Ппк покрытие что это
Порошковая покраска металла
Другие записи
Технология нанесения порошковой краски
С каждым годом технология порошковой окраски приобретает всё большую популярность.
Свою историю порошковая краска ведёт с начала пятидесятых годов прошлого века. Именно тогда она стала активно применяться в США, постепенно внедряясь во все сферы жизни, покоряя уже весь мир. Полимерные порошковые краски стали применяться для окраски микроволновых печей, стиральных машин, холодильников.
С каждым годом технология порошковой окраски приобретает всё большую популярность.
Свою историю порошковая краска ведёт с начала пятидесятых годов прошлого века. Именно тогда она стала активно применяться в США, постепенно внедряясь во все сферы жизни, покоряя уже весь мир. Полимерные порошковые краски стали применяться для окраски микроволновых печей, стиральных машин, холодильников, посуды, инструмента, мебели… этот список можно продолжать ещё очень и очень долго.
Своей популярностью порошковая покраска обязана тому, что полимерные порошковые краски в своём составе не содержат растворителей, а состоят их таких компонентов, которые отвердевая, превращаются в твёрдое абразивостойкое покрытие, которое практически не проницаемо для кислот, влаги, кислорода и многих других химических веществ. Поэтому у изделия, которого поверхность покрыта ППК, значительно повышается срок службы.
Порошковая покраска: целесообразность перехода.
— Использование ППК даёт возможность получить покрытие, отличающееся высокими химическими, физико-механическими, электроизоляционными свойствами.
-благодаря тому, что ППК имеют богатую цветовую гамму, их использование; позволяет достичь отличных декоративных и структурированных эффектов окрашиваемой поверхности;
-технология нанесения порошковой краски позволяет варьировать толщину однократного покрытия от 40 до 500мкм;
— безопасность условий работы;
— процесс порошковой окраски практически не производит загрязнения окружающей среды, так как когда покрытие твердеет, в атмосферу улетучивается менее 1% летучих продуктов;
ППК представляет собой твёрдые дисперсионные композиции, основными компонентами которых являются пленкообразователи, пигменты, наполнители, отвердители и целевые добавки. Готовая к применению ППК должна быть в виде сыпучего дисперсионного однородного порошка. От того, как приготовлена полимерная композиция, во многом зависят свойства и внешний вид покрытия. ППК получается путём смешивания необходимых компонентов в расплаве. Полученный сплав измельчается в частицы, имеющие максимальный размер приблизительно в 100 мкм. После чего полученный ППК готов к применению.
Процесс нанесения ППК проходит следующим образом:
1. Подготавливается поверхность путём удаления окислов и загрязнений, проводится обезжиривание. А также если существует необходимость и возможность, то проводится конверсия поверхности для защиты её от коррозии, а также повышения адгезии к поверхности.
2.Слой ППК наносится на подготовленную заранее поверхность подложек.
Для того, что бы грамотно организовать работу технологической линии, нужно:
1) Оборудование, предназначенное для оплавления и отверждения полимерных покрытий;
2) Оборудование, предназначенное для содержания участка по нанесению полимерных порошковых материалов в чистоте;
3) Оборудование, предназначенное для транспортировки окрашиваемых деталей по участку между операциями.
Нанесение ППК
Для того, что бы получить покрытие на основе ППК, существует несколько способов. Рассмотрим самый распространенный процесс, который осуществляется при помощи электростатически заряженной ППК, которая распыляется специальным пневматическим пистолетом, а уже удерживается на окрашиваемой поверхности заземлённого изделия при помощи электростатического напряжения и дальнейшего подплавления ППК.
Весь процесс происходит в специальных камерах нанесения, оснащённых хорошими системами вентиляции воздуха, для того, что бы ППК не попала в помещение. Также камеры оснащены системами управления той ППК, которая прошла мимо окрашиваемой поверхности. Система управления осуществляет возврат ППК в процесс окрашивания или утилизации.
Париленовые покрытия: свойства, технологии, перспективы
Синтезированная в прошлом столетии английским ученым «змеиная кожа» была первым в мире покрытием поли-параксилилена, который в более чистой форме теперь известен под именем парилен (Parylene). Впоследствии изучив особенности париленовых покрытий, выяснилось, что их можно применять в самых разнообразных областях — от музейного и библиотечного дела до микроэлектронной и авиакосмической промышленности.
