Conformal coating là gì? Lợi ích và cách sử dụng

Conformal Coating (Keo phủ bo mạch PCB) là gì?

Trước đây, những bảng mạch được tiến hành tạo lớp màng phủ bảo vệ chỉ là những bảng mạch được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt quan trọng được ưu tiên như ngành hàng không vũ trụ.

Tuy nhiên đến hiện tại, khi sự phổ biến của các bảng mạch được thu nhỏ hơn và các sản phẩm thiết bị điện tử được sử dụng linh hoạt có thể mang theo bên người ngày càng tăng thì yêu cầu của người sử dụng cũng cao hơn về khả năng bảo vệ bảng mạch do lớp phủ bảo vệ bo mạch mang lại.

Conformal Coating (Keo phủ bo mạch PCB) được làm bằng gì?

Conformal Coating thường được làm bằng nhựa polyme và khi cần thiết sẽ được pha loãng trong một hoặc nhiều dung môi để phù hợp với từng loại/chất liệu/kích cỡ của bảng mạch.

Việc lựa chọn được loại nhựa tốt nhất tùy thuộc vào mức độ bảo vệ cần thiết cho thiết bị điện tử và môi trường cụ thể mà thiết bị sẽ hoạt động. Phương pháp ứng dụng, dễ sửa chữa và tái sử dụng cũng là những yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình lựa chọn chất liệu.

Các lớp phủ Conformal Coating  điển hình

Lớp phủ Conformal Coating điển hình là hệ thống gồm 1 phần có nền nhựa và có thể được pha loãng bằng dung môi hoặc nước (trong một số trường hợp hiếm). Những lớp phủ này có tính chất bán thấm, do đó không chống nước hoàn toàn hoặc bịt kín các thiết bị điện tử được phủ. Lớp phủ bảo vệ khỏi sự tiếp xúc với môi trường, giúp cải thiện độ bền của các thiết bị điện tử và vẫn có thể áp dụng và sửa chữa.

Lớp phủ được phân loại theo chất liệu của chúng:

Acrylic conformal coating (AR) 

• Lớp phủ Acrylic conformal coating (AR) tương đối tiết kiệm, mang lại khả năng bảo vệ tổng thể tốt, dễ thi công và sửa chữa. Chúng có độ bền điện môi cao, khả năng chống ẩm và mài mòn tốt. Lớp phủ acrylic có thể được loại bỏ dễ dàng và nhanh chóng bằng nhiều loại dung môi, thường không cần khuấy trộn. Điều này làm cho việc phủ lại và thậm chí sửa chữa hiện trường vừa dễ dàng và tiết kiệm. Điều đó có nghĩa là, lớp phủ acrylic không hiệu quả trong việc bảo vệ chống lại dung môi và hơi dung môi, giống như khói nhiên liệu máy bay phổ biến trong các ứng dụng hàng không vũ trụ.
• Một số dòng sản phẩm  Acrylic conformal coating phổ biến như: Humiseal 1B31, Humiseal 1A33, Humiseal 1B73

Silicon conformal coating (SR)

• Lớp phủ phù hợp silicon mang lại khả năng bảo vệ tuyệt vời trong phạm vi nhiệt độ rất rộng. SR có khả năng kháng hóa chất, chống ẩm, phun muối tốt và rất linh hoạt. Lớp phủ bảo vệ bảng mạch silicon không có khả năng chống mài mòn vì tính chất cao su của nó, nhưng đặc tính đó giúp nó có khả năng đàn hồi trước áp lực rung lắc. Lớp phủ silicone thường được sử dụng trong môi trường có độ ẩm cao cho các ứng dụng như bảng hiệu ngoài trời. Việc loại bỏ lớp phủ có thể khó khăn, đòi hỏi dung môi chuyên dụng, thời gian ngâm lâu và khuấy trộn bằng bàn chải hoặc bể siêu âm.
• Một số dòng sản phẩm  Silicon conformal coating (SR) phổ biến như: Humiseal 1C55, Humiseal 1C53

Urethane conformal coating (Polyurethane) (UR)

• Lớp phủ bảo vệ bảng mạch Urethane được biết đến với khả năng chống ẩm và hóa chất tuyệt vời. Chúng đều có khả năng chống mài mòn và kháng dung môi, dẫn đến lớp phủ rất khó loại bỏ. Giống như silicone, việc loại bỏ hoàn toàn thường đòi hỏi dung môi chuyên dụng, thời gian ngâm lâu và khuấy trộn bằng bàn chải hoặc bể siêu âm. Lớp phủ Urethane thường được chỉ định cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, nơi tiếp xúc với hơi nhiên liệu là mối quan tâm chung.

