When storing or operating in a harsh environment, electronic devices can be highly impacted by dust, влага, mold, and other pollutants, causing poor performance and a shorter lifespan. В таком случае, PCB coating is a very effective way to protect them from those adverse factors, thereby improving the reliability of electronic products. В этом окончательном руководстве, we’ll walk through everything you need to know about PCB coatings. При правильной стратегии нанесения покрытия, вы можете значительно продлить срок службы печатных плат в ваших продуктах. Давайте начнем!
What Are PCB Coating and Conformal Coating?
Покрытие печатной платы, also known as защитное покрытие, 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 электронные компоненты and circuit boards from the working environment to avoid corroding and extend their service life.
5 Different Types of PCB Coating
По используемым материалам, Покрытия для печатных плат можно разделить на пять типов.:
1. Acrylic PCB Coating
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. Также, there is no shrinkage after curing. тем не мение, it is not resistant to chemical reagents and high temperatures, thereby making it easy to rework or repair.
2. Polyurethane PCB Coating
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. тем не мение, it is a challenge to replace components or repair circuit boards, and a special stripper must be used.
3. Epoxy PCB Coating
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 Coating
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 Coating
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 | Акрил | Полиуретан | Эпоксидная смола | Силикон | Парилен |
| 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) |
0.03-0.13мм | 0.03-0.13мм | 0.03-0.13мм | 0.05-0.21мм | 0.01-0.05мм |
| Curing Required | да | да | да | да | Нет |
| Repairability | Превосходно | Хороший | Бедный | Умеренный | Хороший |
Techniques to Apply a Circuit Board Coating
Существуют разные методы нанесения покрытия на печатную плату., они есть:
Руководство Spraying – Этот метод подходит для мелкосерийного производства, так как требует много времени.. Обычно, для нанесения покрытия используем аэрозольный баллончик или ручной краскопульт, и перед распылением, те области, которые не требуют покрытия, должны быть покрыты. The coating effects would be a little different between different batches due to the manual operation.
Селективный Coating – Это относится к автоматическому процессу нанесения покрытия, при котором покрытие наносится на определенные области печатных плат с помощью запрограммированных роботизированных распылительных форсунок., и нет необходимости закрывать участки, которые не подлежат опрыскиванию. Этот процесс отличается высокой эффективностью и точностью., подходит для крупносерийного производства.
погружение – Для этого метода, ПХБ сначала погружают в раствор покрытия, а затем извлекают.. На эффект покрытия влияют многие факторы, такие как скорость погружения и извлечения., время погружения, так далее. Перед нанесением покрытия требуется обширная маскировка., поэтому он подходит для тех печатных плат, которые требуют покрытия с обеих сторон.
Чистка – Кисть используется для нанесения покрытия на определенные участки., и этот метод в основном используется для ремонта и переделки. Процесс занимает много времени и требует много труда, конечный эффект покрытия зависит от квалификации оператора.
How to Measure the Thickness of PCB Coating?
PCB coating is usually very thin and doesn’t add extra weight to the circuit board. Таким образом, measuring coating thickness usually needs professional tools. Here are some primary measurement methods.
Wet Film Тhickness гauge
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” и “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.
Микрометр
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. потом, 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 Current пrobes
The eddy current probe is a non-destructive and highly accurate measurement tool. It emits an oscillating electromagnetic field to measure the coating thickness. тем не мение, 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. Если не, 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, так далее. 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. Сейчас, 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, Толщина покрытия, and curing method. We’ll then go over the four main curing techniques.
Evaporative Curing Mechanism
Проще говоря, 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. тем не мение, 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. Первый, 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. тем не мение, 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?
Когда печатная плата требует ремонта или замены компонентов, нам нужно снять конформное покрытие с печатной платы. Ниже мы перечислим часто используемые методы удаления конформных покрытий.:
Удаление растворителя – Use specific solvents to dissolve the coating, но убедитесь, что выбранный вами растворитель подходит и не повредит электронные компоненты.. В целом, Акриловые покрытия легче всего растворяются., тогда как силиконовые и уретановые покрытия удалить труднее.
Пилинг – For some elastic coatings such as silicone conformal coating, мы можем удалить их, сняв их с платы ножом.. Но этот процесс требует особой внимательности и четкого контроля со стороны оператора., в противном случае это может привести к повреждению компонентов.
Thermal/Burn-through – During the repair process, можно паяльником просто прожечь покрытие, но работать с ним нужно осторожно. Этот метод подходит практически для всех типов конформных покрытий..
Микроструйная очистка –The process involves using a micro-sandblaster, в котором используется концентрированная смесь мягкого абразива и сжатого воздуха., эффективно удалить покрытие. Этот метод подходит для удаления париленовых и эпоксидных покрытий..
Шлифование/Соскабливание – You need to use a drill to grind off the unnecessary coating, который подходит для некоторых более твердых покрытий, таких как эпоксидная смола и полиуретан.. тем не мение, если оператор невнимателен, есть вероятность повредить плату, так что этот метод не является приоритетным.
Common PCB Coating Defects and Solutions
| Дефекты | Possible Causes | Решения |
| 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 |
Печатная плата Доска Стандарты покрытия
In conformal coating, Существует ряд стандартов покрытия печатных плат, которые требуют его использования в определенных условиях, например, в военных целях., автомобиль, домашнее использование, так далее. Чаще всего конформные покрытия соответствуют спецификации MIL-I-46058C или IPC-CC-830B, которая тесно связана со спецификацией MIL-I-46058C..
MIL-I-46058C: Распространенный стандарт конформных покрытий в отрасли, также известный как военный изоляционный компаунд. Он требует тестирования в любых лабораториях, имеющих сертификат MIL, и он все еще используется даже после деактивации, так как 1998 для новых дизайнов. Для этого теста требуется стандартный список сертифицированных продуктов. (QPL).
Def Stan 59/47: Стандарт, аналогичный стандарту 46058C, который используется для покрытия высокотехнологичных устройств военного назначения, но Министерство обороны Великобритании должно сначала одобрить их..
IEC 61086: Стандарт, основанный на самосертификации поставщиком с требованиями, аналогичными 46058c.. Им управляет Международная электротехническая комиссия..
IPC-CC-830B: Активно используемый и постоянно обновляемый стандарт, аналогичный 46058C, вводится, когда 46058C остается неактивным. Материал стандартизован для 46058C и соответствует этим спецификациям.. Тестирование недоступно, так как QPL не поддерживается.
UL94V0: Относится к конформным свойствам самозатухающего покрытия на подложке FR4.. V0 - это наивысшая достижимая категория с V1 и V2 в качестве ее преемников..
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, так далее. 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, Свяжись с нами.
