涂层的要素

敷形涂层的要素

敷形涂敷是聚合物或合成树脂的薄层，应用于保护电子器件抵抗环境、机械、电力和化学问题的变化，例如：
         • 湿度和湿气
         • 污染物
         • 应力、机械振动、振动和热循环
         • 腐蚀
因为大多数敷形涂料主要用于流行的印刷线路板（PCBA），他们用于保护元器件例如晶体管、二极管、整流器、电阻器、集成电路（ICs）和混合电路包括多芯片组件和板上芯片（COB）。敷形涂覆技术的发展由于军方和航天工业的需要达到了很大的程度的提高。

一、材料的选择
敷形涂料通常根据它们聚合体主链的分子结构来分类。敷形涂料有五个基本类型：

         丙稀酸（类型AR）
         环氧（类型ER）
         有机硅（类型SR）
         聚对二甲苯（类型XY）
         聚氨酯（类型UR）
这些涂料依据它们的固化机制例如热固化、湿气、UV光等等可以更深的划分。
类型AR
丙稀酸涂料可以是溶剂基涂料通过溶剂的蒸发来形成热塑性物质而固化或为双组分物质通过混合形成热塑性物质而固化。传统溶剂基丙稀酸AR易于去除。因而它们不能很好的对抗溶剂。新的混合AR/UR化合物对溶剂有抵抗能力，但返修更为困难。
类型ER
当需要极其坚强的涂覆可以使用环氧。因为返修的问题以及热膨胀系数（TCE）与表面贴元器件和材料不符合所以它们不太好。用于溶解固化的环氧的溶剂确实会对印刷布线板和器件封装产生影响。
类型SR
有机硅涂料与其它涂料相比通常有一个更低的模量和更广泛的温度使用范围。有机硅有一个相对高的热膨胀系数（TCE）。然而因为它们柔软而易弯曲，它们倾向于抵抗相对来说更高的机械磨损和应力。有机硅涂料的返修相对困难。
类型XY
聚对二甲苯或Parylene是通过一种真空沉积工艺施加的一种极其可靠和可过孔物质。此涂料提供了一个非常薄和均一的表面涂层。因为Parylene沉积是一个没有液相的干成膜工艺，在应用中它不会聚集，桥接或形成新月。在涂料被施加后，Parylene即使在广范围温度变化下本质上不会对膜下的器件产生不需要的物理或机械冲击。作为一种干的无溶剂的涂料它不受VOC限制的影响。Parylene的返修对局部维修点是容易的，然而从整个配件上的去除则需要时间并且困难。
类型UR
聚氨酯涂料被广泛使用。它们提供了非常好的湿气、溶剂和机械磨损防护。它们也有的介电性能和UV固化性。聚氨酯涂料的返修相对困难。
混合丙稀酸-聚氨酯（AR/UR）构成今天大多数UV固化涂料的主链。这些涂料包含光引发剂，当受到UV光的辐射，引起单体产生自由激进分子可以交联生成聚合体链。这使涂料立即固化。

