1.2.3. Методы нанесения вп

Выбор метода нанесения полимерных покрытий, зависит от агрегатного состояния ВП и от природы поверхности, на которую оно наносится.

В единичном производстве и при проведении ремонтных работ возможно нанесение покрытия кисточкой. К недостаткам способа относятся разнотолщинность, проблематичное нанесение покрытия под компоненты, попадание волосков и низкая производительность.

При нанесении покрытия окунанием печатный узел погружают в ванну, наполненную лаком. Через определенное время его вынимают и дают возможность лаку стечь. Согласованием скоростей подъема ПУ и испарения растворителей удается получать покрытие печатного узла равномерной толщины. Модификация метода заключается в использовании операции центрифугирования, что приводит к гарантированному нанесению покрытия под ИМС. Возможна автоматизация процесса.

Нанесение пневматическим распылением получило самое широкое распространение. ВП наносится в виде тонкой дисперсии на поверхность изделия. Этот процесс хорошо поддается автоматизации, но (25 – 50) % лака уходит в атмосферу. Использование в окрасочных камерах водяной завесы может привести к появлению дефектов в покрытии. Кроме того сложно нанести покрытие в теневых зонах.

Применение аэрозольных препаратов позволяет упростить технологический процесс. Аэрозольная упаковка заполнена раствором полимера и сжиженным инертным легкоиспаряющимся газом (хладоном, углекислым газом и др.) При распылении газ мгновенно испаряется, а на поверхность печатного узла осаждаются мелкораспыленные частицы лака

Защита поверхностей, не подлежащих покрытию, (разъемы, потенциометры и другие негерметичные элементы), осуществляется различными способами. Для этих целей используют шаблоны, изоляционные ленты или пластыри, замазки, латексные составы, съемные пленочные покрытия другими лаками, к которым предъявляются следующие требования: они должны легко наноситься на поверхность и удаляться с нее без применения растворителей, не взаимодействовать с материалами, на которые наносятся. Эта операция практически не поддается автоматизации.

Разрешение этой проблемы осуществляется применением систем селективного нанесения ВП, позволяющих реализовать различные режимы нанесения: режим струи, режим закрученной струи и режим распыления. Режим струи применяется, когда необходимо нанести покрытие в узкие места между компонентами. Режим закрученной струи используется при нанесении покрытий на печатные узлы с очень высокой плотностью монтажа. Режим распыления целесообразно применять при малой толщине покрытия и большом размере площади нанесения. Наличие распылительной головки с пятью степенями свободы позволяет наносить покрытие на боковую поверхность компонентов и под них.

1.3. Механизмы отказов пу при повышенной влажности

Полимерное покрытие и стеклотекстолит вносят примерно одинаковый вклад в обеспечение изоляции между проводниками. Такой вывод справедлив при условии, что в окружающей среде нет влаги, но это условие выполняется лишь в вакууме, то есть в космосе. В реальных условиях печатный узел атакует влага и первым ее встречает ВП. Полимерных покрытий, абсолютно непроницаемых для воды не существует. Коэффициент влагопроницаемости полимеров в зависимости от химической природы изменяется в диапазоне от 0,01 и до 2∙10 ^–9 г/см ∙ ч ∙ Па. Изоляционные характеристики полимерного покрытия во влажной среде ухудшаются. Скорость этого изменения определяется преимущественно влагопроницаемостью покрытия, а величина – влагопоглощением материала. При непродолжительном пребывании печатного узла в атмосфере с повышенной влажностью молекулы воды за счет диффузионных процессов не успевают проникнуть к поверхности подложки и ВП полностью выполняет свои функции, но же если увеличить время пребывания во влажной атмосфере, то диффузионный барьер будет пройден и влага проникнет в стеклотекстолит, ухудшая его изоляционные характеристики.

