Вороги процесу нанесення захисного покриття (частина 1)

26.09.2023 |

Деякі фактори, які негативно впливають на процес нанесення захисного покриття, досить поширені і з ними легко впоратися. Представляємо дві частини статті, що описують найпоширеніші причини дефектів у цьому делікатному процесі.

Процес нанесення захисного покриття не вдається з багатьох причин: деякі з них є поширеними, а інші – відносно рідкісними. Філ Кіннер (Phil Kinner ) з Electrolube, має більш ніж 20-річний досвід роботи в галузі захисних покриттів, але він все ще вчиться: у процесі є деякі нюанси, які знову і знову викликають проблеми, але, на щастя, деякі з них легко вирішуються. Ця публікація буде присвячена справжнім заклятим ворогам процесу нанесення захисного покриття, таким як складнощі, пов’язані з чутливими ділянками та високими компонентами. Також будуть розглянуті деякі з найкращих способів уникнути вологості, щоб допомогти досягти рівномірного покриття без дефектів

1) Чому високі вертикальні елементи є такими складними для нанесення покриття?

Високі вертикальні поверхні є ключовою проблемою в процесі нанесення захисного покриття, в основному через вплив сили тяжіння, а також – певною мірою – через метод нанесення. Традиційно рідкі захисні покриття формуються випаровуванням розчинника, щоб підвищити їхню в’язкість і запобігти витіканню матеріалу з гострих кутів і вертикальних поверхонь завдяки комбінованій дії сили тяжіння та/або капілярних сил. Процес відносно повільний, і часто можуть виникати деякі проблеми з рівномірним покриттям поверхні.

У той час як матеріали, що твердіють під дією ультрафіолетового випромінювання, твердіють дуже швидко, між нанесенням і полімеризацією майже завжди проходить певний проміжок часу, під час якого на матеріал діють гравітаційні та капілярні сили, що знову ж таки може призвести до проблем із формуванням однорідного шару.

В даний час домінуючою технікою нанесення є вибіркове покриття за допомогою робота XYZ, оснащеного клапаном, який традиційно розташовується перпендикулярно до друкованої плати. У результаті матеріал покриття також наноситься перпендикулярно до плати, зменшуючи ймовірність його осідання на гострих кутах або вертикальній поверхні та сприяючи силі тяжіння та капілярному потоку до поверхні друкованої плати. Нахил сопла для нанесення під кутом 45 градусів збільшує ймовірність нанесення матеріалу на вертикальні поверхні, а також зменшує вертикальну силу, з якою наноситься матеріал, що, як наслідок, призводить до уповільнення потоку матеріалу. Більше того, сучасні матеріали є більш в’язкими і тому більш стійкими до гравітаційних і капілярних сил під час розпилення.

2) Які кроки необхідно вжити для захисту особливо чутливих частин друкованої плати?

Як зазвичай, відповідь на це питання залежить від того, до чого ці частини чутливі. Якщо ви намагаєтеся захистити їх від вологи, конденсації або занурення у воду, найважливішими факторами, які слід враховувати, є товщина та точність нанесення покриття, а також вибір типу захисного покриття. Деякі покриття краще підходять для утворення рівномірних шарів більшої товщини та за своєю природою мають кращі бар’єрні властивості, ніж інші. З іншого боку, деякі компоненти не повинні мати покриття, а сам компонент або його виводи можуть бути пошкоджені матеріалами покриття. Це особливо важливо, коли температура склування (Tg) захисного матеріалу знаходиться в робочому діапазоні друкованої плати. Коли захисний матеріал досягає температури Tg, виникає різниця між зменшенням еластичності матеріалу та збільшенням коефіцієнта теплового розширення (КТР). Ця різниця створює напругу на компоненти або їх контактах і може пошкодити сам компонент або паяне з’єднання. Однак при багатьох температурних циклах припій може навіть виштовхнутися через робочий захисний шар, що призведе до короткого замикання. Тому в ідеалі значення температури Tg матеріалу покриття має бути за межами робочого діапазону схеми або принаймні в його нижній частині.

Іноді також буває, що, незважаючи на використання спеціальних покриттів для пом’якшення впливу вібрації, вищі компоненти все ж більш сприйнятливі до такого роду пошкоджень. Це дуже складна і багатогранна проблема.

Щоб звести до мінімуму ймовірність переміщення компонента під впливом вібрації, для його кріплення до друкованої плати зазвичай використовується паяльна паста або клей. Однак, щоб мінімізувати вплив КТР, матеріал має бути ретельно підібраний таким чином, щоб, з одного боку, він був досить м’яким і гнучким, щоб розсіювати вібрації, а з іншого боку, він не був ні надто жорстким, ні занадто гнучким, щоб уникнути погіршення проблем із CTE в умовах експлуатації вузла.

3) Чи пошкодження покриття/плати частіше трапляється на частинах друкованої плати з високим профілем і чому це відбувається?

Це насправді залежить від конструкції вузла та умов, яким він піддається під час роботи. Як обговорювалося в пункті 1, існує багато проблем, пов’язаних з ефективним покриттям високих компонентів. Недостатня товщина покриття або відсутність суцільності робить вищі компоненти більш сприйнятливими до пошкоджень олов’яними вусами, дугою, корозією, конденсацією або зануренням. Однак варто зазначити, що в умовах високої вологості дроти на рівні плати часто більш сприйнятливі до корозії через наявність залишків флюсу, які не тільки сприяють місцевій конденсації через свою гігроскопічність, але й спричиняють корозію через їхню іонну природу.

За матеріалами сайту https://tek.info.pl