二、涂覆方法的选择
在过去的十年内敷形涂覆应用技术取得了重大进展。出现了多种敷形涂覆应用技术，包括浸渍、刷涂、喷涂、流动或波浪涂敷，以及真空沉积等等。选择涂覆材料的类型可以指示应用的方式。在涂覆应用前PCBA必须完全彻底的清洁以防止任何助焊剂残留或其它污染物被涂层覆盖。每种敷形涂料的应用技术都是由下面描述的优点和限制来制定的。
浸渍
从敷形涂覆技术的早期阶段就已经采用此方法。PCB放入包含涂料物质的浸渍箱进行掩膜并且取出固化。对于涂层厚度和气泡的消除而言，浸入和取出速率要求非常严格。浸渍系统有手工系统和自动系统两种。当选择浸渍工艺时，下列参数应当彻底考虑：
           由PCBA表面引入箱体的污染物
           溶剂的比重（监视由于挥发造成的溶剂损失）
           对湿气敏感的材料使用插入空气隔离装置
           额外的溶剂浸渍
刷涂
此方式通常用于修整及修理操作、小部分和小批量应用。当提供优良的材料使用和最小化或消除掩膜的需要，刷涂应用是劳力繁重并会导致涂层厚度的不均匀。使用此方式的材料通常为基于溶剂的“空气干燥”型或湿气固化型。
喷涂
这是最常见的敷形涂覆应用方式。它可以简单到在喷涂室种使用手持喷枪，直至复杂到使用精心制作的自动喷涂应用系统。掩膜仍然是此工艺的一种需要。材料使用量很高并且大量的涂料被浪费掉。空气喷涂系统也是强劳动力，因为他们需要常规清洁和废料处理。涂覆厚度均一性和表面覆盖的变化是此方法的主要缺点。
流涂覆
一种底部流涂覆的方式（对弯液面涂覆）与波峰焊操作方式相类似。一块电路板以特定的角度通过涂覆物质的波峰。涂料的厚度由材料的粘度和电路板通过波峰的速度控制。此工艺只涂覆电路板的底面并且受到表面平坦度的限制。通常需要掩膜。
选择性涂覆
选择涂覆工艺成为许多中、大生产批量用户的选择方式。选择性涂覆可以实际避免掩膜/去掩膜工序，并且可以提供的涂层效果。选择性涂覆系统可以应用于大多数材料（包括基于溶剂的和无溶剂的涂料）并使用复杂的机器人系统来提供高一致性和传输效率。通常使用下列选择应用：
           选择喷涂
          不雾化丝膜涂覆
          空气辅助丝膜涂覆
          超声波辅助涂覆
化学气相沉积
这种干的、无溶剂的涂覆工艺是设计为使用已知的Parylene，一种可形成薄的、惰性的高共聚物薄膜的涂料，来涂覆PCBA。此工艺的原材料是聚对二甲苯二聚物，一种干粉末。Parylene C是使用于电子应用的Parylene中的性能卓越的产品（Parylene C在苯环上有一个氯原子）。因为Parylene沉积是一个无液相的干成膜工艺，所以它不会在应用期间淤积、搭桥或形成半月形。在涂覆过程中基片温度几乎保持为环境温度。在它进行应用以后，即使温度变化范围很广也不会对下面的器件有不理想的物理或机械冲击力。这是一种批次操作系统而且系统相对昂贵。
 
三、典型缺陷类型
不考虑应用方式的选择，一种敷形涂料必须没有能够引起报废和返修的缺点。下面是一些典型的缺点特征：
       粘着性、软点、起苗或剥皮
       额外的鳞片或流动
       应力缓解区域的搭桥，因此拒绝应力缓解
       在PWB和DIP的底部搭桥和扁平封装潜在引起起苗或接触问题
       在架子寿命期满后使用涂料
       气泡或裸露点使两个电子传导元素搭桥
       污点
       针孔、气泡作用、擦伤、皱纹或破裂
       污染的迹象（例如助焊剂、松散粒子或外部材料）
 
四、工艺的影响
由于CFC/ODS/VOC散发的原因许多新的电子生产技术浮现出来。与新焊锡掩膜、免清洗或低固体（LS）助焊剂、水溶性助焊剂和交替清洗技术相联系的工艺的冲击应当在适应敷形涂覆的应用的条件下学习。这些工艺包括：
焊锡掩膜
焊锡掩膜和敷形涂覆的兼容性对大化最终装配的质量是必要的。粘着力和潮湿性能是影响兼容问题的最苛求的因素。不合适的粘着会导致敷形涂料的剥皮和破裂，尤其在热循环中。PCB生产商应当检查他们的敷形涂料供应商以确保他们的兼容性，尤其是与使用于焊锡掩膜操作的工艺/材料有关的兼容性。
水溶性助焊剂残留
水溶性助焊剂非常有腐蚀性，应该立即从焊接造作中去除。在敷形涂覆前PCBA应当完全干燥。在涂覆应用中敷形涂料显示差的粘着力及内部存在潮气。
免清洗/低固体残留
随着免清洗/低固体残留助焊剂的大量使用，在PCBA上不存在任何助焊剂的残留是非常重要的。在焊接操作后PCBA上残留的少部分助焊剂痕迹会引起敷形涂料的不湿润和覆盖问题。
交替清洗技术的残留
CFC交替清洗剂（碳氢化合物、萜烯、酯等等）的残留可以被吸收入焊锡掩膜过程并且在升高温度时可以引起气体释放，导致涂覆缺点例如水泡、起泡等等。
产品处理
即使处于持续流程生产（CFM）环境，在掩膜、敷形涂覆或检查操作中的工艺/产品处理会污染PCBA。在掩膜期间处理PCBA时会从皮肤接触中沾染油脂。在掩膜中使用的胶带的胶粘剂会在涂覆时引起反湿润。
 
