จนถึงปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมยานยนต์ การทหาร อากาศยาน และการเดินเรือ หรือจำเป็นต้องทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความชื้นสูง อาจประสบปัญหาความล้มเหลวของแผงวงจรพิมพ์ (PCB – Printed Circuit Board) อันเนื่องมาจากสภาพแวดล้อมทางเคมี การสั่นสะเทือน อุณหภูมิและความชื้นสูง การสลับกันระหว่างความร้อนและความเย็น รวมถึงหมอกเกลือ ตลอดจนเครื่องใช้ภายในบ้าน เช่น เครื่องปรับอากาศและเครื่องซักผ้า เป็นต้น นอกจากนี้ แผ่น PCB และชิ้นส่วนบน PCB ยังอาจเกิดข้อบกพร่องต่าง ๆ เช่น การกัดกร่อน การอ่อนตัว การเสียรูป และการเกิดเชื้อรา ดังนั้นจึงควรพ่นสารเคลือบป้องกัน (conformal coating) ลงบนพื้นผิวของแผงวงจร เพื่อให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีความสามารถในการทนต่อการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อมได้ดีขึ้น และยืดอายุการใช้งานให้ยาวนานขึ้น
ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความหลากหลายอย่างกว้างขวาง ทำให้เกิดการแบ่งประเภทของสารเคลือบ PCB จำนวนมากที่อุตสาหกรรมต้องการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้ การเลือกชนิดของสารเคลือบป้องกันที่มีคุณสมบัติการปกป้องที่เสถียรจึงกลายเป็นประเด็นสำคัญอันดับต้น ๆ สำหรับวิศวกร บทความนี้มุ่งเน้นที่การจำแนกประเภทและคุณสมบัติของสารเคลือบ PCB และให้แนวทางเชิงปฏิบัติที่สามารถใช้เป็นพื้นฐานในการคัดเลือกสารเคลือบป้องกันที่เหมาะสมที่สุดได้
การจำแนกประเภทและคุณสมบัติของสารเคลือบ PCB
• คำจำกัดความและหน้าที่
วัตถุประสงค์หลักของการเคลือบ PCB คือการป้องกันไม่ให้เกิดการกัดกร่อนบนแผงวงจรหรือชิ้นส่วนของ PCB ในฐานะที่เป็นสารเคลือบชนิดพิเศษที่พ่นลงบนพื้นผิวแผงวงจร การเคลือบ PCB มีหน้าที่หลักในการป้องกันการเกิดเชื้อรา ความชื้น และหมอกเกลือ พร้อมทั้งมีฟังก์ชันอื่น ๆ เช่น การทนต่อการสั่นสะเทือน การเป็นฉนวน และการช่วยลดขนาดการออกแบบแผงวงจร
เคลือบบนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์และชิ้นส่วน PCB ร่วมกับอุปกรณ์อื่น ๆ การเคลือบ PCB จะทำหน้าที่แยกวงจรออกจากสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย เพื่อให้แผงวงจรที่ประกอบแล้วไม่ถูกกระทบจากสภาพแวดล้อมที่ไม่ดี ซึ่งท้ายที่สุดจะช่วยปกป้องวงจรจากการกัดกร่อนของสภาพแวดล้อมที่อาจนำไปสู่ความล้มเหลวของวงจรหรือการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า และยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ในสถานการณ์การใช้งานจริง แผง PCB มักเผชิญกับการกัดกร่อนที่เกิดจากสภาพแวดล้อมและสภาวะการทำงานที่เลวร้าย เช่น สภาพแวดล้อมที่มีสารเคมี การสั่นสะเทือน ฝุ่นปริมาณมาก หมอกเกลือ ความชื้น และอุณหภูมิสูง เป็นต้น ซึ่งจะทำให้วงจรเกิดข้อบกพร่องมากมาย เช่น ความล้มเหลวจากการขาดวงจร ความล้มเหลวจากการกัดกร่อน ความล้มเหลวจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ความล้มเหลวของฉนวน และความล้มเหลวของชิ้นส่วน เป็นต้น สเปรย์เคลือบ PCB สามารถแยกแผง PCB และชิ้นส่วน PCB ออกจากสภาพแวดล้อมการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้อัตราความปลอดภัยเพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานได้รับการรับรอง นอกจากนี้ การเคลือบ PCB ยังมีคุณสมบัติเป็นฉนวนในตัวเอง ซึ่งสามารถป้องกันไม่ให้เกิดการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า ดังนั้น การเคลือบ PCB จึงทำให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีคุณสมบัติรองรับกำลังไฟที่สูงขึ้นและระยะห่างของแผง PCB ที่แคบลง สอดคล้องกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นด้านการย่อขนาดของชิ้นส่วน