Conformal Coating có cần thiết không?

Việc có cần lớp phủ hay không tùy thuộc vào môi trường mà thiết bị điện tử sẽ được sử dụng, độ nhạy của thiết bị điện tử và độ bền cần thiết. Các thiết bị IPC loại 3 được ưu tiên phủ hơn vì tính chất quan trọng của chúng.

Sự phổ biến của các bảng mạch được thu nhỏ và các sản phẩm thiết bị điện tử được sử dụng linh hoạt có thể mang theo bên người ngày càng tăng thì yêu cầu của người sử dụng cũng cao hơn về khả năng bảo vệ bảng mạch do lớp phủ bảo vệ bo mạch mang lại.

Conformal Coating có chống thấm không?

Thông thường, lớp phủ bảo vệ bảng mạch không thấm nước. Những lớp phủ này có tính chất bán thấm, do đó không chống nước hoàn toàn hoặc bịt kín các thiết bị điện tử được phủ. Chúng bảo vệ khỏi sự tiếp xúc với môi trường, cải thiện độ bền của thiết bị điện tử trong khi vẫn có thể áp dụng và sửa chữa.

Làm thế nào để ứng dụng Conformal Coating?

Khi phát triển quy trình ứng dụng Conformal Coating cần lưu ý các yếu tố sau đây:

• Yêu cầu về năng suất sản xuất: Công việc chuẩn bị cần thiết và tốc độ của quá trình phủ có thể thúc đẩy phương thức sản xuất.
• Yêu cầu thiết kế bảng mạch: Rất nhiều đầu nối, thành phần nhạy cảm với dung môi và các biến số khác có thể ảnh hưởng đến quá trình.
• Yêu cầu về thiết bị: Nếu chỉ cần một lớp phủ không được phủ kín thì thiết bị chuyên dụng và đắt tiền có thể không sử dụng được.
• Xử lý trước lớp phủ: Che phủ hoặc dán băng keo trước khi phủ để ngăn chặn việc vô tình phủ lên các bề mặt ngoài ý muốn.
• Yêu cầu về chất lượng: Các thiết bị điện tử quan trọng đòi hỏi độ tin cậy cao sẽ yêu cầu các phương pháp ứng dụng tự động và lặp lại nhiều hơn.

Các phương pháp phủ phổ biến cho Conformal Coating:

Phun thủ công:

• Đối với sản xuất khối lượng thấp khi không có sẵn thiết bị, Conformal Coating có thể được phủ bằng bình xịt hoặc súng phun cầm tay. Việc này có thể tốn thời gian và có thể cần phải che lại. Ngoài ra, chất lượng và tính nhất quán của kết quả phụ thuộc vào người thực hiện, do đó sẽ có sự khác biệt giữa bảng này với bảng khác.

Phun tự động

• Hệ thống phun được lập trình có thể di chuyển PCB (bảng mạch) trên băng tải dưới đầu phun chuyển động qua lại.
• Lớp phủ chọn lọc: Một hệ thống phun tự động được lập trình với một vòi phun robot phun lớp phủ cho các khu vực cụ thể trên PCB. Điều này phổ biến cho việc lắp ráp khối lượng lớn vì nó giúp loại bỏ quá trình che chắn tốn nhiều công sức.

Nhúng:

• Đây là phương pháp phủ phù hợp phổ biến để lắp ráp khối lượng lớn. Việc nhúng chỉ thực hiện được khi phủ cả hai mặt của bảng. Tốc độ ngâm, tốc độ rút, thời gian ngâm và độ nhớt quyết định sự hình thành lớp màng thu được.

Quét:

• Phương pháp này được sử dụng chủ yếu để sửa chữa và phủ lại. Lớp phủ được phủ lên các khu vực cụ thể trên bảng mạch, chứ không phải toàn bộ PCB. Mặc dù chi phí thấp nhưng việc quét lớp phủ vừa là một phương pháp tốn nhiều công sức vừa có tính biến đổi cao, vì vậy nó phù hợp hơn với các hoạt động sản xuất nhỏ.

Mất bao lâu để Keo phủ bo mạch PCB khô?

