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水蒸汽对保形涂层保护的影响

2022年3月30日编辑的选择制造/生产技术,硬件和服务

有各种特性可以损害电子组件的操作可靠性。负责电子组件故障的一个主要特征是湿气的影响,例如,由于空气的湿度。作为通过水分防止失败的经典手段,施加保形涂层,其以更常规的常规方式暴露于水分。

此次,这种情况会引起来自用户是否有可能测试这种共形涂层的问题。从客户的角度来看,允许它们汲取关于保形涂层质量的结论的明显可测量特征是理想的解决方案。

通常,顾客敏锐地感兴趣地知道或测量水蒸气渗透性或吸水性,以便在保护电子器件免受水分的方面评估保形涂层的适用性或不适合性。除了对吸水和水蒸气渗透性的评估之外,通常进行各种测试方法 - 通常进行诸如有害的气体测试或碘蒸汽试验,以描述在水分方面的共形涂层的功能。

本文中提出的研究重点是水蒸气渗透性试验和其他试验的比较,以及结果的相关性。相反,人们还将假设价值的测量允许对共形涂层的功能的最终评估。

涂层材料在吸水率和水蒸气渗透率方面不同,这可能对机械性能,粘附,玻璃化转变温度,光和耐候性,腐蚀保护性能和电绝缘性能产生影响。

水分和水是影响涂层材料的最有害因素之一。实际上,聚合物的水蒸气渗透性和水分吸收不是绝对标准,绝对标准确定它们作为绝缘材料的排除。在一定程度上,所有聚合物都可以渗透到水蒸气;这种特性称为渗透。通过同样的令牌,所有聚合物都浸泡了水分,这被称为吸收。

特性 - 吸水和水蒸气渗透性 - 可以通过适当的方法测量。在吸水率的情况下,结果表示为百分比,同时用于水渗透性,结果表示为每个表面积和层厚度的质量值。

这两个值都不是绝对特征;它们依赖于温度,普遍的相对湿度(实际上在部分水蒸汽压力上)或涂膜上的冷凝水。相关性如图1所示 - 然而,不考虑任何给定的污染的影响。

通过了解这些特征值,一个人具有有关涂层材料的水平衡的信息。然而,这不包括与水平衡对电绝缘性能的影响有关的任何细节,这意味着电荷载体在聚合物膜中的运动。此外,水蒸气渗透性和吸水率的值不能彼此独立。随着吸水性的增加,水蒸气扩散可能显着上升。

举例来说,各种捕手Elpeguard共形涂层的水蒸气渗透如表1所示。描述该绝缘行为的特性是所谓的水分/绝缘电阻值(miR),其通常用作SIR的同义词(表面绝缘电阻)。此外,详细研究了水分下的电绝缘电阻。

许多不同鉴定程序中使用的水分/绝缘电阻是材料和电极系统的组合性。它在两个金属电极之间以不同的电介质组成的梳状,诸如层压,涂覆,空气和空气湿度的梳状电极,以及来自离子污染的可能漏电流,即该电极系统中的电荷载体的移动。

上述物业描述了该电极系统中的吸湿性的直接电气冲击,其类似于在电子电路载体上的那些。通过吸湿诱导的绝缘水滴被描述为剩余的绝缘值。

电子组件的操作可靠性的一般特征是所谓的表面电阻;低于1MΩ的差异通常被认为是至关重要的。在保形涂层的情况下,通过涂膜的电阻代替电位之间的先前给定的表面电阻(SIR)。因此,电阻通常被描述为SIR值,这不是严格正确的。例如,在各种规则和标准中,在水分(温度)负载下绝缘的可接受下降限制为100mΩ。

在各种IPC测试板上发现的梳状模式是用于测量水分/绝缘电阻的典型测试结构。通过描述共形涂层,主要使用IPC-B24和IPC-B25A型测试板。

这种测试用于立即检测水分诱导的故障。类似于所谓的“高度加速应力测试”(Hast),它包括不同的温度水平和/或不同的空气湿度水平。

在典型的温度/水分组合中,一个人会发现,例如,65℃/ 90%RH(相对湿度)或85℃/ 85%RH。水分覆盖测量装置的表面,或者它被聚合物吸收,并且施加的偏压(通常在5-100V dc之间)产生电解细胞。在典型的失效机制中,存在电化学腐蚀过程和/或分层。

可以执行这些测试:

•作为产品资格的一部分(阻焊剂,保形涂层,无清洁通量等)。

•作为过程认证的一部分(共形涂层,焊料工艺,清洁过程等)。

•用于比较不同的材料。

•用于比较不同的进程。

在这种情况下,水分和绝缘电阻可以被视为复合参数,作为描述通过将它们减少到一个特征特征来描述不同物理特性的结果的合格特征。

在图2B的Tomlins曲线中描绘了保形涂层的水分/温度行为的典型依赖性(图2a)及其描述的湿度/绝缘电阻。这些图还显示了电阻值的典型瞬态效应,例如,在干燥阶段(图2b)。这些瞬态曲线是典型的扩散相关的依赖性。可以从梯度的详细部分取出典型的吸湿瞬态(图3)。

图3显示了在40℃,100%RH和100V的冷凝水试验的初始相位中测量的涂膜的瞬态效应。该图涵盖了几种全成形涂膜(不同的彩色线)并且还包括错误函数(由虚线表示的ERF(x)),其描述了单维扩散方程的典型数学解。这意味着可以通过扩散过程在数学上进行瞬态效应,或者将其它方式放入诸如水蒸气渗透率的扩散过程,可以通过水分/绝缘电阻下降来确定。这里已经获得通常可检测的扩散值作为电阻值。这同样适用于水吸收值,通常以百分比给出,这可以通过水分/绝缘电阻直接获得电阻值。

表2显示了用六个Elpeguard共形涂层进行的各种测试的结果。应该注意的是,这些不允许基于所示结果绘制相关性。

图4显示了与丙烯酸酯的共形涂层ELPEGUARD SL 1800 FLZ相关的各种测试结果,其允许通过直接比较建立相关性。这种方法清楚地表明,吸水和水蒸气渗透性是看起来保护效果的重要特征,尽管单独的每个值并不重要,足以允许在对环境载荷的抵抗力方面进行一般陈述对环境载荷的抵抗力的一般声明全部,抵抗湿度负荷。

可以测量水分和绝缘电阻(所谓的SIR或MSIR(水分SIR)值),并直接用作电阻值。如果在验证研究的背景下,在顺序测试系列中确定了这样的电阻值(测量冷凝试验K08的SIR值,温度循环试验K05,有害气体测试K18等),则必须轻松地允许评估这些值的添加适用的保形涂层的质量。在组装的验证板上进行,这不仅允许评估所采用的材料,还允许对电子产品的完全保形涂层工艺和上游焊接过程进行评估。

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