敷形涂覆技术

敷形

涂覆技术

----用于PCBA的保护涂覆

(Conformalcoating)

提纲本专题主要讲述以下五个方面：一.概述二.敷形涂覆材料三.涂敷方法四.高频、微波电路板的涂敷五.涂敷材料的认证。一.概述1.1定义：敷形涂层（Conformalcoating）

----涂敷到PCBA（印制板组装件）上，与被涂物体外形保持一致的绝缘保护层。1.2准则：目的：

a。敷形保护涂覆的目的是使PCBA在工作和贮存期间能抵御恶劣环境对电路和元器件的影响，同时增加器件的抗冲击振动性，达到防潮、防霉、防盐雾腐蚀的能力。

b。防止由于温度骤变产生的“凝露”使焊点间漏导增加、短路甚至于击穿。

c。防止高压电路导线间“爬电”。分类：根据MIL-I-46058C,BS5917,IPC-CC-830要求,

敷形涂覆分为以下几类:

按材料分类：AR---丙稀酸酯树脂ER---环氧(改性)树脂SR---有机硅树脂UR---聚氨酯XY---聚对二甲苯(汽相沉积)FC---氟碳树脂其它—无溶剂丙稀酸聚氨酯光固化涂料等.

按应用及环境要求:Class1-----消费电子产品（一般电子产品）Class2-----工业电子产品（计算机、通讯设备等）Class3-----高可靠电子产品（军用电子产品及高密度组装电路）负面影响：

保护涂覆可提高环境适应性，但可能产生负面影响，主要是：增加分布电容；高阻抗精密电路原有特性和参数改变；对微波电路的影响会更大。涂覆程序：

对于试验电路，应在环境试验之前涂覆。防护涂层的局限性：

由于涂层很薄，仅20~200μ（0.02~0.2mm)因此,不能期望它提供一个很高的抗冲击振动和完全抗水蒸汽穿透能力（水蒸汽可穿透涂层进入PCB）。要达到更高的防护等级，需采用固体封装技术抵御盐雾的侵蚀,例如工作在户外或海上舱外非密封的电路板.涂敷次数：

涂敷二次比涂敷一次效果会更好。PCB基材质量的重要性：

不要期望通过保护涂敷来提高PCB基材的绝缘性，涂层仅能延缓其受潮，不能提高其防潮性能。二.敷形材料2.1常用敷形涂覆的材料及性能丙稀酸Acrylic聚氨酯Urethane

环氧

Epoxy有机硅Silicone聚对二甲苯Parylene光固化丙稀酸聚氨酯改性聚丁二稀体积电阻率ρV

Ω-cm1012~10141011~10141012~10151013~10151013~10151012~10141012~1014介电系数ε

3.8~4.23.83.42.6~2.82.6~33.6~3.82.8损耗角正切值

tgδ3.5·10-23.4·10-22.3·10-23.5·10-38·10-4(N)2·10-2(C)3.5·10-25·10-3CET(10-5/℃)5~96~94.5~6.510~206~9耐热性℃1201201301801301201202.2敷形涂覆材料AR型（丙稀酸树脂）：有良好的电性能，工艺性好。适合于A类环境的PCBA涂覆。可喷、浸及刷涂。ER型（改性环氧）：有良好的电性能和附着力，工艺性好。但由于聚合时产生应力，对一些易脆元器件需特殊保护。可浸、喷及刷涂。UR型（聚氨酯）：在要求耐湿热和耐盐雾腐蚀环境中使用，最好喷涂二次。双组份、可喷、浸和刷涂。涂层韧性好，耐高低温冲击。SR型（有机硅树脂）电性能优良，损耗和介质系数值比其它类涂料低，耐湿热性能好，适合于高频、微波板涂覆；也适合于在高温下工作的电路板涂覆。可喷、浸及刷涂。XY型（聚对二甲苯）：系由对二甲苯的环二体在特定的真空设备中，汽相沉积于PCB和组件上，厚度在6~12μm。适用于高频板。AR/UR型（丙稀酸聚氨酯树脂）多属光/湿固化体系。有良好的电性能和工艺性。用于选择性涂覆设备。适合于大批量流水线涂覆。2.3有机硅DC1-2577弹塑性涂料DC1-2577是一种优良的弹塑性树脂，兼有橡胶和树脂的特性。固化后既有橡胶状的柔韧性又有平滑的表面。因此，它比橡胶型涂料具有更好的抗灰尘性和持久的透明度。