Сегодня они широко используются в качестве защитных покрытий от климатических воздействий и агрессивных сред. Кроме того, парилены позволяют достигать хороших показателей электроизоляции и капсулирования узлов в микро- и радиоэлектронике, в частности, в органической электронике, светоизлучающих устройствах и плоских дисплеях.
Освоение такого материала и технологии его нанесения, несомненно, заслуживает внимания и может привести к значительным экономическим выгодам.
Рождение «змеиной кожи»
Впервые поли-параксилиленовую пленку получил в конце сороковых годов прошлого века Майкл Моджзес Шварц в университете Манчестера (Англия). Его интерес к изучению химических связей привел к интенсивным исследованиям алифатических углеродно-водородных связей, в которых углерод прямо присоединяется к бензольному основанию.
В своих экспериментах Шварц нагревал простые составы, имеющие эти группы — толуол и ксилол — в орто-, мета- и пара- фазах до очень высоких температур и наблюдал за их разложением. Изучая параксилен (para-xlene) ученый заметил, что при истекании реагентов из зоны пиролиза в холодную зону на стеклянных стенках образовывалось покрытие цвета дубовой коры, которое при разборке аппарата могло быть выделено в виде тонкой пленки. Это образование было вызвано полимеризацией продукта химической реакции параксилена.
Ученый выяснил, что новый полимер обладает исключительной механической и химической стойкостью, и назвал его параксилиленом.
В дальнейшем в лабораториях многих химических компаний были получены и детально изучены париленовые покрытия различных типов. Но решающую роль в разработке технологий синтеза материала и методов нанесения сыграла компания Юнион Карбайд (США). За прошедшее время, как номенклатура материалов, так и технологии их нанесения были значительно расширены.
Технология нанесения
Париленовые полимерные покрытия (ППК) наносятся из газовой фазы при низком давлении (5–100 Па) на любые охлажденные поверхности. Исходное вещество — димер циклоди-n-ксилилен — было разработано специально для этого процесса. Существуют незамещенные хлор- дихлор, фтор- и другие производные данного вещества (Pаrylenе-N, Pаrylenе-C, Pаrylenе-D, Pаrylenе-АF4 и т.д.).
Димеры циклоди-n-ксилилена — стабильные соединения, в то время как мономеры способны выстраиваться в полимерные цепи. Поэтому для получения пленки димер испаряют в вакууме при температуре 130–180°С. Пары поступают в нагретую до 600–650°С камеру, где в результате пиролиза димер расщепляется на два ди-радикала. Ди-радикалы поступают в рабочую камеру, в которой находятся покрываемые изделия. Особенностью процесса нанесения ППК является отсутствие необходимости использования глубокого вакуума.
В зависимости от химической структуры мономера его конденсация и рост покрытия возможен при температуре ниже 20°С для Pаrylenе-N и 70°С для Pаrylenе-C. Эта особенность процесса роста приводит к уникальной возможности конформного роста покрытий в узких щелях, капиллярах, тканях. Например, на бумаге покрытие формируется на отдельных волокнах, не образуя сплошной пленки на листе, что обеспечивает сохранение ее фактуры и цвета.
Данное свойство париленовой пленки оказалось решающим фактором при использовании ППК для изоляции печатных плат электронных устройств специального назначения, поскольку даже щели микронных размеров между металлической дорожкой и подложкой оказываются заполненными париленом. Это обеспечивает надежную изоляцию металла от воздействия агрессивной среды, например, морской воды.
Таким образом, можно выделить особенности процесса нанесения покрытия, делающие его привлекательным в условиях отсутствия высокой технологической культуры и не требующие больших инвестиций:
1. не понадобится высоковакуумное оборудование, нагрев покрываемой поверхности, использование растворителей и дополнительного отвержения;
2. возможность получения сплошных покрытий толщиной от 0,02 мкм; нанесение покрытий на дисперсные материалы, ткань, бумагу, мелкие изделия; капсулирование готовых блоков и изделий; высокая однородность покрытия, в том числе в зазорах, порах, капиллярах и на острых кромках;
3. экологическая чистота и низкая материалоемкость производственного процесса.
