Файл: Учебник по Технологии.pdf

Эпоксидные покрытия практически невозможно удалить во время ремонта, так как сама плата, корпуса компонентов также состоят из материалов на основе эпоксидных смол и могут подвергнуться агрессивному воздействию со стороны очищающих жидкостей.

Эффективным методом ремонта платы или замены компонента является прожигание эпоксидного слоя паяльником или удаление его ножом.

При применении большинства эпоксидов следует применять «амортизирующие» материалы вокруг хрупких элементов платы, чтобы предотвратить их поломку вследствие усадки во время полимеризации.

Время полимеризации − среднее. Отверждение эпоксидного покрытия происходит в течение 1−3 ч при повышенной температуре или 4−7 дней при комнатной температуре.

Недолговечность материала накладывает ограничения на его эффективное использование.

Силиконовые покрытия обеспечивают высокие температурные, диэлектрические показатели и влагоустойчивость, но обладают ограниченной химической стойкостью.

Очень малое поверхностное натяжение обеспечивает проникновение во все участки печатного узла.

Главное достоинство силиконовых покрытий − в высокой термоустойчивости вплоть до 200 ° С. Их применение желательно при наличии на печатных узлах тепловыделяющих компонентов, таких как мощные резисторы.

Наряду с эпоксидными силиконовые покрытия могут вызвать трудности при ремонте, и они несколько дороже по сравнению с другими типами влагозащитных покрытий.

Следует отметить, что силиконовые покрытия не идеальны. Так, их режим работы в условно влажной среде, как правило, в 10−20 раз хуже по сравнению с другими покрытиями.

Однокомпонентное силиконовое покрытие для полимеризации обычно требует наличия свободного гидроксильного радикала. Это значит, что оно не будет отверждаться в совершенно сухой атмосфере. В этом состоянии до отверждения он гигроскопичен. После отверждения гигроскопичность снижается, но вследствие пористости материала захваченная им влага не испаряется.

268

Двухкомпонентные силиконовые покрытия используют другие механизмы отверждения, поэтому они менее гигроскопичны до отверждения. Тем не менее они практически также пористы.

Любая незаполненная покрытием полость, особенно в комбинации с остатками флюса или другими гидрофильными загрязнениями, при эксплуатации во влажной среде может быть заполнена водой.

Помимо этого, силикон имеет очень большой термический коэффициент расширения (ТКР) (например 300−350 ppm/° С) по сравнению с припоем (16 ppm/° С).

Кроме того, силиконы обладают еще одной уникальной особенностью. Будучи очень мягкими на ощупь, они приобретают высокую твердость при воздействии ударной нагрузки.

Следует также отметить, что силиконы классифицируют как

VOC (VolatileOrganicCompounds) по законодательству Европейско-

го сообщества (табл. 26).

Таблица 26

Сравнение характеристик материалов влагозащитных покрытий

269

Используемые традиционно эпоксидные, силиконовые, уретановые покрытия, получаемые из жидкой фазы, не могут обеспечить защиту микросхем с малым шагом выводов и тем более микросхем в корпусах ВСА.

Наиболее изученными и полностью обеспечивающими защиту от климатических воздействий и агрессивных сред для электронной аппаратуры являются полипараксилиленовые покрытия, получаемые вакуумпиролитической полимеризацией из цикло-ди-n-ксилиленов. Получаемое при этом покрытие имеет название «Парилен».

Особенности полипараксилиленового покрытия:

∙хорошая проникающая способность и равномерность покрытия, в том числе под компонентами, на местах паек, выводах и т.п.;

∙высокая адгезия к различным материалам;

∙хорошие электроизоляционные свойства;

∙низкая влаго- и газопроницаемость;

∙устойчивость к химическим воздействиям;

∙высокая эластичность;

∙отсутствие значительного влияния покрытия на тепловые режимы работы аппаратуры за счет малой толщины (7−12 мкм) и удовлетворительной теплопроводности полимерной пленки;

∙отсутствие внутренних напряжений;

∙контролируемая толщина покрытия;

∙хорошая ремонтопригодность изделий.

Недостатки:

∙неустойчивость покрытия к длительному воздействию ультрафиолета;

∙ограничения на типы используемых компонентов, вызванные высокой проникающей способностью покрытия (компоненты должны быть в герметичных корпусах и выдерживать воздействие вакуума).

