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        三防漆和樹脂:詳細講解PCB灌封涂覆的不同特點

        [發布日期:2021-06-25 15:51:13] 點擊:


         

          客戶最常問的問題是“三防漆和樹脂,哪個對PCB的保護效果更好?”很多家用電器、工業設備、汽車和軍用設備都要求保護其中的PCB免受環境影響,以防PCB性能下降。最壞的情況會導致整塊PCB完全失效??赏ㄟ^涂覆三防漆,或灌封樹脂將其密封起來。

          從工程設計的角度來看,比較妥善的回答是——選用哪種方法取決于所要求的環境保護。首先要考慮的一點是容納PCB的外殼是怎樣設計的。如果容納PCB的外殼主要宗旨是環保,那么通常會采用三防漆作為輔助保護。當外殼不能在運行環境中對組件提供足夠的保護時,多數情況下,使用樹脂會更合適。

          如果對比三防漆和樹脂,我們就能看到二者之間的共通之處。這兩種材料都是有機聚合物,通過聚合都能形成電氣絕緣層,具備一定程度上的耐熱和耐化學性能。聚合物的化學成分上有一定程度的共通性,最常見的有丙烯酸、環氧樹脂、聚亞安酯和硅氧樹脂。

          下面我們從5個方面詳細介紹三防漆和樹脂的特性。

          灌封樹脂是什么?

          灌封樹脂為PCB提供了最高等級的保護。樹脂的厚度通常要大于0.5mm,但是厚度越大、重量就越大,于是用樹脂灌封的PCB單價往往高于涂覆三防漆的PCB單價。但厚度增加并不意味著PCB更不易被化學品侵蝕,特別是在延長了浸泡時間的情況下。

          另外,樹脂能更好地保護PCB免受物理沖擊的影響(具體還要取決于配方),因為樹脂的厚度能有助于消散力的作用。深色樹脂層還能很好地隱藏PCB,保護設計。去除樹脂也會對PCB造成不同程度的損壞(具體取決于樹脂的選擇)。保護電路的方式有很多,需要考慮的因素有很多,具體取決于不同的應用,有時三防漆會更好一些,特別是性能類似于樹脂的雙組分涂層。

        環氧樹脂除氣泡

          三防漆是什么?

          三防漆可在多種應用中保護PCB,確保PCB在最嚴苛的條件下發揮出最佳性能。三防漆的涂布厚度通常介于25微米至250微米之間,是一層干膜,可以保證組件的重量增加最少。三防漆可以沿著PCB的輪廓附著在PCB上,通過最輕的PCB重量變化和最小的維度變化提供最大的保護。這可能是三防漆相對灌封樹脂而言最大的優勢。

          一般情況下,涂層都是非常清晰的,所以很好確定PCB上都使用了哪些元件,如果有需要的話,返工涂層或替換元件非常簡單。如果暴露在惡劣環境中的時間較短,涂層也能很好地保護PCB免受化學品侵蝕或熱沖擊。涂層施加至元件的壓力幾乎為零,這一點對于含有細引線的元件非常有利。大多數涂層都是1K(單組分)體系,也就是說使用壽命較長、固化或干燥溫度較低、干燥時間較短。

          單組分三防漆,加工和涂布的方式都比較簡單;但大多數1K涂層都是基于溶劑,這樣可以針對應用目標來調整其黏性。過去人們可以使用畫筆、噴槍來涂布,甚至還能用手拿著PCB浸入溶劑中添加涂層。但現在越來越多的制造商會采用機器選擇性涂覆,實現更可控、更一致的工藝。

          三防漆能否像樹脂一樣發揮功效?

          這個問題聽起來已經很讓人困惑了,但事實是,三防漆真的可以當作樹脂來使用!我們研發了多種雙組分(2K)三防漆,也就是既能使用三防漆簡易的涂布方式,又能發揮樹脂的保護作用,同時還可以不需要使用溶劑,具有保護環境的優勢。2K涂層能起到很好的覆蓋作用,并且靈活性很強,可保護精密元件。

          2K涂層還具備極佳的機械性能和抗磨損性,但在涂布雙組分涂層時需要使用比1K涂層更加復雜的設備,而且2K涂層也更難去除??紤]到雙組分化學品和樹脂類似,2K涂層要用選擇性涂覆設備,厚度介于200微米至400微米(0.2 mm 至0.4mm)之間,融合了兩種方式的多種技術優勢,與此同時又最大程度地規避了各自的缺點。

          樹脂和三防漆之間的主要差別是什么?