Свойства покрытий
ППК обладают достаточно низкими показателями газо- и влагопроницаемости, высокой износостойкостью, биологической инертностью, стойкостью к действию агрессивных химических сред, в том числе биологических, а также способностью проникать вглубь щелей микронных размеров и обволакивать волокна таких материалов, как ткани, бумага и т.д.
Все эти свойства помогают использовать парилен в самых разных областях:
• в создании покрытий медицинских инструментов, имплантантов и искусственных суставов;
• для защиты и консервации старинной бумаги, тканей и других музейных объектов. А также для покрытия важных документов, сохранение которых должно быть гарантировано на протяжении больших интервалов времени. Например, государственных договоров, документов права собственности, ценных бумаг и т.д.;
• в производстве специальной одежды для нужд обороны, подразделений пожарной охраны, спасателей, в быту для пошива спортивной и рабочей одежды;
• для получения точных реплик поверхности;
• при изготовлении сложных протезов, включающих в себя механические компоненты;
• в научных исследованиях как покрытия, обеспечивающие влагозащиту солевой оптики, капсулирование реакционноспособных веществ;
• в качестве пассивирующих (защитных) покрытий.
Ппк покрытие что это
Рассылка закрыта
При закрытии подписчики были переданы в рассылку «Креативные новости: все о маркетинге и рекламе» на которую и рекомендуем вам подписаться.
Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.
Статистика
Маркетинговые исследования промышленных рынков Париленовые покрытия: свойства, технологии, перспективы
Париленовые покрытия, благодаря их свойствам и особенностям технологии нанесения, можно назвать уникальным продуктом. А из-за относительной простоты и дешевизны их производства, они имеют большие перспективы использования.
ПАРИЛЕНОВЫЕ ПОКРЫТИЯ: свойства, технологии, перспективы
Синтезированная в прошлом столетии английским ученым «змеиная кожа» была первым в мире покрытием поли-параксилилена, который в более чистой форме теперь известен под именем парилен (Parylene). Впоследствии изучив особенности париленовых покрытий, выяснилось, что их можно применять в самых разнообразных областях — от музейного и библиотечного дела до микроэлектронной и авиакосмической промышленности.
Сегодня они широко используются в качестве защитных покрытий от климатических воздействий и агрессивных сред. Кроме того, парилены позволяют достигать хороших показателей электроизоляции и капсулирования узлов в микро- и радиоэлектронике, в частности, в органической электронике, светоизлучающих устройствах и плоских дисплеях.
Освоение такого материала и технологии его нанесения, несомненно, заслуживает внимания и может привести к значительным экономическим выгодам.
Рождение «змеиной кожи»
Впервые поли-параксилиленовую пленку получил в конце сороковых годов прошлого века Майкл Моджзес Шварц в университете Манчестера (Англия). Его интерес к изучению химических связей привел к интенсивным исследованиям алифатических углеродно-водородных связей, в которых углерод прямо присоединяется к бензольному основанию.
В своих экспериментах Шварц нагревал простые составы, имеющие эти группы — толуол и ксилол — в орто-, мета- и пара- фазах до очень высоких температур и наблюдал за их разложением. Изучая параксилен (para-xlene) ученый заметил, что при истекании реагентов из зоны пиролиза в холодную зону на стеклянных стенках образовывалось покрытие цвета дубовой коры, которое при разборке аппарата могло быть выделено в виде тонкой пленки. Это образование было вызвано полимеризацией продукта химической реакции параксилена.
Ученый выяснил, что новый полимер обладает исключительной механической и химической стойкостью, и назвал его параксилиленом.
В дальнейшем в лабораториях многих химических компаний были получены и детально изучены париленовые покрытия различных типов. Но решающую роль в разработке технологий синтеза материала и методов нанесения сыграла компания Юнион Карбайд (США). За прошедшее время, как номенклатура материалов, так и технологии их нанесения были значительно расширены.