DC1-2577有机硅涂料是一种透明的硅酮树脂，它在高频和低频时都呈现良好的电性能。抗冲击振动和对基板的粘附性优于其它硅树脂。固化的膜层具有耐湿热、透光、抗紫外线和抗灰尘性。可用于刚性和柔性PCBA敷形涂覆，也可用于多孔的陶瓷基板。其它性能：高频电性能优良；使用方便，可喷、浸和流动涂覆；可选择室温或热固化；阻燃；吸尘性小(优于其它透明硅弹性体,应用于太阳能电池板涂覆)从-65℃~+200℃温度范围内具有韧性；易修复。2.4派拉纶（Parylene）聚对二甲苯的制备过程是采用真空汽相成膜法。即将对二甲苯环状二聚体经加热汽化后再经高温热裂解成双游离基气体，此气体在真空条件下导入成膜室直接冷凝聚合成膜。即：二聚体汽化-----裂解开环-----聚合Parylene是对一系列聚合物的通称；这个家族的基本成员是：

ParyleneN即：聚对二甲苯。

ParyleneC在芳烃上一个氢被氯原子取代

ParyleneD在芳烃上二个氢被二个氯原子取代ParyleneN是电性能最好的介质材料，但是其对基体的粘附差。

ParyleneC电性能差，但是对基体的粘附力好，因而是涂敷材料的首选

ParyleneD具有阻燃性。其性能与ParyleneC类似。派拉纶膜具备较多的特点，可应用于组件及PCBA的敷形保护涂覆。但需有专用真空设备，对不须涂覆的部位需以严格的工艺保护措施。派拉纶气相沉积示意图三.涂敷方法3.1手工喷涂

在有水帘喷漆柜内,手工喷涂.3.2自动喷涂采用选择性喷射涂覆机3.3真空气相沉积成膜

60年代中期,美国UnionCarbideCorp研制由对二甲苯环二体,在真空下裂解聚合成聚对二甲苯,沉积于产品表面形成8~12μ均匀的薄膜.在电子领域可作为特殊的防护涂层.选择性涂覆设备选择性涂覆设备选择性涂覆设备选择性涂覆及光固化设备

3.4涂覆方法的比较成膜方法材料是否有溶剂

是否需要掩膜保护适应性适用材料固化方式手工喷涂有需广泛除聚对二甲苯外都适用热、光固化自动喷涂无(或极少量)不需

大批量流水线生产适合于无溶剂材料以光固化为主气相沉积无需有局限性仅适用于聚对二甲苯常温3.5涂敷工艺3.5.1涂覆工艺过程

1.准备2.清洗3.保护4.驱潮

5.配料6.涂覆7.滴漆

11.检验10.元件加固9.聚合8.检查涂覆工艺-----准备,清洗3.5.2工艺过程的简要说明

(1)准备

a.消化图纸及工艺卡片

b.确定局部保护的部位

c.确定关键工艺细则如允许的最高驱潮温度采取何种涂覆工艺等.

