1.2. Влагозащита печатных узлов

К влагозащитным покрытиям (ВП) ПП относят полимерные покрытия в виде лаков, а также покрытия, осажденные из газовой фазы методом пиролиза. Они выполняют функцию барьера для проникновения влаги осуществляют защиту поверхности ПП от загрязнений, придают поверхности гидрофобные свойства и увеличивают сопротивление изоляции. Кроме того, ВП защищает ПП от случайного замыкания проводников посторонними токопроводящими предметами, и обволакивая проводники и ЭРК, обеспечивает их фиксацию и поддержку, повышая надежность в условиях вибрации и термоциклирования.

Для лаковых покрытий ПП желательно иметь коэффициент влагопроницаемости не более 10^–7 (г/см∙ч∙Па). При этих условиях изоляция ПП не снижает сопротивления диэлектрика во влажной среде в течение (6 – 8) час.

1.2.1. Требования к вп

Влагозащитные покрытия должны обеспечивать:

устойчивость к длительному воздействию влаги;

устойчивость к высоким и низким температурам;

устойчивость к резким изменениям температуры;

устойчивость к пониженному давлению (бортовая аппаратура);

устойчивость к воздействию механических факторов;

устойчивость к микробиологической коррозии.

Кроме того ВП должно быть равномерным и эластичным, обладать высокой адгезией к поверхности печатного узла, быть устойчивым к растворителям и ремонтопригодным.

1.2.2. Основные влагозащитные полимерные покрытия

Для обеспечения защиты ПУ от внешних воздействий, и в первую очередь от влаги, используется пять основных классов полимеров:

полиакриловые;

эпоксидные;

полиуретановые;

кремнийорганические;

париленовые;

а также их сочетания.

В табл. 10.1 приведены некоторые характеристики полимеров, определяющие область их применения.

Таблица 10.1

Свойства влагозащитных покрытий

Полимер	Модуль упругости	Устойчивость к растворителям	Адгезия	Ремонтопригодн.	Максимальная температура применения, °С
полиакрилат	высокий	отличная	хорошая	трудная	125
полиуретан	высокий	хорошая	хорошая	трудная	125
эпоксидная смола	высокий	отличная	хорошая	трудная	150
силикон	низкий	средняя	хорошая	легкая	175
парилен	высокий	отличная	хорощая	трудная	150

Полиакриловые лаки бывают двух типов: на основе термопластичных и термореактивных полимеров. Лаки на основе термопластичных полимеров имеют структуру линейных полимеров, они удобны в применении, из них можно получать покрытия естественной сушкой, эластичны, легко удаляются нагреванием до 150 ℃, поэтому удобны в ремонте, но обладают недостаточными механическими свойствами.

Лаки на основе термопластичных полимеров имеют развитую пространственную структуру, с большой молекулярной массой и применяются чаще всего в качестве защитных паяльных масок.

Полиуретаны в зависимости от способа синтеза могут образовывать как линейные, так и пространственные структуры. В лаковых влагозащитных покрытиях реализуются преимущественно полимеры с пространственной структурой. Покрытия отличаются высокими диэлектрическими характеристиками, высокой стойкостью к истиранию, но токсичны, что препятствует их широкому применению.

Эпоксидные полимеры также обладают пространственной структурой и удачным сочетанием физико-механических свойств, образуют покрытия с минимальной усадкой, что приводит к широкому распространению их в заливочных компаундах, а также в качестве полимерной основы ВП. Необходимо тщательно соблюдать рецептуры, так как избыток отвердителя приводит к ухудшению электроизоляционных свойств. Используются для влагозащиты лаки ЭП-730, ЭП-9114. Многослойные покрытия эффективнее однослойных, так как происходит перекрытие пор.

Силиконы – выделяются своей элементоорганической природой. Характеризуются высокой термостойкостью (до 400 °С), высокой гидрофобностью, отличными электроизоляционными свойствами, но имеют низкую стойкость к истиранию.