Технология нанесения
Париленовые полимерные покрытия (ППК) наносятся из газовой фазы при низком давлении (5–100 Па) на любые охлажденные поверхности. Исходное вещество — димер циклоди-n-ксилилен — было разработано специально для этого процесса. Существуют незамещенные хлор- дихлор, фтор- и другие производные данного вещества (Pаrylenе-N, Pаrylenе-C, Pаrylenе-D, Pаrylenе-АF4 и т.д.).
Димеры циклоди-n-ксилилена — стабильные соединения, в то время как мономеры способны выстраиваться в полимерные цепи. Поэтому для получения пленки димер испаряют в вакууме при температуре 130–180|С. Пары поступают в нагретую до 600–650|С камеру, где в результате пиролиза димер расщепляется на два ди-радикала. Ди-радикалы поступают в рабочую камеру, в которой находятся покрываемые изделия. Особенностью процесса нанесения ППК является отсутствие необходимости использования глубокого вакуума. Этот факт сильно удешевляет технологию и позволяет развивать ее на базе широко распространенных в Украине вакуумных установок типа УВН или ВУП.
В зависимости от химической структуры мономера его конденсация и рост покрытия возможен при температуре ниже 20|С для Pаrylenе-N и 70|С для Pаrylenе-C. Эта особенность процесса роста приводит к уникальной возможности конформного роста покрытий в узких щелях, капиллярах, тканях. Например, на бумаге покрытие формируется на отдельных волокнах, не образуя сплошной пленки на листе, что обеспечивает сохранение ее фактуры и цвета.
Данное свойство париленовой пленки оказалось решающим фактором при использовании ППК для изоляции печатных плат электронных устройств специального назначения, поскольку даже щели микронных размеров между металлической дорожкой и подложкой оказываются заполненными париленом. Это обеспечивает надежную изоляцию металла от воздействия агрессивной среды, например, морской воды.
Таким образом, можно выделить особенности процесса нанесения покрытия, делающие его привлекательным в условиях отсутствия высокой технологической культуры и не требующие больших инвестиций:
1. не понадобится высоковакуумное оборудование, нагрев покрываемой поверхности, использование растворителей и дополнительного отвержения;
2. возможность получения сплошных покрытий толщиной от 0,02 мкм; нанесение покрытий на дисперсные материалы, ткань, бумагу, мелкие изделия; капсулирование готовых блоков и изделий; высокая однородность покрытия, в том числе в зазорах, порах, капиллярах и на острых кромках;
3. экологическая чистота и низкая материалоемкость производственного процесса.
Свойства покрытий
ППК обладают достаточно низкими показателями газо- и влагопроницаемости, высокой износостойкостью, биологической инертностью, стойкостью к действию агрессивных химических сред, в том числе биологических, а также способностью проникать вглубь щелей микронных размеров и обволакивать волокна таких материалов, как ткани, бумага и т.д. (табл. 1).
Все эти свойства помогают использовать парилен в самых разных областях:
* в создании покрытий медицинских инструментов, имплантантов и искусственных суставов;
* для защиты и консервации старинной бумаги, тканей и других музейных объектов. А также для покрытия важных документов, сохранение которых должно быть гарантировано на протяжении больших интервалов времени. Например, государственных договоров, документов права собственности, ценных бумаг и т.д.;
* в производстве специальной одежды для нужд обороны, подразделений пожарной охраны, спасателей, в быту для пошива спортивной и рабочей одежды;
* для получения точных реплик поверхности;
* при изготовлении сложных протезов, включающих в себя механические компоненты;
* в научных исследованиях как покрытия, обеспечивающие влагозащиту солевой оптики, капсулирование реакционноспособных веществ;
* в качестве пассивирующих (защитных) покрытий.
Нанесение антифрикционных ППК в миниатюрных парах трения позволяет существенно увеличить их срок службы. Например, если нанести тонкую париленовую пленку на миниатюрные шестерни, составляющие часть привода сердечного протеза, то повышается надежность последнего: уменьшается трение, трущиеся поверхности становятся более износостойкими.
