Quando vengono conservati o utilizzati in ambienti difficili, i dispositivi elettronici possono essere gravemente danneggiati da polvere, umidità, muffa e altri agenti inquinanti, con conseguenti scarse prestazioni e una durata inferiore. In questo caso, il rivestimento dei PCB è un modo molto efficace per proteggerli da questi fattori avversi, migliorando così l'affidabilità dei prodotti elettronici. In questa guida completa, ti spiegheremo tutto ciò che devi sapere sui rivestimenti per PCB. Con la giusta strategia di rivestimento, puoi prolungare significativamente la vita utile dei PCB nei tuoi prodotti. Iniziamo!
Cosa sono il rivestimento PCB e il rivestimento conforme?
Rivestimento PCB, noto anche come rivestimento conforme, è uno strato di resina sintetica o polimero che riveste la superficie del PCB e dei suoi componenti. Dopo l'indurimento, il rivestimento forma una pellicola protettiva isolante trasparente, in grado di adattarsi con precisione alla forma dell'oggetto rivestito. Questo strato può isolare efficacemente componenti elettronici e schede elettroniche dall'ambiente di lavoro per evitarne la corrosione e prolungarne la durata utile.
5 diversi tipi di rivestimento PCB
In termini di materiali utilizzati, i rivestimenti PCB possono essere suddivisi in cinque tipologie:
1. PCB acrilico Cavea
L'acrilico è facile da applicare e questo materiale di rivestimento può rimanere in buone condizioni a lungo dopo la formulazione. Il tempo di polimerizzazione è breve e il rivestimento non rilascia calore durante la polimerizzazione, evitando danni ai componenti sensibili al calore. Inoltre, non si verifica alcun restringimento dopo la polimerizzazione. Tuttavia, non è resistente ai reagenti chimici e alle alte temperature, il che lo rende facile da rilavorare o riparare.
2. PCB in poliuretano Cavea
Il poliuretano è disponibile in materiali monocomponenti o bicomponenti. Entrambi presentano buone proprietà dielettriche a lungo termine. Prima del rivestimento, il circuito stampato deve essere pulito, soprattutto privo di umidità. Tuttavia, la sostituzione dei componenti o riparare circuiti stampati, ed è necessario utilizzare uno spogliarellista speciale.
3. PCB epossidico Cavea
La resina epossidica è generalmente un materiale bicomponente. Rimane in buone condizioni per un periodo di tempo più breve dopo la formulazione. Prima del rivestimento, è necessario adottare misure protettive sui componenti fragili per ridurre l'impatto del ritiro del rivestimento. Se è necessario sostituire componenti o riparare circuiti stampati, il film di resina epossidica deve essere rimosso fisicamente.
4. PCB in silicone Cavea
La resina siliconica ha eccellenti proprietà termiche e può operare a 200 °C, il che la rende adatta a componenti che generano calore elevato, come i resistori ad alta potenza. Questo rivestimento rimane in buone condizioni per un breve periodo dopo la miscelazione o l'apertura. Ha un elevato coefficiente di dilatazione termica, quindi la pellicola di silicone deve essere rimossa durante la riparazione dei circuiti stampati.
5. PCB parilene Cavea
Il parilene deve essere rivestito con un'apparecchiatura di rivestimento automatica (deposizione da vapore). Sotto vuoto a temperatura ambiente, i monomeri attivi dei radicali liberi formano uno strato uniforme di poli-para-xilene sulla superficie degli oggetti. Forma rivestimenti su una varietà di superfici e offre un'eccellente protezione contro diversi ambienti.
Tabella comparativa dei rivestimenti per PCB
| Aspetti tecnici | Acrilico | poliuretano | Epoxy | Silicone | Parylene |
| Resistività di volume ρv（/ Ω·cm） | 1012~ 1016 | 1011~ 1014 | 1012~ 1015 | 1013~ 1015 | 1016~ 1017 |
| Permittività relativa ε | 3.8 ~ 4.5 | 3.8 ~ 4.5 | 3.3 ~ 4.5 | 2.6 ~ 2.8 | 2.65 |
| Fattore di dissipazione 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 |
| Resistenza al calore /℃ | 120 | 120 | 120 | 200 | 350 |
| Spessore qualificato (Dopo la polimerizzazione) | 0.03-0.13mm | 0.03-0.13mm | 0.03-0.13mm | 0.05-0.21mm | 0.01-0.05mm |
| Stagionatura richiesta | Si | Si | Si | Si | Non |
| riparabilità | Ottimo | Buone | povero | Adeguata | Buone |
Tecniche per applicare un rivestimento al circuito stampato
Esistono diversi metodi per applicare il rivestimento sui circuiti stampati:
Manuale Spreghiere - Questo metodo è adatto per produzioni a basso volume, in quanto richiede molto tempo. Normalmente, utilizziamo una bomboletta spray o una pistola a spruzzo manuale per applicare il rivestimento e, prima di spruzzare, è necessario coprire le aree che non richiedono rivestimento. L'effetto del rivestimento potrebbe variare leggermente tra i diversi lotti a causa della lavorazione manuale.
