Конформальные покрытия
29 мая 2015
Конформальное покрытие представляет собой очень тонкий сплошной слой изоляции, который максимально повторяет форму и рельеф печатной платы или подобного стандартного электронного устройства. Различные виды конформальных покрытий используются для создания достаточной степени защиты от воздействия окружающей среды в ходе эксплуатации, а также чтобы не допустить значительного снижения эксплуатационных характеристик устройств. Их преимущество состоит в способности защитить устройства, используя тонкий слой изоляции, которая не проводит электрический ток и не создает помех чувствительным элементам системы.
Конформальное покрытие должно отвечать следующим требованиям:
Поскольку конформальные покрытия не проводят электрический ток, их поверхностное сопротивление изоляции позволяет использовать их для доработки стандартных электронных компонентов. Что касается толщины конформального покрытия для стандартного электронного оборудования, то оно зависит от используемого материала и составляет:
Сравнение видов конформального покрытия
Выбор материала конформального покрытия зависит от условий окружающей среды, в которых будет производиться эксплуатация, самих защищаемых объектов и предпочитаемого способа нанесения покрытия. В дополнение к требованиям к толщине покрытия, упомянутым выше, каждый материал обладает следующими характеристиками:
Акрил:
Наносится быстро, снижая затраты времени на производство. Акриловое покрытие защищает электронные компоненты от коррозии, загрязнения, пыли, грибка, влаги, статического разряда и теплового удара. Высокие изоляционные характеристики материала позволяют выдерживать разряды напряжения. Покрытие является прозрачным и может быть нанесено при помощи кисти или методом напыления, быстро сохнет, не подвержено воздействию соли и обладает высокими флуоресцентными свойствами. Подходит для плотного монтажа и ремонта. Несмотря на невысокую степень защиты акрилового покрытия от абразивов и химических веществ, оно сравнительно легко наносится, чистится и удаляется, что способствует его популярности. Некоторые виды акрилового покрытия (например, Humiseal 1B31) подходят для таких приложений как Mil-I-46058C IPC-CC-830B. Затраты на его нанесение находятся на среднем уровне. Степень защиты от растворителей в целом невысокая. Диапазон рабочих температур находится в пределах от −65 до +125 °С, с диэлектрической прочностью 12 кВ/мм, диэлектрической постоянной 2.5 и коэффициентом рассеяния 0.01. Стандартно наносится способом напыления.
Силикон:
Обладая высокой диэлектрической прочностью и хорошей защитой от влаги, силиконовое покрытие защищает и изолирует электронные компоненты и системы, оберегая их от негативных эффектов коррозии и теплового удара. Оно обеспечивает стабильную защиту электроники в широком диапазоне температур от −40 до +200 °C, с большим запасом превосходя рабочий диапазон других конформальных покрытий в таких условиях эксплуатации, где высокие колебания температуры являются доминирующим фактором. Силикон требуется наносить более толстым слоем чем акрил, уретан или парилен, что ограничивает его использование в сверхкомпактных приложениях. Таким образом, его следует избегать при обработке изделий с плотной компоновкой. Однако, такое покрытие подходит для нестандартных компонентов, а также для электронных компонентов и систем, таких как генераторы, моторы, реле, соленоиды и трансформаторы, обеспечивая данным устройствам такую же надежную защиту и изоляцию, как и стандартным устройствам. Независимо от приложения, силикон легок в использовании, покрывает защищаемые поверхности ровным слоем и быстро сохнет, обычно в течение часа или быстрее. Еще одно преимущество использования силикона — это относительно беспроблемная модернизация продукта после его обработки, что сводит к минимуму стоимость работ и затраты времени на доработку систем, требующих дальнейшей модернизации после нанесения конформального покрытия.
Уретан:
Наряду с исключительно высокой степенью защиты от абразивных материалов и других форм механического износа и коррозии, уретановое покрытие также демонстрирует значительно меньший потенциал реверсии . Другие преимущества использования уретана — это исключительная защита от влаги и высокие диэлектрические характеристики. Он хорошо противостоит воздействию едких химических веществ, однако их воздействие в сочетании с высокой температурой или высоким уровнем вибрации является нежелательным. Имеются данные что уретановые покрытия особенно эффективно противостоят развитию кристаллических, электропроводных структур олова, которые могут иногда проявляться на поверхностях компонентов с оловянным покрытием. Известные также как «оловянные усы» из-за своей характерной формы, эти структуры в особенности представляют собой проблему для широко распространенных гальванических оловянных покрытий. И хотя данные образования редко превышают по размеру несколько миллиметров, они могут стать причиной коротких замыканий для стандартных электронных компонентов и других систем. Уретановое конформальное покрытие обеспечивает наилучшую на данный момент защиту для таких поверхностей.