Цены
Ко всем несомненным достоинствам нужно добавить также низкую стоимость покрытия. Один килограмм исходного вещества (димера цикло-n-ксилилена) стоит от 500 до 1500 евро, в зависимости от его химической структуры и степени чистоты. Расход материала при нанесении пленки толщиной 1 мкм площадью 1 м2 не превышает 2–4 граммов, что в денежном эквиваленте составляет от 3 до 10 евро. Среди производителей димера цикло-n-ксилилена наиболее известными являются Advance Coating и Para Tex Coating (США).
Невысокая стоимость париленов и простота технологии нанесения говорят о том, что можно успешно развивать бизнес по разработке и изготовлению ППК для применения в промышленности и в развитии новых технологий.
Начало для развития париленового бизнеса в Украине положено в отделе молекулярно-полупроводниковой электроники Института физики полупроводников НАН Украины. Там разработаны технологии нанесения ППК на различные поверхности и изготовлена действующая установка на базе промышленного вакуумного поста ВУП-5М и оригинальной зоны пиролиза.
Дополнительная информация:
1. W.F.Gorham, J. Polymer Sci., Vol. A 14 (1966) p. 3027.
2. Parylene Index 2000. Ed. W.F.Beach, p. 135 www.wfbeach.com
3. «VIP AF4 as embedded dielectric», www.digital-mayhem.com/af4/ embedded.html
4. Organic/Inorganic Coatings for Packaging of Microelectronics, NASA, http://www.nasatech.com/Briefs/Dec99/NPO20304.html
5. K.P.Gritsenko, O.M.Fedoriak, P.M.Lytvyn, Hu Chenggang, V.Ksianzou, B.Stiller, P.Karageorgiev, S. Schrader, «Studies of PPX-C film morphology and optical properties» Optical Memory and Neiral Networks, Vol. 13, N1, 2004, p.39.
6. J.J.Senkevich, C.J.Mitchell, A. Vijayraghavan et al., «Unique structure/properties of CVD Parylene E», J.Vac.Sci.Technol., Vol. A20 (40), (2002) p. 1445.
7. Seung Ho Kwon, Jin Sung Kim, Jae Soo Yoo, Yong Bai Kim, «Poly(p-xylylene) film passivation for longevity of an OLED fabricated on the polyethylene-terephthalate substrate», Rep. Conf. In Japan, 2002, Chung-Ang University, S.Korea.
8. M.S.Weaver, L.A.Michalski, K. Rajan et al. «Organic light emitting diodes with extended operation lifetimes on plastic substrates», Appl. Phys. Letters, Vol. 81, N6 (2002), p. 2929.
9. T.Tsutsui, «Vapour deposited gate insulators for polymer FETs», Conf. ECOER-3, Wye Campus, UK, September, 21-27, 2003.
10. E.V.Nikolaeva S.A.Ozerin A.E. Grigoriev E.I.Grigoriev S.N.Chvalun G.N. Gerasimov L.I.Trakhtenberg, Materials Science and Engineering Vol. C 8-9 p. 217.
12. B.Hanualoglu, A.Audinli, M.Oye, E.S.Audi, «Low dielectric constant parylene-F-like films for intermetal dielectric applications», Appl.Phys.Lett., Vol. 74,4, (1999) p. 606.
13. D.J.Broer and W.Luijks, «Penetration of p-xylylene vapor into small channel prior to polymerisation», J.Appl.Polymer sci., Vol. 26 (1981) p. 2415-2422.
14. Grytsenko K.P., Tolstopyatov E.M. «Thickness distribution of gas phase coatings in confined channels», Surf. & Coatings Technol., Vol. 180-181, 2004, p. 450.
Источник: Полимеры-Деньги
Подобное — подобным
Сравнение конформных покрытий
Шон Хорн, DIAMOND MT
Под редакцией инженера-технолога, к. х. н. Татьяны Кузнецовой
Перевод Артема Вахитова
Конформное покрытие — это тонкий прозрачный полимерный слой, наносимый на поверхности печатных узлов для защиты от воздействия внешних факторов. Термин «конформный» происходит от латинского conformis — «сходный», «подобный», то есть определяет возможность покрытия повторить форму защищаемого печатного узла.
Кремнийорганическое, уретановое и париленовое — какое из этих конформных покрытий лучше? В статье подробно рассматриваются их достоинства и недостатки.