Selettivo Cavea - Si riferisce a un processo di rivestimento automatico che applica il rivestimento su aree specifiche dei circuiti stampati utilizzando ugelli di spruzzatura robotizzati programmati, senza la necessità di coprire aree che non devono essere spruzzate. Questo processo è caratterizzato da elevata efficienza e precisione, ed è adatto per produzioni su larga scala.
immersione - Con questo metodo, i PCB vengono prima immersi nella soluzione di rivestimento e poi estratti. Molti fattori influenzano l'effetto del rivestimento, come la velocità di immersione e di estrazione, il tempo di immersione, ecc. È richiesta un'ampia mascheratura prima del processo di rivestimento, quindi è adatto per i PCB che richiedono il rivestimento su entrambi i lati.
Spazzolare - Si utilizza un pennello per applicare un rivestimento su aree specifiche, ed è un metodo utilizzato principalmente per riparazioni e rilavorazioni. Il processo richiede molto tempo e manodopera, e l'effetto finale del rivestimento dipende dall'abilità dell'operatore.
Come misurare lo spessore del rivestimento del PCB?
Il rivestimento dei PCB è solitamente molto sottile e non aggiunge peso al circuito stampato. Pertanto, la misurazione dello spessore del rivestimento richiede solitamente strumenti professionali. Ecco alcuni metodi di misurazione principali.
Bagnato Film Tsinghiozzo Gocchio
Questo strumento è ideale per misurare lo spessore del film umido. Un calibro presenta numerosi denti e tacche, proprio come un pettine. Premere lo spessimetro verticalmente nel rivestimento fino a toccare il fondo e tenerlo premuto per alcuni secondi. Quindi rimuoverlo verticalmente. Ora è possibile leggere il valore compreso tra il "dente più corto senza vernice" e il "dente più lungo con vernice", che corrisponde allo spessore del film umido (WFT). Per ottenere uno spessore approssimativo del rivestimento asciutto, moltiplicare questo valore per la percentuale di solidi del rivestimento.
micrometro
Un micrometro è adatto per misurare rivestimenti più duri, poiché i rivestimenti morbidi tendono a deformarsi sotto pressione. Consiste nel misurare lo spessore prima e dopo il rivestimento in diversi punti del PCB. Quindi, si calcola la deviazione standard delle misurazioni effettuate in diversi punti per valutare l'uniformità dello spessore del rivestimento. Questa è una formula per calcolare lo spessore: Spessore del rivestimento su un solo lato = (Spessore dopo la polimerizzazione − Spessore prima del rivestimento) / 2
Eddy CATTUALE PRobess
La sonda a correnti parassite è uno strumento di misura non distruttivo e altamente accurato. Emette un campo elettromagnetico oscillante per misurare lo spessore del rivestimento. Tuttavia, questo metodo presenta dei limiti. Innanzitutto, richiede la presenza di un metallo sotto il rivestimento del PCB. In secondo luogo, la sonda deve essere a diretto contatto con la superficie del campione da misurare. In caso contrario, i risultati saranno imprecisi.
Calibro di spessore ultrasonico
Lo spessimetro a ultrasuoni è un test non distruttivo e presenta vantaggi rispetto alle sonde a correnti parassite in quanto non richiede un backplane metallico. Per un buon contatto con la superficie, necessita di una sostanza conduttiva, come l'acqua. glicole propilenico, ecc. Il trasduttore emette un suono che attraversa il rivestimento del PCB, raggiunge la superficie del circuito stampato e viene riflesso verso il trasduttore. Ora è possibile calcolare lo spessore con questa formulazione: Spessore = (Velocità del suono × Intervallo di tempo) / 2
Metodi di polimerizzazione del rivestimento del circuito stampato
Il tempo di polimerizzazione può essere influenzato da molti fattori, tra cui il tipo di resina, lo spessore del rivestimento e il metodo di polimerizzazione. Analizzeremo quindi le quattro principali tecniche di polimerizzazione.