Conformal Coating có thể mất từ vài giây đến vài ngày để khô hoàn toàn, tùy thuộc vào loại nhựa, phương pháp xử lý và độ dày của lớp phủ. Có một số loại cơ chế đóng rắn sẵn có, tùy thuộc vào loại nhựa được chọn:

• Phương pháp xử lý bay hơi: Chất lỏng bay hơi và những gì còn lại là nhựa phủ. Phương pháp xử lý này thường được kết hợp với một phương pháp khác như xử lý độ ẩm. PCB thường có thể được xử lý trong vòng một giờ, nhưng sẽ mất nhiều ngày để xử lý hoàn toàn - khi lớp phủ giống với đặc tính cuối cùng của nó.
• Phương pháp xử lý độ ẩm - Chủ yếu được tìm thấy trong silicone và một số hệ thống urethane. Nhựa phủ phản ứng với độ ẩm xung quanh để tạo thành lớp phủ polymer. Phương pháp xử lý độ ẩm thường được kết hợp với phương pháp xử lý bay hơi. Khi dung môi mang bay hơi, độ ẩm sẽ phản ứng với nhựa để bắt đầu quá trình đóng rắn cuối cùng. PCB thường có thể được xử lý trong vòng vài phút đến một giờ, nhưng sẽ mất nhiều ngày để xử lý hoàn toàn - khi lớp phủ giống với đặc tính cuối cùng của nó.
• Phương pháp xử lý nhiệt – Phương pháp xử lý nhiệt có thể được sử dụng với các hệ thống đơn hoặc đa thành phần như một cơ chế xử lý thứ cấp để xử lý bằng tia cực tím, xử lý độ ẩm hoặc xử lý bay hơi. Việc bổ sung nhiệt sẽ làm cho hệ thống bị polyme hóa hoặc đẩy nhanh quá trình xử lý hệ thống.
• Phương pháp xử lý bằng tia cực tím - Lớp phủ được xử lý bằng tia cực tím mang lại năng suất sản xuất rất nhanh. Chúng là các hệ rắn 100% không có dung môi. Quá trình xử lý bằng tia cực tím diễn ra tại chỗ, do đó cần có cơ chế xử lý thứ cấp dưới các bộ phận và trong vùng tối. Thời gian xử lý gần như tức thời khi tiếp xúc với tia cực tím, nhưng có thể mất nhiều ngày để xử lý hoàn toàn ở những khu vực có bóng tối.

Làm thế nào để loải bỏ lớp phủ Conformal Coating?

Khi thấy trong PCB xuất hiện các bộ phận bị hư hỏng hoặc cần phủ lại lớp phủ mới, cần phải loại bỏ lớp phủ khỏi bề mặt PCB để thay thế các bộ phận hoặc thực hiện phủ lại Conformal Coating. Dưới đây là các phương pháp cơ bản để loại bỏ Conformal Coating được IPC chỉ ra:

• Loại bỏ bằng dung môi – Mặc dù hầu hết các lớp phủ Conformal Coating có thể được hòa tan trong dung môi nhưng vẫn cần đảm bảo rằng dung môi được sử dụng sẽ không làm hỏng các bộ phận hoặc thành phần của bảng mạch. Acrylic là lớp phủ nhanh nhất và dễ dàng loại bỏ nhất bằng dung môi. Lớp phủ silicon và urethane sẽ mất nhiều thời gian ngâm hơn và có thể cần phải cạy/cọ để loại bỏ hoàn toàn lớp phủ.
• Bóc – Một số lớp phủ phù hợp có thể cần phải bóc tróc khỏi bảng mạch. Đây chủ yếu là đặc tính của một số lớp phủ silicon và một số lớp phủ linh hoạt.
• Nhiệt/đốt cháy – Một kỹ thuật phổ biến để loại bỏ lớp phủ là chỉ cần đốt cháy lớp phủ bằng mỏ hàn khi bảng mạch được làm lại. Phương pháp này loại bỏ hiệu quả với hầu hết các dạng lớp phủ.
• Mài– Trong phương pháp này, lớp phủ được loại bỏ bằng cách mài mòn bảng mạch. Phương pháp này hiệu quả hơn với các lớp phủ có đặc tính cứng như Parylene, Epoxy và Polyurethane. Phương pháp này chỉ được sử dụng như một phương pháp cuối cùng vì có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng.

Trên đây là một số kiến thức cơ bản về Conformal Coating để mọi người hiểu rõ hơn về tính chất, hiệu năng và cách sử dụng Conformal Coating một cách hiệu quả. Để được tư vấn cụ thể chính xác về keo Conformal Coating quý khách vui lòng liên hệ:

• Công ty TNHH Hicotech Việt Nam
• Hotline: 0945261931
• Email: Sales@hicotech.com.vn