На сегодня наиболее популярны два типа конформных покрытий: кремнийорганические и уретановые. Выбор между ними делается по самым разным соображениям, но какой из них объективно лучше? И что можно сказать о париленовых конформных покрытиях — прозрачных полимерных покрытиях, осаждаемых в вакууме из газовой фазы, которые могут равномерно наноситься на поверхности практически любого состава, качества и формы, в том числе стекло, металлы, бумагу, смолы, пластмассы, керамику, ферриты и кремний?
Хотя выбор в конечном счете зависит от применения, рассмотрим сильные и слабые стороны каждого из этих типов покрытий.
Кремнийорганические конформные покрытия
У многих типичных кремнийорганических покрытий номинальная рабочая температура в условиях долговременной эксплуатации составляет +200 °C. Это гораздо выше, чем у большинства уретановых (+125 °C). Некоторые кремнийорганические покрытия, предназначенные для применения в условиях сверхвысоких температур, имеют номинальную рабочую температуру, доходящую до +600 °C. На кремнийорганические покрытия предъявляется большой спрос в автомобилестроении, так как температура в двигательном отсеке может достигать +175 °C.
Дополнительное преимущество кремнийорганического комфортного покрытия — великолепная влагозащита, поэтому они используются в изделиях, претерпевающих чрезвычайно сильные перепады температур, которые приводят к чрезмерно обильному влагообразованию. Другие конформные покрытия в этих условиях отказывают в течение часов или дней, но кремнийорганические, особенно нанесенные толстым слоем, выдерживают. Одно из конкретных применений этого типа покрытий — обогреватели с электронным управлением, предназначенные для эксплуатации в климатических условиях Арктики. Они нагреваются почти до +65 °C, а затем охлаждаются до окружающей температуры, которая может доходить до –40 °C. Этот сильный перепад температуры происходит очень быстро, отчего образуется большое количество влаги. Применение других покрытий, например уретановых, приводит к отказам печатных узлов. Единственная проверенная альтернатива — кремнийорганика.
Кремнийорганические покрытия также относятся к числу наиболее легких в нанесении и доработке. Благодаря невысокому, как правило, содержанию растворителей, эти покрытия ложатся гладким слоем, который очень быстро отверждается — примерно за один час при комнатной температуре. Наконец, такие качества кремнийорганических покрытий, как гибкость, мягкость и относительно низкая стойкость к растворителям, делают их пригодными для печатных узлов, которые требуют дополнительной обработки после нанесения покрытия. Эта гибкость позволяет минимизировать трудозатраты, не жертвуя целостностью покрытия.
Не рекомендованные применения
Поскольку кремнийорганические покрытия необходимо наносить более толстым слоем (целевая толщина покрытия — 0,05–0,21 мм), чем конформные покрытия других типов, разумно будет поискать иные варианты, если изделие имеет строгие допуски на зазоры, или если паяные соединения неспособны выдержать механические напряжения, возникающие под действием толстого слоя покрытия.
Существуют, в частности, следующие марки кремнийорганических конформных покрытий:
• HumiSeal 1C49;
• HumiSeal 1C49LV;
• HumiSeal 1C51;
• HumiSeal 1C55;
• Dow Corning 1-2577;
• Dow Corning 3-1753;
• Dow Corning 3-1765;
• Dow Corning 3-1744;
• Dow Corning 3-1953;
• Dow Corning 3-1965;
• Dow Corning 3-1944;
• MG Chemicals 422B;
• Peters DSL 1705 FLZ;
• Peters DSL 1706 FLZ;
• Electrolube SCC3;
• Electrolube SCC4.
Уретановые конформные покрытия
Уретановые (UR) конформные покрытия характеризуются высокой стойкостью к химическим растворителям, уступая в этом отношении только париленовым. Соответственно, целесообразно рассматривать возможность применения уретановых покрытий в изделиях, которые должны выдерживать продолжительное воздействие сильнодействующих химических растворителей.
Долгосрочные исследования NASA показали, что уретановые конформные покрытия — один из немногих действенных способов противодействия росту «усов» олова. Поскольку на сегодня неизвестен способ полностью исключить этот недостаток, необходимо выбрать надлежащую стратегию противодействия этому явлению (см. Приложение 1). Уретановые покрытия — хорошая отправная точка в этом смысле.