Если снять зависимость сопротивления изоляции от времени выдержки в условиях относительной влажности 98 % и температуре 40 °С, ПП с ВП и непокрытой платы, то можно увидеть подтверждение того, что ВП является диффузионным барьером для влаги. В обеих ПП начальный уровень сопротивления изоляции имеет один порядок, но скорость его уменьшения в лакированной плате гораздо меньше.

ВП выполняет не только свои прямые функции, но и защиту ПП от загрязнений. Ионогенные загрязнения появляются от прикосновения к ПП руками (натрий хлористый, калий хлористый, уксусная кислота, мочевина и т. д.). При растворении в воде, ионы загрязнений образуют электролит. Мономолекулярный или полимолекулярный слой воды всегда имеется на поверхности ПП, что связано с гидрофильностью поверхности стеклотекстолита и его капиллярной пористостью. Разность потенциалов появляется при эксплуатации ПУ. Под действием разности потенциалов один из проводников (анод) растворяется, переходя в положительно заряженные ионы, которые восстанавливаются до металла на другом проводнике – катоде. Вследствие этого в изоляционном зазоре могут образоваться токопроводящие перемычки дендритоподобной рыхлой структуры, толщиной (2 – 20) мкм. Отказы электрохимического происхождения характерны для микроминиатюрной аппаратуры, тепловыделения которой недостаточны для самоподсушивания. Они составляют основную долю всех отказов.

Следует учитывать, что даже сверхчистая вода диссоциирует на ионы. Кроме того в промышленной атмосфере всегда присутствуют газы CO_2, H₂S, NH_3, SO₂ , которые в растворенном состоянии образуют на поверхности платы электролит. Эти факторы увеличивают вероятность отказов электрохимической природы. Под действием электролитов разрушение проводников может происходить и без участия электрического тока. Развитию коррозионных процессов способствует наличие на поверхности ПП металлов с различными окислительно-восстановитель-ными потенциалами (медь, олово, свинец).

Если нарушить режимы отмывки ПП, то можно получить отказы электрохимической природы и под ВП покрытием. В этом случае может быть реализован еще один физический эффект – осмос. Под осмосом понимают диффузию вещества (обычно растворителя) через полупроницаемую мембрану, разделяющую чистый растворитель и раствор или два раствора различной концентрации и проницаемую только для растворителя. Вследствие этого возникает осмотическое давление, достигающее нескольких десятков атмосфер. В нашем случае полупроницаемая мембрана – ВП, растворитель – вода над пленкой, раствор − раствор загрязнений под пленкой. Согласно законам физики, диффузия воды сквозь полимерную пленку должна проходить до тех пор, пока концентрация загрязнений под пленкой не сравняется с концентрацией загрязнений над нею. Поэтому, чем больше загрязнений под пленкой, тем больше воды проникает под нее. Зачастую, раньше, чем концентрации сравняются, происходит отрыв ВП от поверхности ПП. Скорость такого перемещения прямо пропорциональна разности концентраций раствора под лаком и раствора в наружной пленке влаги.

Проникновение химических загрязнений под лак снаружи менее вероятно, но возможно. Такие ионы как, Cl^–, SO₄^2– перемещаются через микропоры пленки примерно в 100 раз медленнее воды из-за своих больших размеров. Для ограничения ионопроницаемости в лак вводят пигменты, придающие ему способность приобретать заряд, препятствующий проникновению загрязнений. Для электронной аппаратуры в тропическом исполнении пигмент (сернистая ртуть, окислы мышьяка и меди), должен обладать токсичностью для обеспечения микробиологической стойкости.

Кроме того при любых условиях проникновение воды в толщу материала обусловлено процессами диффузии вследствие разницы парциальных давлений паров вне и внутри ПП. В результате диффузии происходит выравнивание давления по толщине ПП.

В реальных условиях ПП не подвергаются непрерывному увлажнению. Процессы увлажнения чередуются с нагревом. Эти периодические изменения вызывают остаточные явления, что в конечном счете снижает сопротивление диэлектрика. Поверхностные слои теряют механическую прочность, разрыхляются, что ведет к ускорению коррозии и отказам.