Meccanismo di polimerizzazione evaporativa
In parole povere, quando il liquido di supporto evapora, rimane solo la resina di rivestimento. Per ottenere un rivestimento sufficiente sui bordi dei componenti, i circuiti stampati richiedono in genere almeno due immersioni. Il liquido di supporto nei materiali di rivestimento è solitamente a base solvente o a base acqua. Il materiale a base solvente è facile da lavorare e offre una copertura uniforme grazie alla buona bagnabilità, garantendo tempi di polimerizzazione rapidi. Tuttavia, è infiammabile e richiede una buona ventilazione e un sistema di aspirazione. Il materiale a base acqua elimina i rischi di infiammabilità, ma richiede tempi di polimerizzazione più lunghi ed è sensibile all'umidità ambientale.
Indurimento con umidità
Viene comunemente utilizzato per la polimerizzazione di rivestimenti in silicone e di alcuni rivestimenti poliuretanici. Il principio è che questi materiali reagiscono con l'umidità ambientale per formare un rivestimento. La polimerizzazione per umidità funziona solitamente in combinazione con un meccanismo di polimerizzazione per evaporazione. Innanzitutto, il solvente vettore evapora. Successivamente, la resina reagisce con l'umidità per ottenere la polimerizzazione finale.
Indurimento a caldo
La polimerizzazione a caldo può essere utilizzata per la lavorazione di sistemi monocomponenti o multicomponenti. Può essere utilizzata da sola o come meccanismo di polimerizzazione secondario per la polimerizzazione evaporativa, la polimerizzazione con umidità o la polimerizzazione UV. Tuttavia, è essenziale considerare la possibilità di schede e componenti sensibili al calore durante la polimerizzazione ad alte temperature.
Trattamento UV
La polimerizzazione UV è un sistema completamente solido, privo di solventi di trasporto. Utilizza la luce ultravioletta per la polimerizzazione, offrendo un processo rapido. Le luci UV possono irradiare solo le aree visibili della superficie. Per le aree ostruite (sotto i componenti o nelle zone d'ombra), è necessario un meccanismo di polimerizzazione secondario. Tuttavia, questo metodo di polimerizzazione presenta anche degli svantaggi. Richiede apparecchiature di polimerizzazione UV e gli operatori devono essere protetti dalle radiazioni UV. I rivestimenti polimerizzati sono difficili da riparare o rilavorare.
Come rimuovere il rivestimento protettivo?
Quando il circuito stampato necessita di riparazione o sostituzione di componenti, è necessario rimuovere il rivestimento protettivo. Di seguito elenchiamo i metodi più comuni per la rimozione del rivestimento protettivo:
Rimozione del solvente – Utilizzare solventi specifici per sciogliere il rivestimento, ma assicurarsi che il solvente scelto sia appropriato e non danneggi i componenti elettronici. In genere, i rivestimenti acrilici sono i più facili da sciogliere, mentre quelli siliconici e uretanici sono più difficili da rimuovere.
peeling – Per alcuni rivestimenti elastici, come il conformal coating in silicone, è possibile rimuoverli staccandoli dal circuito stampato con un coltello. Tuttavia, questo processo richiede particolare attenzione e un controllo preciso da parte dell'operatore, altrimenti potrebbe danneggiare i componenti.
Termico/Burn-through – Durante la riparazione, è possibile utilizzare un saldatore per bruciare il rivestimento, ma è necessario farlo con cautela. Questo metodo è adatto a quasi tutti i tipi di conformal coating.
Microsabbiatura – Il processo prevede l'utilizzo di una microsabbiatrice, che impiega una miscela concentrata di abrasivo delicato e aria compressa, per rimuovere efficacemente il rivestimento. Questo metodo è adatto per la rimozione di rivestimenti in parilene ed epossidici.
Macinazione/Raschiatura – È necessario utilizzare un trapano per rimuovere il rivestimento superfluo, soluzione adatta per rivestimenti più duri come la resina epossidica e il poliuretano. Tuttavia, se l'operatore non presta attenzione, c'è il rischio di danneggiare il circuito stampato, quindi questo metodo non è una priorità.