Уретановые конформные покрытия целесообразно также рассматривать для применения в изделиях, претерпевающих непосредственный механический износ, поскольку уретановые смолы весьма тверды и стойки к нему: по твердости они уступают только эпоксидным конформным покрытиям, будучи при этом значительно легче в доработке.
Не рекомендованные применения
Уретановые конформные покрытия малопригодны для изделий, эксплуатируемых в условиях сильной вибрации. Ввиду механической прочности и стойкости к истиранию, которые обычно свойственны уретановым покрытиям, сильная вибрация может в конечном итоге привести к нарушению целостности этих жестких покрытий. Более удачным выбором будет полностью конформное гибкое покрытие — например, париленовое.
Если изделие будет подвергаться воздействию высоких температур, уретановое покрытие не обеспечит необходимой защиты. Ведущие уретановые покрытия, такие как HumiSeal 1A33, обеспечивают защиту при температуре до +125 °C.
Существуют, в частности, следующие марки уретановых конформных покрытий:
• HumiSeal 1A33;
• HumiSeal 1A20;
• HumiSeal 1A27;
• HumiSeal 2A64;
• HumiSeal 1A34;
• Peters SL 1301 FLZ;
• Peters SL 1301-Есо-ВА FLZ;
• Hysol PC18M;
• CONATHANE CE-1155-35;
• CONAPCE-1170;
• CONATHANE CE-1164;
• Techspray Fine-L-Kote;
• MG Chemicals 4223;
• Electrolube PUC.
Париленовые конформные покрытия
Париленовые полимеры — поликристаллические и линейные по своему строению, обладают превосходными барьерными характеристиками, в высшей степени инертны химически и, благодаря технологии осаждения, могут равномерно наноситься на поверхности практически любого состава, качества и формы.
Заметить тонкое и прозрачное париленовое покрытие на поверхности печатного узла довольно трудно (рис. 2), его можно увидеть только по легкой матовости на поверхности печатного узла, или же поцарапав покрытие острым скальпелем.
Париленовые покрытия отличаются от других тем, что наращиваются непосредственно на поверхности изделия при комнатной температуре. Благодаря отсутствию жидких фаз они являются по-настоящему конформными, имеют равномерную контролируемую толщину и полностью свободны от дефектов типа «булавочный прокол» при толщине более 0,5 мкм. Фактически, париленовое покрытие способно полностью заполнять зазоры шириной всего 0,01 мм.
Помимо великолепных электрических характеристик, таких как низкая диэлектрическая проницаемость, малые потери, благоприятные высокочастотные свойства, хорошая электрическая прочность и высокое удельное объемное и поверхностное сопротивление, париленовые покрытия отличаются хорошей термостойкостью и могут эксплуатироваться без значительного ухудшения физических характеристик в течение 10 лет при температуре +80 °C на воздухе и при температуре свыше +200 °C в бескислородной среде.
Париленовые покрытия часто наносят на основы или материалы, не допускающие наличия каких-либо пустот в защитном покрытии. Многие изделия такого рода в ходе эксплуатации взаимодействуют с агрессивными химическими веществами, влажной средой или даже человеческим организмом. Нередко эти изделия представляют собой устройства ответственного назначения, у которых не допускается изменение эксплуатационных характеристик под влиянием внешних факторов. Если изделия требуют столь надежной защиты от воздействия среды, париленовые покрытия — единственный разумный выбор.
Выводы
Применение кремнийорганических, уретановых или париленовых конформных покрытий имеет целый ряд преимуществ. Очевидно, что хоть какое-то покрытие лучше, чем никакого. Но задача состоит в том, чтобы подобрать конформное покрытие, сильные стороны которого соотносятся с потенциальными проблемами изделия так, что обеспечивают ему наилучшую защиту. Только определив эти проблемы и пути их решения, можно выбрать подходящее покрытие. Если до конца не ясно, какое покрытие лучше, возможно, стоит обратиться за консультацией к специалисту.