• การจำแนกประเภทและคุณสมบัติ
ตามองค์ประกอบของธาตุเคมีที่ใช้ในวัสดุเคลือบ PCB สามารถแบ่งออกได้เป็น 5 ประเภทหลัก ได้แก่ เรซินกรดอะคริลิก เรซินอีพ็อกซี ซิลิโคนออร์แกนิก โพลียูรีเทน (PU) และสารเคลือบพารีลีน ตามชนิดของตัวทำละลายหรือวิธีการบ่ม สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่ สารเคลือบชนิดตัวทำละลาย สารเคลือบชนิดน้ำ และสารเคลือบชนิดบ่มด้วยแสงยูวี
a. การเคลือบ PCB ที่ประกอบด้วยเรซินกรดอะคริลิกชนิดตัวทำละลาย
|
ข้อดี
|
ข้อเสีย
|
1). เทคโนโลยีการบ่มตัวที่ค่อนข้างเรียบง่ายของมัน นอกจากนี้ มันไม่ทำปฏิกิริยากับอากาศ และกระบวนการบ่มตัวของมันขึ้นอยู่กับการระเหยของตัวทำละลาย;
2). มีความทนทานต่อความชื้นได้อย่างยอดเยี่ยมและสามารถปรับความหนืดได้อย่างยืดหยุ่น
3). รีเวิร์กได้ง่าย;
4). ต้นทุนค่อนข้างต่ำ |
อย่างไรก็ตาม เคลือบป้องกันจะมีความบางเกินไปหลังการบ่ม และวิธีการบ่มของมันกำหนดให้ต้องมีปริมาณตัวทำละลายระเหยสูง ทำให้สภาพแวดล้อมในการใช้งานจำเป็นต้องมีระบบระบายอากาศที่มีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ยังมีประสิทธิภาพไม่ดีนักในด้านการคงความหนืด และการคืนค่าความหนืดจะเกิดขึ้นภายใต้อุณหภูมิและความชื้นที่สูง |
โดยสรุป การเคลือบแผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป
b. การเคลือบ PCB ที่ประกอบด้วยเรซินอีพ็อกซี่
|
ข้อดี
|
ข้อเสีย
|
1). ทนต่อความชื้น หมอกเกลือ และสารเคมี;
2). ทนต่ออุณหภูมิสูงได้ถึง 150°C;
3). ความทนทานต่อการเสียดสี;
4). มีคุณสมบัติเป็นไดอิเล็กทริก |
แผ่น PCB ที่มีการเคลือบผิว PCB ด้วยเรซินอีพ็อกซีแบบพ่น ไม่สามารถทำการรีเวิร์กได้ เว้นแต่จะลอกฟิล์มอีพ็อกซีออกด้วยวิธีการทางกายภาพ ซึ่งอาจทำให้ชิ้นส่วนบน PCB ได้รับความเสียหาย นอกจากนี้ ความเค้นภายในที่อาจมีค่าสูงยังอาจทำให้เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์ที่เปราะบางได้ จึงควรมีมาตรการป้องกันก่อนทำการเคลือบผิว PCB การเคลือบผิว PCB ประเภทนี้มีลักษณะเด่นคือมีปริมาณการลอกออกค่อนข้างสูง อัตราส่วนของส่วนผสมสององค์ประกอบที่ซับซ้อน และการคงสภาพความหนืดต่ำ อีกทั้งยังมีสมรรถนะไม่ดีในอุณหภูมิต่ำและมีการหดตัวขณะบ่มสูง |
โดยสรุปแล้ว การเคลือบ PCB ที่ประกอบด้วยเรซินอีพ็อกซี่แทบไม่ได้ถูกนำมาใช้
c. การเคลือบ PCB ที่ประกอบด้วยซิลิกอนอินทรีย์
|
ข้อดี
|
ข้อเสีย
|
1). ความยืดหยุ่นสูง;
2). ช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้างสูงถึง 200°C และมีความทนทานต่อความชื้นและรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างยอดเยี่ยม;
3). สามารถเข้าถึงได้เพื่อซ่อมแซม;
4). มีคุณสมบัติเป็นฉนวนอย่างชัดเจน มีพลังงานผิวค่อนข้างต่ำ และมีความเปียกชื้นที่ดีกับวัสดุฐาน |
มันมีความเข้มเชิงกลต่ำและการยึดเกาะกับวัสดุฐานไม่ดี ยิ่งไปกว่านั้น ยังไม่สามารถทนต่อการขูดขีดได้ |
โดยสรุป การเคลือบแผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้ให้ประสิทธิภาพสูงสุดกับชิ้นส่วนที่มีความร้อนสูง เช่น แผ่นวงจรพิมพ์ความถี่สูงที่มีตัวต้านทานกำลังสูงจำนวนมาก ซึ่งถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การเดินเรือ การทหาร และระบบควบคุมเรดาร์