五、涂层去除方法
考虑敷形涂覆材料的选择如何影响返修和修理问题是十分重要的。在装配完成后由于工艺/产品需要的变化或元器件更换问题一种敷形涂覆的返修和修理的需要可能在任何时间发生。因此，当选择一种涂覆化学品时敷形涂覆的返修需要认真考虑。
敷形涂覆的返修有很多有效方法。这包括热、化学、机械、研磨、等离子和激光系统。通常去除方法描述如下。
热
用激光热去除方法是最近推荐的方法。大多数敷形涂料分解需要非常高的温度和长的暴露时间。这些依次会引起褪色、残留和影响焊点以及用于装配制造的其它材料元器件。过程必须被监视以确保额外的热量不会引起分层、离开焊盘或过度加热周围温度敏感的器件。同时燃烧涂料时必须十分小心，因为某些涂料会释放出有毒气体。
化学
直到一些年以前为止，化学方法是最流行的敷形涂料去除方法。只要使用的溶剂不会反过来影响PWB或元器件并且没有环境问题技术，此技术会工作的很好。然而，没有一种对应所有应用的完美的溶剂而且某些情况下很难找到适合的溶剂。
 下面的部分讨论不同类型涂料的化学去除方法：
聚氨酯
 这里有几种可以提供广泛速度和符合特殊应用的选择性的溶剂。这些溶剂包括：
       可以提供一定范围的分解力和选择性的甲醇基/碱性催化剂溶剂
       相对快和最近的选择性的乙烯基乙二醇醚基/碱性催化剂溶剂
有机硅
 亚甲基氯化物基系统在去除有机硅敷形涂料方面非常有效。几种碳氢化合物基的溶剂也可以用作替代品。虽然不象亚甲基氯化物那样快，但是碳氢化合物基溶剂更具有选择性。并且不被水污染，不会损坏环氧玻璃PCB、元器件、金属和塑料。
丙稀酸
过去丙稀酸涂料的化学去除使用高挥发性和高易燃的溶剂，例如亚甲基氯化物、三氯乙烷或甲酮。基于丁内酯的一种相对安全的替代品被用于大多数丙稀酸涂料的去除。
环氧
几乎不可能采用化学的方式完全去除返修的环氧涂料。溶剂不能区别环氧涂料、环氧玻璃PCB和环氧涂覆或灌封的元器件。然而，如果做得小心可以用棉签施加亚甲基氯化物和一种酸催化剂完成点的去除。
Parylene
Parylene涂料不能被溶解但是可以用四氢呋喃溶剂去除。在浸入溶剂达二至四个小时后，涂料与PCB分离。大多数情况下涂料的完全去除需在室温下将PCB浸入溶剂来完成。涂料去除需要的时间随溶剂的类型、涂料的类型和涂料的厚度而变化。可以用刷子、棉团或棉签施加溶剂来完成点的去除。有些溶剂可有效的形成凝胶体进行点去除应用。
机械
去除的方法结合迷你砂轮、硬刷和其它通常用于电子返修操作的研磨工具。涂料被充分打磨以利于解焊和更换元器件。然而，应当非常的小心以保证不会发生损害基板或周围器件的事情。处理部件和装配过程时产生的静电释放（ESD）也应当被解决。
微研磨
用于敷形涂料去除的微研磨系统与原始设计为金属去毛刺和刻蚀的喷沙系统类似。基本上去除介质引入压缩空气流并且通过手持喷嘴喷出。直接对准敷形涂料应当被去除的元器件或PCB的表面。系统可以从简单的测试点、轴向的引线元器件、通孔IC、SMT元器件或整个PCB去除敷形涂料，涂覆材料变化时不需修改系统。此方法提供最实际和环境友好的方式从PCBA去除敷形涂料。然而，这个敷形涂料去除的方法有一个继承的问题。当高速颗粒撞击PWB表面时，涂料去除设备会产生静电。在接触点产生的ESD电压会引起对PCBA上的元器件和电路损害。
去除时间有很多影响整体敷形涂料去除时间的变量。它们包括：
涂料类型
           环氧、聚氨酯：坚硬材料、长去除时间
           丙稀酸、有机硅：可以很简单的去除
           Parylene：最容易去除
涂覆厚度
敷形涂覆厚度是一个决定去除时间的实际因素。厚的丙稀酸涂覆层不存在什么问题因为它打磨容易。然而厚的有机硅则是一个问题，因为介质会从涂料上弹出。
等离子
用于涂料去除的基于等离子的系统对于有非常好的厚度均一性的敷形涂料是有实效的。因为等离子工艺以同样的速度从所有区域去除涂料，在涂覆厚度上不均一会引起损坏基板或表面膜的结果。此方法适合于类似Parylene的涂料，因为Parylene沉积工艺产生的涂覆厚度非常均匀。可以通过对暴露的金属表面进行掩膜的方法防止某种类型的金属的褪色。