(2)清洗

a.应在焊接之后最短的时间内清洗,防止焊垢难以清洗.b.确定主要污染物是极性,还是非极性物,以便选择合适的清洗剂.c.如采用醇类清洗剂,须注意安全事项:必须有良好的通风及洗后凉干的工艺细则,防止残留的溶剂挥发引起在烘箱内爆炸.涂覆工艺-----准备,清洗

d.水清洗设备（适合于实验室及小批量生产）

MieleIR6002(德国)

用偏碱性的清洗液（乳化液）冲洗焊剂，再用纯水冲洗将清洗液洗净，达到清洗标准。特点：安全。缺点：清洗液偏硷性，会对某些材料产生腐蚀如对铝合金----清洗后会变色。涂覆工艺-----遮蔽保护

(3)

遮蔽保护保护胶带

a.应选择不干胶膜不会转移的纸胶带；

b.应选用防静电纸胶带用于IC的保护；

c.有时在清洗之前已进行保护,以防止清洗液进入某些敏感的器件,须考虑溶剂与压敏胶带的相容性。遮蔽保护

a.按图纸要求对某些器件进行遮蔽保护；

b.操作者应知悉的保护器件：如印制板插头，微调磁芯，可调电位器及IC插座等不准涂漆的部位必需应用胶带保护。

涂覆工艺-----驱潮

（4）驱潮

a。经清洗，遮蔽保护的PCBA（组件）在涂敷之前必须进行预烘驱潮。

b。根据PCBA（组件）所能允许的温度确定预烘的温度/时间。

c。预烘温度/时间，推荐如下(根据需要选择其中一组)：

预烘温度℃预烘时间（小时）1802270336044555~6涂覆工艺-----涂覆

（5）涂覆

敷形涂覆的工艺方法取决于PCBA防护要求、现有的工艺装备及已有的技术储备。

a.

喷涂：

喷涂是使用最广，易于为人们接受的工艺方法。适合于元器件不十分稠密，需遮蔽保护不多的PCBA。喷涂的涂料粘度调配到15~22秒（4号杯）期望喷后的产品有好的流平性，合适的粘度不但有覆盖的过程，而且还有“流”和“滴”的过程，使一些喷不到的地方能为涂层所覆盖。喷涂需注意事项是：漆雾会污染某些器件，如PCB插件，IC插座，某些敏感的触点及一些接地部位，这些部位需注意遮蔽保护的可靠性。另一点是操作者在任何时候不要用手触摸印制插头，以防沾污插头触点表面。涂覆工艺-----涂覆

b.浸涂(或流浸涂)

b-1

浸涂工艺可以得到最好的涂覆效果,可在PCBA任何部位涂有一层均匀、连续的涂层。浸涂的关键工艺参数是：调整合适的粘度；控制提起PCBA的速度，以防止产生气泡。通常是每秒钟不要超过1米的提速.

b-2

浸涂工艺不适用于组件中有可调电容、微调磁芯、电位器、杯形磁芯及某些密封性不好的器件的PCBA。

b-3

对于大批量生产，可采用流浸工艺。

涂覆工艺-----涂覆

C.刷涂刷涂是适用范围最广泛工艺，适用于小批量生产，PCBA结构复杂而稠密、需遮蔽保护要求苛刻的产品。由于刷涂可以随意控制涂层，使不允许涂漆的部位不会受到污染；刷涂所消耗的材料最少，适用于价格较高的双组份涂料。刷涂工艺对操作者要求较高，施工前要仔细消化图纸及对涂覆的要求，能识别PCBA元器件的名称；对不允许涂覆的部位应贴有醒目的标示。刷涂时对焊点，元器件引线必须有序地施工以避免遗漏。操作者在任何时候，不允许用手触摸印制插件以避免污染。上述三种工艺都需要良好的通风和送风，有防火，防爆措施。

涂覆工艺----检查

(6)

检查

a.在滴漆之后应重点检查有无误涂部位----即不允许涂漆的部位已被误涂或某些插件的触点被污染。

b.元器件是否有变形或移位碰线,短路。

c.如已表干（须涂二次的，在第二次涂后）在聚合前除去保护膜，以防压敏胶层转移。工艺涂覆-----聚合

(7)