d. การเคลือบ PCB ที่ประกอบด้วยโพลียูรีเทน
|
ข้อดี
|
ข้อเสีย
|
1). ทนต่อกรดและด่างได้อย่างยอดเยี่ยม;
2). ทนต่อความชื้นได้สูง |
มันผ่านกระบวนการบ่มให้แข็งตัวอย่างสมบูรณ์เป็นเวลานาน และมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นสีเหลืองเมื่ออยู่ในอุณหภูมิสูงเนื่องจากมีปริมาณสาร VOC สูง นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่จะทำให้สกรูชุบสังกะสีเกิดการผุกร่อนอีกด้วย |
โดยสรุป การเคลือบแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ประเภทนี้มีการใช้งานอย่างกว้างขวาง รวมถึงในด้านยานยนต์ การควบคุมอุตสาหกรรม เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ พลังงาน และการสื่อสารโทรคมนาคม
e. การเคลือบพารีลีน
การเคลือบพาริลีนจะแยกโพลิเมอร์ในสภาวะสุญญากาศและเป็นการเคลือบแบบฟิล์มบางที่สม่ำเสมอบนผิวผลิตภัณฑ์ สามารถใช้เป็นสารเคลือบป้องกันพิเศษในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์
|
ข้อดี
|
ข้อเสีย
|
1). ความหนาสม่ำเสมอ;
2). ทนกรดได้ดีเยี่ยมและทนการสึกกร่อนได้ดีเยี่ยม; |
ต้นทุนที่สูงเป็นข้อเสียหลักของการเคลือบพารีลีน |
โดยสรุปแล้ว การเคลือบพารีลีนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอวกาศ ซิลิโคนยาง วัสดุแม่เหล็ก ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เซนเซอร์ เป็นต้น จนถึงปัจจุบัน การเคลือบพารีลีนถือเป็นสารเคลือบป้องกันที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับชิ้นส่วนความถี่สูง อุปกรณ์ความหนาแน่นสูง และอุปกรณ์ฉนวนกันไฟฟ้าสูง
f. การเคลือบด้วยการอบแห้งด้วยรังสียูวี
|
ข้อดี
|
ข้อเสีย
|
1). เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม;
2). ความปลอดภัยสูง;
3). มีความเสถียรภาพสูง
4). ทนต่อความชื้นและการกัดกร่อนได้อย่างยอดเยี่ยม;
5). ประสิทธิภาพการบ่มสูง;
6). สามารถเข้าถึงได้เพื่อทำการแก้ไขงานใหม่ |
หากใช้การถ่ายภาพด้วยแสงยูวีไม่เพียงพอ มักจะเกิดบริเวณที่มองไม่เห็นขึ้น |
การเลือกเคลือบผิวแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
• หลักการคัดเลือก
เนื่องจากคุณสมบัติทางฟิสิโอเคมีและคุณสมบัติด้านการแปรรูปที่แตกต่างกัน การเลือกสารเคลือบ PCB ที่เหมาะสมที่สุดควรทำโดยพิจารณาอย่างรอบด้าน รวมถึงสภาพแวดล้อมการทำงานเฉพาะ ความต้องการด้านสมรรถนะทางไฟฟ้า และเลย์เอาต์ของ PCB
การเคลือบแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ที่เหมาะสมควรตอบสนองความต้องการต่อไปนี้:
a. ควรเป็นชิ้นส่วนเดี่ยวและใช้งานได้ง่าย
b. ควรมีความหนืดต่ำและฉีดพ่นได้ง่าย;
c. ควรมีอายุการเก็บรักษาที่ยาวนาน
d. ควรสามารถบ่มตัวได้ด้วยความเร็วสูงโดยไม่เกิดผลิตผลพลอยได้
e. ควรมีความยืดหยุ่นที่ยอดเยี่ยม
f. ควรมีช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง
g. ควรสามารถปกป้องแผงวงจร PCB จากอุณหภูมิที่สูง/ต่ำมากและแรงกระแทกทางกลได้
h. ควรมีความเป็นพิษต่ำและมีต้นทุนต่ำ
i. ควรสามารถนำกลับมาแก้ไขได้
• วิธีการยืนยัน
ควรเลือกสารเคลือบ PCB ตามข้อกำหนดการรับรอง เช่น RoHS, UL เป็นต้น และควรเลือกสารเคลือบ PCB ที่มีความหนืดต่ำ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีคุณสมบัติไม่เป็นพิษ เมื่อกำหนดชนิดของสารเคลือบ PCB แล้ว ควรตรวจสอบความถูกต้องตามเทคนิคของผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB).