Парилен:
Название материала парилен обычно используется для обозначения конформальных покрытий, наносимых способом осаждения паров, происходящих от пара-ксилилена и его производных. Существует три основные вариации парилена — парилен C, N или AF-4. Париленовое покрытие продемонстрировало удивительную способность формировать исключительно тонкое и одновременно стойкое покрытие для постоянно расширяющегося диапазона стандартных электронных компонентов. И хотя оно может быть дороже чем другие конформальные покрытия, париленовое покрытие также обеспечивает надежную и экономичную защиту для электронных компонентов и систем, постоянно работающих в нестабильных условиях окружающей среды с воздействием абразивных материалов. Его показатели рентабельности превосходят показатели любых других конформальных покрытий. Парилен особенно хорошо адаптируется к требованиям для защитных покрытий электронных печатных плат, микросхем, датчиков, связанных с ними компонентов и других электрических систем. Его изолирующие качества позволяют успешно противостоять электростатическим, магнитным и радиопомехам возможно в еще большей степени, чем у акрилового, силиконового или уретанового покрытия. Парилен обладает чрезвычайно низким коэффициентом рассеяния 0,0027, диэлектрической постоянной 3,1 и диэлектрической прочностью 276 кВ/мм. Его рабочий температурный диапазон находится в пределах от −195 до +125 °С. Он также обладает превосходной стойкостью к кислотам, щелочам и растворителям.
Функциональное преимущество конформального покрытия и стандартных электронных компонентов.
До момента изобретения каких-либо других технологий, конформальные покрытия остаются предпочтительным средством защиты для стандартных электронных компонентов. При избирательном использовании, с учетом индивидуальных свойств каждого материала, конформальные покрытия из акрила, силикона, уретана и парилена наилучшим образом подходят для использования в оборонных и аэрокосмических приложениях.
Они являются решением в таких условиях эксплуатации, которые выходят за рамки нормальных, сохраняя работоспособность критически важного оборудования, электронного оборудования спутников и космических кораблей, аппаратуры систем навигации и радаров, и многих других подобных систем и комплексов, требующих особой, исключительной производительности.
Учитывая огромную скорость развития полупроводниковой промышленности, в обозримом будущем можно ожидать и роста применения конформальных покрытий. Стандарты эффективности конформальных покрытий потребуют мониторинга и доработки с ростом масштабов их использования.
Париленовое конформальное покрытие обеспечивает наиболее надежный уровень защиты, гарантируя надежную эксплуатацию в различных неблагоприятных ситуациях и условиях окружающей среды. Оно является наиболее универсальным для большинства приложений с использованием стандартных электронных устройств и широко используется в промышленных, микроэлектромеханических, бытовых, медицинских, автомобильных и приложениях обеспечения безопасности.
Конформальное покрытие должно отвечать следующим требованиям:
- быть гибким, чтобы не оказывать излишнего воздействия на компоненты в процессе эксплуатации
- быть легко восстанавливаемым при повреждении входе эксплуатации
Поскольку конформальные покрытия не проводят электрический ток, их поверхностное сопротивление изоляции позволяет использовать их для доработки стандартных электронных компонентов. Что касается толщины конформального покрытия для стандартного электронного оборудования, то оно зависит от используемого материала и составляет:
- 0.013— 0.051 мм для парилена
- 0.051— 0.203 мм для силикона
- 0.025— 0.127 мм для акрила и уретана
Сравнение видов конформального покрытия
Выбор материала конформального покрытия зависит от условий окружающей среды, в которых будет производиться эксплуатация, самих защищаемых объектов и предпочитаемого способа нанесения покрытия. В дополнение к требованиям к толщине покрытия, упомянутым выше, каждый материал обладает следующими характеристиками:
Акрил:
Наносится быстро, снижая затраты времени на производство. Акриловое покрытие защищает электронные компоненты от коррозии, загрязнения, пыли, грибка, влаги, статического разряда и теплового удара. Высокие изоляционные характеристики материала позволяют выдерживать разряды напряжения. Покрытие является прозрачным и может быть нанесено при помощи кисти или методом напыления, быстро сохнет, не подвержено воздействию соли и обладает высокими флуоресцентными свойствами. Подходит для плотного монтажа и ремонта. Несмотря на невысокую степень защиты акрилового покрытия от абразивов и химических веществ, оно сравнительно легко наносится, чистится и удаляется, что способствует его популярности. Некоторые виды акрилового покрытия (например, Humiseal 1B31) подходят для таких приложений как Mil-I-46058C IPC-CC-830B. Затраты на его нанесение находятся на среднем уровне. Степень защиты от растворителей в целом невысокая. Диапазон рабочих температур находится в пределах от −65 до +125 °С, с диэлектрической прочностью 12 кВ/мм, диэлектрической постоянной 2.5 и коэффициентом рассеяния 0.01. Стандартно наносится способом напыления.