Противодействие росту «усов» олова и конформные покрытия
«Усы» олова — это проводящие электрический ток кристаллические структуры, которые иногда вырастают на поверхностях, имеющих оловянное финишное покрытие (особенно гальванически осажденное). Типичная длина «усов» составляет 1–2 мм, но наблюдались также усы длиной свыше 10 мм. Зафиксированы случаи отказов электронных систем, причиной которых были сочтены короткие замыкания, вызванные «усами» олова, которые создают перемычки между близко расположенными элементами электрических цепей, находящимися под разными потенциалами.
Иногда «усы» путают с более широко известным феноменом — дендритами, которые нередко образуются в результате процессов электрохимической миграции. Поэтому здесь важно подчеркнуть, что «усы» и дендриты — это два совершенно разных явления. Как правило, «ус» олова имеет вид очень тонкого одиночного нитевидного или волосовидного отростка, направленного наружу от поверхности (в направлении оси Z). Дендриты же образуют узоры в виде листьев папоротника или снежинок, растущих вдоль плоскости поверхности (плоскость XY), а не наружу. Механизм роста дендритов хорошо изучен и требует присутствия влаги того или иного типа, способной растворять металл (например олово) с образованием раствора, содержащего ионы этого металла, которые затем подвергаются электромиграции под действием электрического поля. Точный механизм образования «усов» не установлен, но известно, что он не требует ни растворения металла, ни присутствия электрического поля.
По данным НАСА, механизмы роста «усов» олова изучаются уже на протяжении многих лет. Единого общепринятого объяснения этому явлению не выработано. Одни теории предполагают, что рост «усов» олова может происходить вследствие релаксации механических напряжений (особенно напряжений сжатия) в поверхностном слое олова, другие объясняют его процессами рекристаллизации и аномального роста зерен, изменяющими структуру зерна олова при возможном (но не обязательном) влиянии остаточных напряжений в пленке олова.
Являются ли «усы» олова источником проблем?
Специалисты НАСА отмечают, что «усы» олова создают серьезный риск снижения надежности электронных узлов. Зафиксирован ряд случаев, когда «усы» олова приводили к отказам наземных и космических систем. На сегодня имеются свидетельства о по крайней мере трех случаях коротких замыканий из-за «усов» олова, повлекших полный отказ коммерческих спутников на орбите. «Усы» олова становились также причиной отказов медицинских устройств, боевых комплексов, энергетических установок и бытовой электроники.
В связи с «усами» олова следует рассматривать четыре основных вида рисков:
1. устойчивые короткие замыкания в низковольтных цепях с низким импедансом;
2. кратковременные короткие замыкания;
3. дуговой разряд в парах металла;
4. мусор и загрязнения.
Из этого списка часто самым разрушительным оказывается дуговой разряд в парах металла. Он происходит, когда «усы» олова инициируют короткое замыкание в среде с сильными токами и высокими напряжениями.
К сожалению, пока что не известно способа полностью исключить рост «усов» олова — можно только использовать те или иные стратегии противодействия, позволяющие ограничить неблагоприятные для изделия последствия.
Жизнеспособная стратегия противодействия росту «усов» олова
В 1998 г. произошел отказ на орбите коммерческого спутника Galaxy IV из-за дугового разряда в парах металла, который был вызван «усами» олова на предположительно оловянно-свинцовых поверхностях. Впоследствии было подтверждено, что соответствующие поверхности состояли из чистого олова, невзирая на сертификаты соответствия, в которых утверждалось иное. Этот отказ привел к многодневному перерыву в работе пейджинговых служб.
По следам отказа спутника Galaxy IV в НАСА было предпринято исследование для оценки эффективности уретанового конформного покрытия в качестве средства противодействия росту «усов». Для эксперимента было выбрано полиуретановое конформное покрытие марки Uralane 5750 (Arathane 5750) как наиболее широко применяемое в аппаратуре космического назначения.
По итогам этого исследования нанесение конформного покрытия было признано жизнеспособной стратегией противодействия росту «усов» олова. Более тонкие слои конформного покрытия были неспособны предотвратить прорастание «усов», но слой уретановой смолы Arathane 5750 толщиной 50 мкм оказался достаточно прочным, чтобы исключить прорастание «усов» сквозь покрытие и устранить связанные с этим потенциальные проблемы.