          *明顯的差別在于方法不同,涂布三防漆的方法包括噴霧器、三防漆噴涂設備、手持噴槍,以及涂刷的方式,灌封樹脂的方式包括混合點涂設備和樹脂包裝。材料的涂布厚度也有所區別(三防漆厚度<100微米、1%固態涂層厚度<500微米、樹脂厚度>500微米)。國際標準(IEC-1086)、軍用標準(MIL-I-46058C)、行業標準(IPC-CC-830)和國家安全標準(UL746)都批準可使用三防漆,而對于樹脂則主要取決于具體應用,很少有標準可以參考。

          因為涂層厚度比樹脂厚度薄很多,所以涂層增加的體積和重量都較少。涂層和樹脂都可以以環氧樹脂、聚亞安酯和硅氧樹脂為基礎,但是丙烯酸酯涂層、丙烯酸涂層和聚對二甲苯涂層卻沒有對應的樹脂材料。99%的樹脂都完全是固態體系的,所以在固化過程中排出的VOC較少或完全沒有。盡管很多三防漆的溶劑成分含量較高,但也有100%固態的雙組分和可UV固化的丙烯酸體系。

          為什么選擇樹脂而不是三防漆?

          從根本上來看,選擇采用哪種方法還是取決于外殼的設計。如果外殼主要用于保護PCB,那么可采用三防漆提供二級保護或作為額外的絕緣層。如果外殼不是阻擋環境的阻隔層,通常就會采用灌封樹脂來加強或替代外殼。

          選用樹脂還是三防漆通常取決于具體的應用。如果涉及到的組件需要長時間浸泡在不同化學品中,或要經受長期熱沖擊循環和/或物理沖擊循環,則*好采用樹脂保護PCB。如果PCB上有很多體積較大的元件,那么很多時候,采用樹脂灌封PCB要強于三防漆。如果PCB在實際使用中所處的位置很難被觸碰到,或者需要連續不斷地使用很長一段時間,這種情況也更適合使采用樹脂,因為樹脂能提供所需的額外保護和耐久性。

          但2K保型三防漆在冷凝環境和浸漬測試中都表現出優異的性能。最近在模擬極度冷凝和浸漬的測試中,尿烷涂層2K301得到了*高的綜合得分。這種涂層不僅能很好地保護線路,而且在冷凝/浸漬條件下產品發生的變化是*小的。2K三防漆涂覆的組件和尿烷樹脂灌封的組件在厚度上的巨大差異并沒有體現在產品的性能有所差異。

          確實,厚度僅為樹脂厚度十分之一的2K涂層可以達到和樹脂一樣的效果。涂布2K三防漆時,即使比以前的厚度更大一些,也不會有出現裂縫的風險。還易于采用選擇性添涂覆方法涂布2K三防漆,實現具有厚度更佳及邊緣覆蓋更清晰的涂層,無需擔心傳統三防漆不能滿足要求需要采用灌封方法替代,因為三防漆就能滿足所有要求。

          總結

          每位客戶的項目都各不相同。盡管我們能憑借著多年的從業經驗告訴客戶哪些產品*符合需求,但具體情況還要視PCB的運行環境、所采用的涂布方法/設備、固化時間生產過程中的溫度限制而定??蛻籼峁┑漠a品*終運行條件的信息越多越好,包括溫度范圍、可能接觸到的化學品等。

          擴展閱讀: IGBT-封膠除氣泡解決方案

        IGBT的制程

          IGBT模塊在制程中採用了一體化基板和樹脂直接灌封的SLC技術,并優化了一體化基板中的絕緣材料和灌封的樹脂材料,將其熱膨脹係數優化為和銅一致,以避免溫度變化時所產生的應力。從而,模塊的熱循環壽命和功率循環壽命得到極大的提升。相比舊世代IGBT模塊,新一代模塊的熱循環壽命提升7倍以上(殼溫變化80℃時的測試結果)。

          挑戰

          上述在樹脂灌封的技術中常會遇到灌住后所產生的氣泡問題, 此問題將大大影響產品的良率.

          因此, 如何做到有效的除泡烘烤成了這項工藝的最大瓶頸……

          解決方案

          ELT科技提供了一套完整的除氣泡解決方案, 配合許多材料商的共同合作經驗, 我們成功的將

          真空壓力除泡系統導入到此標準生產流程.

          封膠除氣泡

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