Что такое конформное покрытие
Конформные покрытия представляют собой особый вид покрытия, покрывающего всю поверхность материала, и могут использоваться для защиты различных электронных компонентов от термических, механических и экологических воздействий, а также для поддержания стерильности компонентов (например, в медицинской промышленности). Несмотря на множество преимуществ конформных покрытий, способность полностью геометрически соответствовать поверхностям со сложной геометрией была основной причиной их использования.
Более того, их устойчивость к высоким температурам и способность равномерно рассеивать тепло, которые известны как теплопроводные конформные покрытия, стали ценными для применения в средах, где выделяется много остаточного тепла, которое необходимо равномерно рассеивать, чтобы предотвратить повреждение поверхности. В то время как теплопроводные конформные покрытия часто используются чаще, прочие конформные покрытия могут также использоваться в электронных устройствах по ряду причин.
Материалы конформного покрытия
Конформные покрытия могут быть изготовлены из ряда материалов, и каждый материал имеет свои преимущества в зависимости от области применения. Методы нанесения покрытия могут быть простыми, такими как напыление или окунание, но суть заключается в конкретных материалах, которые достаточно текучи, чтобы полностью покрыть поверхность, и отверждаемы, чтобы превратить покрытие в эффективный и прочный барьер. Наиболее распространенными материалами, которые используются для изготовления конформных покрытий, являются эпоксидные смолы, акриловые смолы, полиуретаны, силикон и парилен. Все они имеют специальные свойства и разную стоимость, что означает, что они нашли определенное применение в электронных устройствах.
Эпоксидные смолы представляют собой изоляционные полимеры, которые являются отличной средой для рассеивания тепла. Хотя они достаточно прочны, чтобы обеспечить барьер для большинства вредных раздражителей, их по своей природе трудно переработать и удалить после того, как они отверждены на поверхности подложки. Использование химикатов разрушает покрытие, поэтому часто сжигание покрытия является единственным вариантом его переделки. Однако для электронных устройств это не лучший подход.
Акрил – это полимерная смола другого типа. Акриловые краски наносятся при комнатной температуре, что исключает необходимость использования тепла в процессе нанесения, и, как известно, они обладают одними из самых высоких барьерных свойств для покрытий, наносимых жидкостью. Еще одна причина, по которой используются акриловые материалы, заключается в их длительном сроке службы и в том, что они не выделяют остаточного тепла окружающим компонентам на этапах отверждения. Однако одним из недостатков является то, что многие растворители могут растворять их, поэтому, хотя их термическая и механическая стабильность высока, их химическая стабильность невысока.
Полиуретаны являются наиболее распространенным выбором, отчасти потому, что они наименее затратны. Уретаны представляют собой основные органические молекулы с группой, содержащей сложный эфир, а полиуретаны представляют собой полимерные материалы, состоящие из уретановых связей между мономерными звеньями. Полиуретаны также широко используются, потому что их состав легко настраивается и может использоваться для изготовления широкого спектра конформных покрытий, включая однокомпонентные, двухкомпонентные, УФ-отверждаемые и водоразбавляемые конформные покрытия. Помимо полезного барьера для термических, химических и электрических раздражителей, они наиболее известны своей устойчивостью к влаге. Однако есть один недостаток: их можно легко удалить с помощью некоторых щелочных растворителей.
Силиконы представляют собой полимерный материал, состоящий из повторяющихся силоксановых звеньев (чередование атомов кислорода и кремния с присоединенными атомами углерода и водорода). Присутствие кремния делает их очень устойчивыми к температуре, а также к другим раздражителям, что позволяет использовать их в качестве теплорассеивающих покрытий. Однако, несмотря на то, что они устойчивы к химической эрозии, они не являются самым прочным покрытием с точки зрения механических воздействий и могут легко стираться.
Парилен – единственное покрытие, которое наносится газообразным способом, но этот процесс нанесения означает, что они могут проникать в очень маленькие зазоры, недоступные другим методам покрытия. Также известно, что это очень однородный метод нанесения покрытия, и стадия отверждения не требуется. Париленовое покрытие также устойчиво к биологической эрозии и может сделать компоненты/устройства стерильными. Однако стоимость нанесения париленовых покрытий намного выше, чем у других методов, что может ограничить его использование, если нет необходимости в дополнительном точечном покрытии.
