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敷形涂覆技术----用于PCBA的保护涂覆(Conformalcoating)----马骖一.概述1.1定义：敷形涂层（Conformalcoating）----涂敷到印制板组装件上，与被涂物体外形保持一致的绝缘保护层。1.2准则：①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”。②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:a.Class1-----消费电子产品（一般电子产品）b.Class2-----工业电子产品（计算机、通讯设备等）c.Class3-----高可靠电子产品（军用电子产品及高密度组装电路）③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。④涂覆程序：对于试验电路，应在环境试验之前涂覆。⑤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。⑥涂敷次数：涂敷二次比涂敷一次效果会更好。⑦PCB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ρVΩ-cm1012~10141011~10141012~10151013~10151013~10151012~10141012~1014介电系数ε3.8~4.23.83.42.6~2.82.6~33.6~3.82.8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①AR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。②ER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。③UR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。④SR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。⑤XY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。⑥AR/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①DC1-2577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。②DC1-2577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。③可用于刚性和柔性PCBA敷形涂覆，也可用于多孔的陶瓷基板。④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；从-65℃~+200℃温度范围内具有韧性；易修复。2.4派拉纶（Parylene）①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②Parylene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③ParyleneN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。④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：①在使用频率下，介电系数小、且稳定。②在使用频率下，tgδ值小，应在3~5x10－3。③经高温高湿（60℃R·H95~98%）ρv值在2x1010Ω以上。④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）。⑤涂覆于微波电路对电路特性影响最小。⑥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ρVΩ-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微波板粘附性不好五.应用5.1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。微波电路的涂覆技术需工艺、结构、电路技术人员共同参与解决涂覆过程中出现的问题。DC1-2577及ParyleneC已应用于2.2GHz的微波电路。更高频段微波电路的涂覆应用技术,目前尚在试验,有成功的案例,但是还不够成熟。谢谢各位！