – You need to use a drill to grind off the unnecessary coating, welches für einige härtere Beschichtungen wie Epoxidharz und Polyurethan geeignet ist. jedoch, wenn der Bediener nicht vorsichtig ist, Es besteht die Möglichkeit, dass die Platine beschädigt wird, Daher hat diese Methode keine Priorität.
Common PCB Coating Defects and Solutions
| Mängel | Possible Causes | Lösungen |
| Pinholes | -Inadequate cleaning of circuit boards
-Excessive spray pressure -High ambient humidity -High temperature causing rapid solvent evaporation |
-Thoroughly clean and dry the board before coating
-Use correct spray pressure and nozzles -Maintain humidity below 65% RH -Keep the ambient temperature below 30°C |
| Air Bubbles | -Previous stirring-induced bubbles, didn’t wait to disappear to coat
-Spray nozzle too close or pressure too high -High viscosity of coating material -Rapid solvent evaporation due to high temperature -Surface contamination, including residual solvent and moisture |
-Allow sufficient standing time after mixing before coating
-Set correct spray pressure and distance -Control viscosity during coating -Avoid high temperatures -Thoroughly clean and dry the board before coating |
| Poor Adhesion | -Inadequate cleaning
-Low surface tension of solder mask layer -Improper selection of PCB coating type |
-Perform thorough cleaning of PCB and components before coating
-Choose conformal coatings with better surface wetting or change solder mask type -Choose a compatible conformal coating |
| Cracking | -Increased brittleness and poor flexibility under low temperatures
-Excess curing agent in two-component coatings causing high shrinkage -Poor adhesion of the coating |
-Select flexible PCB coatings
-Precisely control mixing ratios for two-component coatings -Improve coating adhesion |
| Orange Peel | -Low ambient humidity
-Fast-evaporating thinner -High viscosity of coating material |
-Check the production environment
-Use a thinner with a slower evaporation rate -Reduce the viscosity of coating material |
PCB Planke Beschichtungsstandards
In conformal coating, Es gibt eine Reihe von PCB-Beschichtungsstandards, die den Einsatz unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise beim Militär, vorschreiben, Automobil, Hausgebrauch, usw. Am häufigsten qualifizieren sich die konformen Beschichtungen entweder für die Spezifikation MIL-I-46058C oder IPC-CC-830B, die eng mit MIL-I-46058C verwandt ist.
MIL-I-46058C: Ein in der Industrie gängiger Standard für konforme Beschichtungen, auch als militärische Isoliermasse bekannt. Es muss von einem von MIL autorisierten Labor getestet werden und wird seitdem auch nach der Deaktivierung noch verwendet 1998 für neue Designs. Dieser Test erfordert eine standardmäßige qualifizierte Produktliste (QPL).
Def Stan 59/47: Ein ähnlicher Standard wie 46058C, der für die Beschichtung von High-End-Geräten für militärische Zwecke verwendet wird, muss jedoch zuerst vom britischen Verteidigungsministerium genehmigt werden.
IEC 61086: Ein Standard, der auf der Selbstzertifizierung des Lieferanten mit ähnlichen Anforderungen wie 46058c basiert. Die Internationale Elektrotechnische Kommission regelt dies.
IPC-CC-830B: Aktiv verwendeter und kontinuierlich aktualisierter Standard ähnlich 46058C, Wird eingeführt, wenn 46058C inaktiv bleibt. Für 46058C standardisiertes Material, das diesen Spezifikationen entspricht. Es sind keine Tests verfügbar, da keine QPL beibehalten wird.
UL94V0: Bezieht sich auf die konforme Beschichtungseigenschaft des Selbstlöschens auf einem FR4-Substrat. V0 ist die am höchsten erreichbare Kategorie mit V1 und V2 als Nachfolger.
PCB Coating Service at MOKO Technology
Choosing the right PCB coating should balance many factors such as working environment, level of protection, circuit board’s requirements, usw. MOKO Technology deeply understands the concerns of applying PCB coatings to your boards. We’re here, backed by nearly 20 years of PCB & PCBA experience, to help you choose the ideal coating solution. For expert help, Nehmen Sie Kontakt mit uns auf.