Какие компоненты и устройства используют конформные покрытия
Не все компоненты электрического устройства выиграют от конформного покрытия. В некоторых случаях прекрасно подходят другие технологии покрытия или отсутствие покрытия вообще. Но есть некоторые компоненты, которые подвергаются большому тепловому, механическому или экологическому воздействию, и для них полезно покрытие, покрывающее всю поверхность, независимо от геометрии. Способность прилегать ко многим различным поверхностям и обеспечивать полный барьер лучше используется со сложными компонентами и устройствами, где обычные методы покрытия не смогут покрыть всю поверхность, и оправдано увеличение стоимости по сравнению с другими методами покрытия. Кроме того, компоненты также выигрывают от использования конформных покрытий, когда есть вероятность, что они могут подвергнуться механическому и тепловому воздействию, могут подвергнуться грубому обращению во время установки, могут подвергнуться физическому повреждению или когда компоненты должны быть стерильными.
Существует слишком много примеров, чтобы задокументировать их все, но что мы можем сделать, так это взглянуть на выбор различных компонентов, чтобы показать диапазон компонентов, которые могут быть покрыты конформным покрытием, и причины, стоящие за этим. Это должно продемонстрировать возможности, возможные с конформными покрытиями. Первый пример – электродвигатели. Двигатели содержат много мелких движущихся механических частей, которые часто трудно покрыть и защитить. Тем не менее, они являются жизненно важным компонентом многих электронных устройств. Эпоксидные смолы, полиуретаны и парилен являются оптимальным выбором для двигателей по разным причинам. Эпоксидные смолы используются, потому что они могут регулировать внутреннюю температуру двигателя, что приводит к увеличению срока службы. Эпоксидные смолы также обеспечивают высокую устойчивость к истиранию. Полиуретаны используются в двигателях для обеспечения устойчивости к влаге и истиранию, а парилен используется потому, что в газообразной форме он может проникать в небольшие зазоры и покрывать сложные геометрические формы двигателя. Парилен также может частично действовать как смазка, так как он обладает присущей сухой пленке смазывающей способностью, так что движение не затруднено, когда покрытие находится на поверхности движущихся частей.
Другой пример – печатные платы. Печатные платы являются одной из наиболее распространенных подложек, на которые наносится конформное покрытие. И эпоксидные смолы, и парилен широко используются для изготовления печатных плат. Эпоксидные смолы используются на печатных платах, потому что они могут регулировать температуру и предотвращать критический перегрев, что, в свою очередь, увеличивает срок службы печатной платы (поскольку печатные платы содержат много компонентов, выделяющих тепло одновременно). Парилен используется потому, что он может закрывать все небольшие зазоры на поверхности печатной платы. Кроме того, присущая ему смазывающая способность обусловлена гидрофобными взаимодействиями, что делает печатные платы, покрытые париленом, менее восприимчивыми к повреждениям водой и пыли.
Третий пример – магниты, используемые в электронных устройствах. Это не самый очевидный компонент, поэтому он включен сюда, но они часто чувствительны к широкому спектру химических веществ. Парилен используется только из-за метода осаждения. Способность наносить покрытие в виде газа предотвращает реакцию ионов переходного металла в магните с молекулами осаждения. Жидкие покрытия имеют свойство вступать в реакцию с поверхностью магнита, вызывая его повреждение и впоследствии снижая его функциональность.
Четвертый и последний пример – мощные резисторы. Это одна из областей, где преобладает силикон из-за высоких температур и отсутствия физических усилий в игре. Тепло от силовых резисторов рассеивается силиконовым покрытием, и, поскольку они могут выдерживать высокие температуры и рассеивать его равномерно, силиконовые покрытия не вызывают локального выделения тепла какой-либо части электронного устройства.
Конформные покрытия предлагают способ покрытия электронных компонентов независимо от их геометрии, чтобы сделать их устойчивыми к высоким температурам, механическому истиранию и сделать их стерильными (для использования в медицинских целях). Кроме того, способность многих конформных покрытий отводить тепло от электронных компонентов позволяет предотвратить перегрев электронных компонентов из-за локализованных пятен перегрева, возникающих из-за остаточного тепла, выделяемого различными компонентами. Это обширная область с множеством различных областей применения, в которых можно использовать ряд материалов в качестве поверхности покрытия.
© digitrode.ru