• การตรวจสอบเทคนิค
เป้าหมายของการตรวจสอบเทคนิคคือการยืนยันว่าการเคลือบ PCB ประเภทนี้สามารถใช้ได้กับเทคนิคและผลิตภัณฑ์ปัจจุบันหรือไม่
ขั้นแรก สามารถใช้การพ่นแบบมือหรือการพ่นอัตโนมัติเพื่อพ่นสารเคลือบ PCB ลงบนผลิตภัณฑ์ได้ เมื่อสารเคลือบแข็งตัวแล้ว ควรตรวจสอบดูว่าสารเคลือบมีความเรียบ สม่ำเสมอ ใสหรือกึ่งโปร่งใส และไม่มีความเหนียวติดหรือไม่ นอกจากนี้ ควรตรวจสอบด้วยว่ามีฟองอากาศ รูเข็ม รอยร้าว ฯลฯ ปรากฏให้เห็นหรือไม่
ประการที่สอง ควรคำนึงถึงความสามารถในการทำรีเวิร์กของสารเคลือบ PCB และสารเคลือบ PCB ที่ผ่านการบ่มแล้วควรสามารถลอกออกได้อย่างง่ายดาย เพื่อยืนยันคุณสมบัติในด้านนี้ สามารถอาศัยวิธีการทางกายภาพได้ เช่น การใช้เตารีดไฟฟ้า วิธีการทางกล หรือวิธีการทางเคมี โดยทั่วไป ผู้ผลิตสารเคลือบจะจัดเตรียมสารกระจายตัวไว้ให้ และวิธีการทางเคมีนี้จะถูกใช้เพื่อตรวจสอบความสามารถในการลอกของสารเคลือบ PCB โดยไม่ทำให้อุปกรณ์เสียหาย
ประการที่สาม ควรมีการตรวจสอบสมรรถนะด้านการป้องกัน เป้าหมายสำคัญของการเคลือบแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) คือการมอบการปกป้องให้กับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นจึงควรมีการตรวจสอบคุณสมบัติด้านการป้องกัน การทดสอบความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าไดอิเล็กทริก การทดสอบค่าความต้านทานฉนวนในสภาวะความชื้น การทดสอบผลกระทบจากความร้อน และการทดสอบเสถียรภาพต่อการไฮโดรไลซิส ควรถูกดำเนินการเพื่อยืนยันคุณสมบัติของสารเคลือบ PCB
เคลือบพ่นบนพื้นผิวของแผ่น PCB และชิ้นส่วน PCB การเคลือบ PCB สามารถแยกบอร์ดวงจรได้อย่างมีประสิทธิภาพและปกป้องวงจรจากการกัดกร่อนและความเสียหายที่เกิดจากสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย เพื่อยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และรับประกันความปลอดภัยและความเชื่อถือได้ ในระยะการเลือกใช้สารเคลือบ PCB นอกจากการตรวจสอบคุณสมบัติของสารเคลือบแล้ว ยังต้องทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถใช้งานได้กับผลิตภัณฑ์ เทคโนโลยี และอุปกรณ์ของลูกค้า
กำลังมองหาแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ทนทานอยู่หรือไม่? PCBCart เป็นผู้ผลิต PCB ที่เชื่อถือได้สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ที่ทนทาน
ในฐานะที่เป็นแกนหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความน่าเชื่อถือและความทนทานของแผงวงจรพิมพ์มีบทบาทอย่างมากในการกำหนดความสำเร็จของผลิตภัณฑ์ PCBCart พร้อมให้บริการด้านการผลิตและประกอบแผงวงจรพิมพ์ โดยมุ่งเน้นเฉพาะการผลิต PCB คุณภาพสูง หากคุณต้องการพูดคุยกับเราก่อนสั่งซื้อ สามารถติดต่อเราได้ที่นี่ หรือคุณอาจคลิกปุ่มด้านล่างเพื่อรับราคา PCB ออนไลน์ได้โดยตรง
รับราคาในการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ FR4 ภายในไม่กี่วินาที
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบบครบทุกฟังก์ชัน
•บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูงพร้อมตัวเลือกเสริมที่เพิ่มมูลค่าหลากหลาย
•วิธีประเมินผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หรือผู้ประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
