Как избежать отказов конформных покрытий?

Как избежать отказов конформных покрытий?

автор: эксперт по покрытиям Electrolube Phil Kinner (Фил Киннер). перевод: Хижняк Ю.Б.

Эти заметки посвящены выбору и применению конформных покрытий, я собираюсь ответить на часто задаваемые вопросы, почему конформные покрытия иногда выходят из строя в процессе эксплуатации; и какие шаги вы можете предпринять, чтобы избежать отказа в первую очередь. Конформное покрытие (Conformal Coating ) – защитное покрытие, предназначенное для защиты поверхности монтажного основания и компонентов готовой электронной сборки от внешних воздействий окружающей среды при эксплуатации: повышенных температур, влаги, загрязнений, химических и механических воздействий, а также снижения электромиграции и увеличения механической прочности паяных соединений.

Здесь, в Electrolube, мы производим одни из лучших – возможно, самые лучшие – электрохимические средства защиты цепей на рынке. Но, хотя мы проявляем большую осторожность в наших исследованиях, в разработке рецептур продуктов и разработке соответствующих методов обработки и нанесения для наших продуктов, мы знаем, что иногда конформные покрытия могут потерпеть неудачу; и будьте уверены, что мы очень заинтересованы в том, чтобы выяснить, почему это происходит.

Однако некоторые из наиболее распространенных первопричин этих неудач всплывают часто, и в рамках этих заметок я хотел бы пробежаться по этим вопросам, чтобы предложить несколько советов и разрушить странные мифы, которые возникают в связи с этим. Я предлагаю вам их в нашем обычном формате вопросов и ответов. Итак, давайте начнем...

Каковы причины разрушения покрытия?

Покрытия выходят из строя по целому ряду причин – некоторые общие, а некоторые не очень. Вот пять основных причин отказа, которые обычно являются результатом плохого выбора продукта и/или применения, или какой-то основной проблемы, возникающей из-за недостаточной подготовки поверхности или какой-то химической активности, происходящей под покрытием, которая совершенно не связана с химией покрытия:

1. Состав покрытия просто недостаточно подходит для этой работы. Например, он не может поддерживать достаточный уровень изоляции, когда печатная плата подвергается воздействию влажной среды и происходит конденсация. Есть много продуктов, которые сопротивляются таким условиям, поэтому такого рода проблем можно избежать, сделав соответствующий выбор материала в самом начале.
2. Покрытие не отверждалось должным образом, и поэтому не имело возможности в полной мере развить свои защитные свойства. Применяйте и делайте это правильно – вы сможете решить не только эту, но и множество проблем одним ударом!
3. Плохое покрытие или недостаточная толщина. Покрытие острых краев может быть с большим трудов достигнуто с помощью многократных покрытий, и иногда очень трудно обеспечить достаточную толщину в этих областях для поддержания защиты. Сочетание выбора материала и техники нанесения/изготовления позволит устранить эти проблемы. Кстати, о толщине покрытия я расскажу чуть позже.
4. Происходит неожиданное взаимодействие с каким-то другим технологическим материалом, используемым для подготовки или сборки печатной платы. Остатки флюса особенно наглядно иллюстрируют этот тип проблем. Например, в процессе использования плат, с применением флюсов «без очистки», остатки флюса могут препятствовать отверждению некоторых типов покрытий или приводить к потере изоляции компонентов платы.
5. Происходит что-то еще, что не имеет прямого отношения к покрытию. Если плата или компонент остались без внимания к режимам подготовки, или не было сделано предварительной очистки покрытия, коррозионные остатки на проводящих дорожках или ножках компонента печатной платы со временем могут привести к отказам. И хотя покрытие может задержать выход из строя на многие годы, в какой-то момент отказ неизбежно произойдет.

Каковы были бы наши главные советы по предотвращению разрушения покрытия?

Как было подчеркнуто, выберите правильный материал для необходимой защиты, нанесите и проведите его отверждение. Проверьте наличие взаимодействия с другими технологическими химическими веществами и тщательно очистите узел перед нанесением покрытия.

Когда дело доходит до нанесения, будет ли более толстое покрытие менее вероятно к провалу своих свойств?

Это зависит от обстоятельств. «Толще» может быть «лучше» до определенного момента, но на каком-то этапе материал покрытия будет слишком толстым, и либо сам треснет, либо вызовет растрескивание даже самих компонентов покрытия. Например, во время теплового удара или термоциклирования. В зависимости от типа используемого материала покрытия может возникнуть проблема захвата растворителя (т. е. растворитель не успеет испариться из пленки покрытия до того, как она затвердеет).

Кроме того, добавляя ненужное количество материала покрытия, вы фактически тратите его впустую, увеличивая затраты и, что важно для некоторых применений, добавляя вес. Кроме того, могут возникнуть проблемы с тепловым управлением, поскольку может оказаться трудным рассеивать тепло от компонентов с толстым покрытием. Следует помнить, что выше определенной толщины, которая изменяется в зависимости от применяемого материала, любое увеличение может привести к уменьшению отдачи.

Насколько важен способ нанесения для надежности покрытий?

Это, вероятно, определитель успеха номер один. Часто плохой материал, применяемый хорошо, может быть так же хорош, а иногда и лучше, чем материал с лучшими свойствами, который применяется плохо. В конце концов, покрытие – это получение достаточного покрытия острых краев и металлических поверхностей без слишком плотного нанесения материала в других местах. Конечно, некоторые материалы "применяются лучше", чем другие, и делают этот процесс максимально легким и надежным; но в конечном итоге эффективность жидких наносимых покрытий всегда будет определяться тем, насколько хорошо они были нанесены.

Являются ли некоторые платы "невозможными" для покрытия в силу их конструкции?

Нет ничего невозможного, если у вас достаточно времени и денег, но дизайн важен для определения подходящей методологии применения и, следовательно, времени цикла и связанных с этих затрат. Некоторые простые вещи, такие как попытка держать разъемы или другие области без покрытия на одном краю сборки, могут иметь огромное значение для простоты покрытия сборки, стоимости покрытия сборки и, конечно же, общей надежности сборки.

Автор:  эксперт по покрытиям Electrolube Phil Kinner (Фил Киннер). перевод: Хижняк Ю.Б.
Дата публикации:  03.11.2020