Difetti comuni del rivestimento dei PCB e soluzioni
| difetti | Cause possibili | Soluzioni |
| Fori di spillo | -Pulizia inadeguata delle schede dei circuiti - Pressione di spruzzo eccessiva - Elevata umidità ambientale -Alta temperatura che provoca una rapida evaporazione del solvente | - Pulire e asciugare accuratamente la tavola prima di rivestirla -Utilizzare la corretta pressione di spruzzo e gli ugelli -Mantenere l'umidità al di sotto del 65% di umidità relativa -Mantenere la temperatura ambiente al di sotto dei 30°C |
| Bolle d'aria | -Precedenti bolle indotte dall'agitazione, non hanno aspettato di scomparire per ricoprire -Ugello di spruzzatura troppo vicino o pressione troppo alta - Elevata viscosità del materiale di rivestimento -Rapida evaporazione del solvente dovuta all'alta temperatura - Contaminazione superficiale, inclusi solventi residui e umidità | -Lasciare riposare per un tempo sufficiente dopo la miscelazione prima di rivestire -Impostare la corretta pressione e distanza dello spruzzo -Controllare la viscosità durante il rivestimento -Evitare le alte temperature - Pulire e asciugare accuratamente la tavola prima di rivestirla |
| Scarsa adesione | -Pulizia inadeguata - Bassa tensione superficiale dello strato della maschera di saldatura -Selezione impropria del tipo di rivestimento del PCB | -Eseguire una pulizia accurata del PCB e dei componenti prima del rivestimento -Scegliere rivestimenti conformi con una migliore bagnatura della superficie o cambiare il tipo di maschera di saldatura -Scegli un rivestimento conforme compatibile |
| Screpolatura | - Maggiore fragilità e scarsa flessibilità a basse temperature -Eccesso di agente indurente nei rivestimenti bicomponenti che causa un elevato ritiro - Scarsa adesione del rivestimento | -Selezionare rivestimenti PCB flessibili -Controllo preciso dei rapporti di miscelazione per rivestimenti bicomponenti -Migliorare l'adesione del rivestimento |
| Peeling arancione | -Bassa umidità ambientale -Diluente a rapida evaporazione - Elevata viscosità del materiale di rivestimento | -Controllare l'ambiente di produzione -Utilizzare un diluente con una velocità di evaporazione più lenta -Ridurre la viscosità del materiale di rivestimento |
PCB Tavola Standard di rivestimento
Nel rivestimento conforme, esiste una serie di standard di rivestimento per PCB che ne richiedono l'utilizzo in determinate condizioni, ad esempio in ambito militare, automobilistico, domestico, ecc. Più comunemente, i rivestimenti conformi soddisfano i requisiti della specifica MIL-I-46058C o IPC-CC-830B, strettamente correlata alla MIL-I-46058C.
MIL-I-46058C: uno standard di rivestimento conforme comune nel settore, noto anche come composto isolante militare. Richiede test da parte di qualsiasi laboratorio autorizzato MIL ed è ancora utilizzato per i nuovi progetti, anche dopo la disattivazione avvenuta nel 1998. Questo test richiede una lista di prodotti qualificati (QPL) standard.
Def Stan 59/47: uno standard simile al 46058C utilizzato per il rivestimento di dispositivi di fascia alta per uso militare, ma deve prima essere approvato dal Ministero della Difesa del Regno Unito.
IEC 61086: norma basata sull'autocertificazione del fornitore con requisiti simili alla norma 46058c. È disciplinata dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale.
IPC-CC-830B: Standard utilizzato attivamente e costantemente aggiornato, simile al 46058C, introdotto quando il 46058C era inattivo. Materiale standardizzato per il 46058C conforme a queste specifiche. Non sono disponibili test in quanto non viene mantenuta alcuna QPL.
UL94V0: Si riferisce alla proprietà di autoestinguenza del rivestimento conformale su un substrato FR4. V0 è la categoria più elevata raggiungibile, seguita da V1 e V2.
Servizio di rivestimento PCB presso MOKO Technology
La scelta del giusto rivestimento per PCB deve tenere conto di diversi fattori, come l'ambiente di lavoro, il livello di protezione, i requisiti del circuito stampato, ecc. MOKO Technology comprende a fondo le problematiche legate all'applicazione dei rivestimenti per PCB alle vostre schede. Siamo qui, forti di quasi 20 anni di esperienza nel settore PCB e PCBA, per aiutarvi a scegliere la soluzione di rivestimento ideale. Per un supporto esperto, contattaci.