聚合

a.聚合的温度与时间：

涂层聚合温度的确定一是涂层聚合物本身的要求；另一方面是PCBA元器件所能允许的最高温度。通常不超过80℃；可按以下几组选择：

80℃；70℃；65℃；60℃；55℃。聚合物固化时间原则上按厂家给出的温度和时间，当降低温度时，以每降10℃聚合时间要增加一倍。

b.对加有光引发剂的光固化涂料,需严格按厂家给出的要求.

c.需要涂覆两次涂层时,必需在完成第一次聚合后再涂第二次,以防未聚合的涂层溶蚀,溶胀或起皱.

工艺涂覆-----元件加固

(8)

元件加固

a.元器件的局部加固不属于保护涂敷的范畴，但必须在保护涂覆之后进行加固,属后序相关工序。以下情况之一都须进行加固。设计图纸上要求加固的元器件；依靠自身引线支撑的元器件在冲击，振动时可能发生损坏的；元器件质量大于7克，靠引线支撑的阻容器件；某些直立件需要与基板加固连接。某些因振动易损坏须吸收额外能量的器件。

涂覆工艺-----元件加固

b.元器件加固材料

类别型号成份及性能性状熔温主要用法及优缺点RTV

硅橡胶硅宝482c醇型RTV硅橡胶,透明~半透明无腐蚀性。半流动性。有粘接性。弹性体室温固化1.适合于电子,电气元器件加固用的脱醇型胶2.有粘接性，可用于元器件及飞线固定。3.对金属及镀层无腐蚀性。4.残留的可疑挥发物无害(系醇类)。5.从软管挤出后能自流平,5~10分钟表干,实干须大于24小时。

热熔胶3M-3748稀烃热熔胶聚丙稀烃类树脂苯乙稀—丁二稀,乙稀--丙稀聚合物.石蜡等灰白色固体150℃(最高)从胶枪挤出.1.PCBA元器件防振加固、填隙及飞线固定2.工装,夹具的临时固定。3.自动生产线纸包装盒的快速粘贴。4.缺点是：

a.挤出温度高(140~150℃/4—5秒)

对有些器件有损伤。

b.粘接可靠性差,脱落后成多余物残留。涂覆工艺----检验（9）检验----PCBA涂敷后的质量控制

9.1检验项目涂层厚度；元器件的引线及焊点是否被涂层覆盖；不允许涂漆的部位是否被误涂、污染；应涂敷的区域是否已被涂层覆盖；气泡、空白区域及其它。

涂覆工艺----检验

9.2检验细则

a.涂层厚度：涂层厚度系指PCBA无元器件、焊点的PCB平滑处涂层厚度。测量方法：直接测量或采用标准样板测量（已知厚度的铝片）。测量仪器：超声测厚仪。b.外观检验：漏涂：主要是焊点及元器件密集区的引线；误涂：图纸上规定不准涂敷的元器件，PCB转接插头，接地焊点；PCBA上是否有因元器件错位而被涂层粘死。涂层应是平滑,均匀,连续的绝缘膜.无金属颗粒,棉纤维,毛发及手印.涂覆工艺----检验

c.气泡检查气泡可以目测,必要时可采用4倍放大镜。允许的气泡

在没有安装元器件的区域,允许有单个小于0.6mm的气泡或小于0.6mm气泡群的总面积小于PCB面积的1%.引线及元件密封处如有一群或一串气泡，但不跨越二条导线，气泡群在2.5mm以内,是允许的.在引线,元件封接处及在螺钉,螺母周围有单个气泡其大小不超过0.6mm是允许的,但不允许有空洞.气泡、空洞、不允许的气泡群和其它单个气泡大于0.6mm必须返修.单个气泡小于0.6mm,但气泡群的面积大于PCB面积的1%.当密封元器件在涂敷之后有连续的气泡串时,表明密封件已失去密封性,器件应更换.不允许有空洞,空洞区域应补漆.