Силикон:
Обладая высокой диэлектрической прочностью и хорошей защитой от влаги, силиконовое покрытие защищает и изолирует электронные компоненты и системы, оберегая их от негативных эффектов коррозии и теплового удара. Оно обеспечивает стабильную защиту электроники в широком диапазоне температур от −40 до +200 °C, с большим запасом превосходя рабочий диапазон других конформальных покрытий в таких условиях эксплуатации, где высокие колебания температуры являются доминирующим фактором. Силикон требуется наносить более толстым слоем чем акрил, уретан или парилен, что ограничивает его использование в сверхкомпактных приложениях. Таким образом, его следует избегать при обработке изделий с плотной компоновкой. Однако, такое покрытие подходит для нестандартных компонентов, а также для электронных компонентов и систем, таких как генераторы, моторы, реле, соленоиды и трансформаторы, обеспечивая данным устройствам такую же надежную защиту и изоляцию, как и стандартным устройствам. Независимо от приложения, силикон легок в использовании, покрывает защищаемые поверхности ровным слоем и быстро сохнет, обычно в течение часа или быстрее. Еще одно преимущество использования силикона — это относительно беспроблемная модернизация продукта после его обработки, что сводит к минимуму стоимость работ и затраты времени на доработку систем, требующих дальнейшей модернизации после нанесения конформального покрытия.
Уретан:
Наряду с исключительно высокой степенью защиты от абразивных материалов и других форм механического износа и коррозии, уретановое покрытие также демонстрирует значительно меньший потенциал реверсии . Другие преимущества использования уретана — это исключительная защита от влаги и высокие диэлектрические характеристики. Он хорошо противостоит воздействию едких химических веществ, однако их воздействие в сочетании с высокой температурой или высоким уровнем вибрации является нежелательным. Имеются данные что уретановые покрытия особенно эффективно противостоят развитию кристаллических, электропроводных структур олова, которые могут иногда проявляться на поверхностях компонентов с оловянным покрытием. Известные также как «оловянные усы» из-за своей характерной формы, эти структуры в особенности представляют собой проблему для широко распространенных гальванических оловянных покрытий. И хотя данные образования редко превышают по размеру несколько миллиметров, они могут стать причиной коротких замыканий для стандартных электронных компонентов и других систем. Уретановое конформальное покрытие обеспечивает наилучшую на данный момент защиту для таких поверхностей.
Парилен:
Название материала парилен обычно используется для обозначения конформальных покрытий, наносимых способом осаждения паров, происходящих от пара-ксилилена и его производных. Существует три основные вариации парилена — парилен C, N или AF-4. Париленовое покрытие продемонстрировало удивительную способность формировать исключительно тонкое и одновременно стойкое покрытие для постоянно расширяющегося диапазона стандартных электронных компонентов. И хотя оно может быть дороже чем другие конформальные покрытия, париленовое покрытие также обеспечивает надежную и экономичную защиту для электронных компонентов и систем, постоянно работающих в нестабильных условиях окружающей среды с воздействием абразивных материалов. Его показатели рентабельности превосходят показатели любых других конформальных покрытий. Парилен особенно хорошо адаптируется к требованиям для защитных покрытий электронных печатных плат, микросхем, датчиков, связанных с ними компонентов и других электрических систем. Его изолирующие качества позволяют успешно противостоять электростатическим, магнитным и радиопомехам возможно в еще большей степени, чем у акрилового, силиконового или уретанового покрытия. Парилен обладает чрезвычайно низким коэффициентом рассеяния 0,0027, диэлектрической постоянной 3,1 и диэлектрической прочностью 276 кВ/мм. Его рабочий температурный диапазон находится в пределах от −195 до +125 °С. Он также обладает превосходной стойкостью к кислотам, щелочам и растворителям.
Функциональное преимущество конформального покрытия и стандартных электронных компонентов.
До момента изобретения каких-либо других технологий, конформальные покрытия остаются предпочтительным средством защиты для стандартных электронных компонентов. При избирательном использовании, с учетом индивидуальных свойств каждого материала, конформальные покрытия из акрила, силикона, уретана и парилена наилучшим образом подходят для использования в оборонных и аэрокосмических приложениях.
Они являются решением в таких условиях эксплуатации, которые выходят за рамки нормальных, сохраняя работоспособность критически важного оборудования, электронного оборудования спутников и космических кораблей, аппаратуры систем навигации и радаров, и многих других подобных систем и комплексов, требующих особой, исключительной производительности.
Учитывая огромную скорость развития полупроводниковой промышленности, в обозримом будущем можно ожидать и роста применения конформальных покрытий. Стандарты эффективности конформальных покрытий потребуют мониторинга и доработки с ростом масштабов их использования.
Париленовое конформальное покрытие обеспечивает наиболее надежный уровень защиты, гарантируя надежную эксплуатацию в различных неблагоприятных ситуациях и условиях окружающей среды. Оно является наиболее универсальным для большинства приложений с использованием стандартных электронных устройств и широко используется в промышленных, микроэлектромеханических, бытовых, медицинских, автомобильных и приложениях обеспечения безопасности.