Производится тщательная многостадийная отмывка модулей от остатков паяльных материалов и других загрязнений.

Выполняется герметизация компонентов в негерметичных корпусах, а также защита контактов разъемов от проникновения полимера.

Модули закрепляются на специальных барабанах и помещаются в камеру осаждения.

270

Нанесение полипараксилиленового покрытия происходит на специальных вакуумных установках.

Исходный продукт дипараксилилен (димер) или его хлорзамещенные производные возгоняются в вакууме при температуре 120−200 ° С и давлении ~ 0,1 мм рт. ст.

Пары димера попадают в камеру пиролиза, где происходит его разложение на активный мономер.

Конечная стадия процесса происходит в камере осаждения, где активный мономер конденсируется на поверхности изделия, при температуре окружающей среды превращаясь в твердый мономер без образования жидкой промежуточной фазы. Толщина покрытия регулируется в широких пределах изменением технологических режимов.

После нанесения покрытия производится тщательный контроль его качества с использованием систем визуального контроля.

Качество исходного материала и полученной пленки контролируется с использованием спектрофотометрической лаборатории.

Эффективность влагозащитных покрытий в некоторой степени зависит от метода нанесения, который в свою очередь влияет на тип применяемого покрытия (некоторые поставщики предлагают специальные версии одних и тех же покрытий для различных методов нанесения).

В основном существует четыре основных метода нанесения влагозащитного покрытия: погружением, селективное нанесение автоматом, распыление и нанесение кистью.

Погружение печатного узла в ванну с материалом влагозащитного покрытия − наиболее эффективный метод нанесения. Однако в этом случае требуется, чтобы конструкция печатного узла предусматривала возможность нанесения этим методом. Компоненты, на которые не наносится влагозащитное покрытие (разъемы, потенциометры, предохранители и т.д.), должны быть сгруппированы на одном участке печатного узла. В противном случае эти участки подлежат маскированию.

Погружение способствует хорошему проникновению покрытия под компоненты и полному обволакиванию труднодоступных мест. Сложные поверхности и формы (такие как кубические элементы) могут быть эффективно покрыты только методом погружения.

Вертикальное погружение печатного узла в ванну гарантирует равномерность покрытия. Основными факторами, влияющими на

271

качество покрытия погружением, являются скорости погружения и извлечения печатного узла из ванны. Обычно рекомендуется погружение со скоростью 15−30 см/мин. Такой скорости достаточно для удаления воздуха из-под корпусов компонентов и избегания образования воздушных пузырей. Это особенно важно при покрытии печатных узлов с компонентами поверхностного монтажа. Печатный узел должен быть извлечен из ванны после того, как полностью прекратится выделение пузырьков. Для образования равномерной пленки скорость извлечения должна быть ниже, чем скорость стекания материала влагозащитного покрытия в ванну (обычно 2,5−15 см/мин). Однако следует иметь в виду, что понижение скорости извлечения приведет к уменьшению толщины покрытия.

Для достижения лучших результатов температура материала в ванне должна поддерживаться на уровне 20−30 ° С.

При нанесении влагозащитного покрытия погружением относительная влажность окружающей среды не должна превышать 65 %. В противном случае могут образоваться точечные дефекты, помутнение и ухудшение структуры поверхности.

Испарение растворителя из ванны увеличивает вязкость материала влагозащитного покрытия. Поэтому вязкость нужно постоянно контролировать и при необходимости добавлять растворитель. Однако потери растворителя в случае погружения меньше, чем при других методах нанесения.

Чтобы обеспечить оптимальную безопасность оператора машины, установки нанесения влагозащитных покрытий снабжаются аргоновыми газовыми ножами, устанавливаемыми над поверхностью материала покрытия в ванной. Подача аргона позволяет:

∙снизить потери растворителя;

∙исключить образование пленки на поверхности ванны из-за контакта материала покрытия с воздухом.

Ванна также снабжается стационарным насосом перекачки для лучшей повторяемости результатов и постоянного контроля за уровнем погружения.

Наиболее популярный современный метод нанесения влагозащитных покрытий − селективное автоматизированное нанесение.

Высокоточное автоматическое оборудование выборочно наносит покрытие на печатный узел, который загружается в автомат вручную либо по конвейеру. Конвейер встраивается в оборудование для использования его в поточной линии.

272