Парилены – линейные полимеры. Промышленное значение имеют три модификации:

полипараксилилен (парилен N) – свободный радикал – Н;

полимонохлор параксилилен (парилен С) – свободный радикал – Cl;

полидихлорпараксилилен (парилен D) ) – свободный радикал – 2Cl.

В настоящее время эти покрытия в различных модификациях используются в ЭА космического и военного назначения. Париленовые покрытия выделяются своими уникальными свойствами и способом получения, который основан на вакуумной пиролитической полимеризации. Для получения таких покрытий необходимо иметь термическое и вакуумное оборудование.

Технология нанесения покрытия включает три стадии:

возгонка в вакууме дипараксилилена при температуре 150 ℃ и остаточном давлении 1мм. рт. ст;

термическое разложение (пиролиз) параксилилена при остаточном давлении 0,5 мм. рт. ст. и температуре 680 ℃;

осаждение бирадикалов на холодной поверхности ПУ с одновременной полимеризацией, при давлении 0,1 мм ртутного столба, но уже при нормальной температуре.

Париленовые покрытия характеризуются очень низким влагопоглощением и низкой газо и влагопроницаемостью. Обладают выдающимися электроизоляционными свойствами. Париленовые покрытия толщиной (6 – 40) мкм эквивалентны по защитным свойствам лаковым толщиной (50 – 125) мкм. Благодаря тому, что осаждение происходит из газовой фазы, в нем отсутствуют напряжения, поэтому даже покрытие толщиной (5 – 10) мкм не содержит сквозных пор, обязательного атрибута однослойных лаковых покрытий. Кроме того оно получается абсолютно однородным по толщине по всей поверхности ПУ, включая острые кромки радиоэлементов. При применении парилена, не существует проблемы нанесения покрытия под элементы, но чрезвычайно осложняется задача защиты участков поверхности ПУ, там где покрытия не должно быть. В России применяют парилен N, а за рубежом парилен D, присутствие хлора в парилене D, обеспечивает хорошую адгезию покрытия и соответственно надежность. При использовании парилена N необходим адгезионный подслой (праймер). В качестве праймера применяют силаны АГМ-9, которые необходимо подвергать термообработке при (100 – 120) °С, что приводит к дополнительным загрязнениям и термообработке ПУ.

В качестве примера в табл. 10.2 приведены некоторые основные свойства париленовых покрытий.

Таблица 10. 2

Некоторые свойства париленовых покрытий

Показатели	Значения
	Парилен N	Парилен D
Диэлектрическая проницаемость при 60 Гц	2,65	3,15
Удельное объемное сопротивление , Ом∙см	1∙1017	8∙1016
Тангенс угла диэлектрических потерь при 60 Гц	0,0002	0,02
Температура плавления, С°	400	310 – 330
Температура стеклования, С°	60 –70	110
Предел прочности при растяжении, МПа	63	42
Относительное удлинение при разрыве, %	30 – 200	200
Водопоглощение за 24 часа, %	0,01	0,06
Влагопроницаемость, г/(см2ч)	0,3	–
Электрическая прочность, кВ/мм	260	145

Попытки объединить достоинства нескольких классов полимеров и избавиться от их недостатков приводят к созданию многополимерных систем. Так за рубежом находят применение полимерные влагозащитные покрытия AR/UR, AR/SR и другие. Использование акрилатов в многополимерных системах приводит к созданию новых материалов свободных от растворителей и отверждающихся быстрее традиционных. Примером могут служить паяльные маски. В некоторых случаях использование акрилатов дает еще и сверхэффект. Так ВП на основе акрила – силикона не уступают по термостойкости покрытиям на основе кремнийорганических полимеров.

Лак 231УР – (алкидно-эпоксидно-уретановый), также является многополимерным покрытием, отлично зарекомендовавшим себя в производстве военной техники. В настоящее время используются две модификации лака У231 на основе тунгового и льняного масла в соотношении 50:50 и лак УР 231Л – только на основе льняного масла.