PCBA 防水膠的塗布製程 (Conformal Coating)

文:張皓昇

防水膠的塗布主要應用於電子基板上的絕緣,防濕、防水及保護作用。一般多應用於戶外如汽機車電路板、太陽能控制板、交通號誌控制器、船舶、……等產品上之防水與保護。由於以上產品易長期遭受外在的濕氣與污塵,甚至陽光的侵蝕,進而導致焊點間容易造成短路老化等現象,致使產品的壽命減短,故此防水膠塗布提供了延長產品壽命的功能。

一. 目前市場上採用的材料,最主要可分為壓克力材質及矽橡膠材質2種,如下說明:

  1. 壓克力系列 : 乾燥後具有硬度高、耐磨性佳、外觀透明…等特色,是目前最廣泛被應用的材質,耐熱性約120度。

    優點:耐磨擦係數高,容易修補重工。

    缺點:對化學溶劑抵抗性低。

  2. 矽膠系列 : 具柔軟性,耐熱性約180度,良好的耐熱性、韌性強…等特性,故最常使用於戶外及高溫場所。

    優點:耐熱溫度較高,彈性佳。

    缺點:耐磨係數低,容易刮傷脫落。

二. 依據IPC-A-610的膜厚標準:

  1. 壓克力 AR(Acrylic resin) 30 - 130 μm

  2. 矽膠 SR (Silicone resin) 50 - 210 μm

三. 表面塗佈的施工方法說明如下:

  1. 浸泡式

    優點:初期投資成本低,使用簡單,產能高。

    缺點:膜厚無法控制,只能適用單面板,且材料容易受到汙染。

  2. 刷塗式
  3. 優點:初期投資成本低,使用毛刷作業簡單,產能中等。

    缺點:膜厚不均,人工刷塗品質不一,板子需要人工防護黏貼。

  4. 機器手臂噴塗式

    優點:初期投資成本中等,膜厚可控制,產能高。

    缺點:材料容易飛濺,進而材料耗費較大,板子需要人工防護黏貼。

  5. 自動噴塗淋灑式

    優點:膜厚可控制,自動機器作業,產能中等,節省材料,不用人工黏貼防護。

    缺點:初期投資成本最高。

四. 市場未來的需求趨勢:

  1. 精確的閃避和噴塗。

  2. 膜厚的標準與容易的目檢。

  3. 可記錄與追蹤生產狀況。

五. 因應少量多樣化生產及客戶需求,研騰現行做法如下:

  1. 浸泡式:試用在單面製程或背面沒有插拔端子零件,研騰目前沒有採用。

  2. 刷塗式:若只是需要局部塗佈,或PCB面積較小,數量不多,採用人工手刷塗式作業。

  3. 機器手臂噴塗式:產品有膜厚標準與外觀要求,則採用機器手臂噴塗式作業。(委外作業)

  4. 自動噴塗淋灑式:因需購置機器設備,目前與設備廠商合作,於試樣生產階段。

總合來說,防水的需求有越來越多客戶提出,可是又往往盲目的為防水而防水 (因為貿易商都無法直接跟客戶討論),致使防水膠的做法與目的都無法從大量生產的角度去考量,進而導致現行試產的做法與標準都陷入兩難。

研騰也累積了許多經驗,與上游材料供應商和設備廠商都有不錯的默契,隨著客戶不同的需求,快速的調整試做工法,以利達到客戶最後的需求標準,故雙方依照專業標準來討論改善,方可使產品得到最好的保護。如:「蘋果」也是採局部點膠防水,相機類的則會採用大面積的防水作業。若更進一步的討論還要考慮到散熱問題(有散熱考量的零件,就不可以塗佈到防水膠了),防水製程真的可以保護電子產品的壽命,現在各項工法也日漸成熟,只是最後還需客戶確認其做法與目的,希望可以製造出雙贏的局面。防護應該防護的零件(以利節省材料與工時)進而降低生產成本,讓電子產品壽命更長,讓更多客戶接受防水膠塗佈製程,使得終端客戶使用者可以享受到更穩定的電子產品。