涂覆工艺----检验

在二根导线间，不允许有气泡跨越绝缘区。残胶----PCBA上不允许有保护胶带的残胶。流褂----PCBA上不允许有超过10%的流褂区域。不连续区域----当PCBA被有机硅污染时，涂层会产生不连续区域，应查明原因并返工。d加固层按要求对元器件进行加固。采用RTV硅橡胶482。硅橡胶应托起元器件或在元器件周围加固，加固层应平滑无堆积现象。

涂覆工艺-----元件加固

b.元器件加固材料

类别型号成份及性能性状熔温主要用法及优缺点RTV

硅橡胶硅宝482c醇型RTV硅橡胶,透明~半透明无腐蚀性。半流动性。有粘接性。无腐蚀性。弹性体室温固化1.适合于电子,电气元器件加固用的脱醇型胶2.有粘接性，可用于元器件及飞线固定。3.对金属及镀层无腐蚀性。4.残留的可疑挥发物无害(系醇类)。5.从软管挤出后能自流平,5~10分钟表干,实干须24小时。

热熔胶3M-3748稀烃热熔胶聚丙稀烃类树脂苯乙稀—丁二稀,乙稀--丙稀聚合物.石蜡等灰白色固体150℃(最高)从胶枪挤出.1.PCBA元器件防振加固、填隙及飞线固定2.工装,夹具的临时固定。3.自动生产线纸包装盒的快速粘贴。4.缺点是：

a.挤出温度高(140~150℃/4—5秒)

对有些器件有损伤。

b.粘接可靠性差,脱落后成多余物残留。四.高频、微波涂覆4.1高频和微波电路的涂敷保护技术是电子设备三防最为敏感,也是最难以解决的问题之一.必须对材料和工艺进行试验后才能应用.4.2高频和微波电路的涂敷保护会带来一些负面影响：会增加原有电路的分布参数；会改变微带的感量；导致频率漂移；使输出功率下降等。4.3高频和微波电路的涂敷保护目的：使电路板或微带电路在湿热环境下性能稳定；保护微带金属防止铜离子迁移。4.4对涂覆材料的要求：在使用频率下，介电系数小、且稳定。在使用频率下，tgδ值小，应在3~5x10－3。经高温高湿（60℃R·H95~98%）ρv值在2x1010Ω以上。经-60℃/+125℃温度冲击后，涂层与基板不脱层、涂层不开裂（包括微裂纹）。涂覆于微波电路对电路特性影响最小。工艺简单、便于调试、维修。

4.5几种高频涂层性能对比

性能9204DC1-2577ParyleneCParyleneN类型苯乙稀/丁二稀SRXYXY贮存态液态液态粉粉成膜态硬性弹塑性硬性硬性固化形式70℃常温或UV常温气相沉积常温气相沉积施工方法喷涂喷涂气相沉积气相沉积涂层厚度μm25~3525~70~10012~2512~25-60℃/+125℃温度冲击后通过通过通过通过涂层柔韧性R0.5R0.5R0.5R0.54.6几种高频涂层电性能对比

性能9204DC1-2577ParyleneCParyleneN主要电性能ρV

Ω-cm≥2x1014≥2x1014≥2x1014≥2x1014ε(1MHz)2.822.9~32.9~32.62tgδ(1MHz)3x10-33.8x10-32x10-26x10-4高温高湿240h后绝缘电阻值(Ω)1.1x1013(FR-4)8x1013(F4B)3.9x1010(F4B)9.3x1012(FR-4)7x1010(F4B)Q值变化率(1MHz)涂覆前3322涂覆后654.66主要特点适用于FR-4高频板适用于F4B微波板适用于F4B微波板粘附性不好4.7微波涂覆的应用技术通常微波电路采用密封(或半密封)结构,涂覆是为了保护带线或某些器件免受特定环境的影响。微波电路的保护涂