Почему не следует наносить изолирующий клей непосредственно на логические платы с точки зрения электронных компонентов?

 Недавно у клиента из Южной Кореи, интересующегося комплектом для ЖК-дисплея размером 15,6 дюйма, возник вопрос относительно нанесения изоляционного клея.

Опираясь на более чем 20-летний опыт производства и проектирования, наши инженеры предоставили следующий ответ.：
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————-

Логические платы, такие как печатные платы (ПП), являются нервными центрами электронных устройств, вмещая в себя сложную

сеть электронных компонентов. Хотя идея нанесения изолирующего клея непосредственно на логическую плату может показаться привлекательной с точки зрения защиты, она может привести к ряду критических проблем с точки зрения электронных компонентов.:

1. Помехи в работе электрооборудования

Клей может просочиться в крошечные зазоры между выводами или контактными площадками компонентов (обычно менее 0,5 мм). Такое вмешательство может увеличить паразитную емкость или снизить сопротивление изоляции. В высокочастотных цепях даже небольшое изменение этих параметров может существенно исказить или ослабить сигналы. Например, в модулях связи 5G, работающих на многогигагерцовых частотах, небольшое увеличение паразитной емкости из-за клея может привести к значительным потерям сигнала.

Некоторые клеи содержат ионные примеси. Со временем под воздействием электрического поля и влажности эти примеси могут вызвать электрохимическую миграцию (ЭХМ). Электронные блоки управления могут создавать токопроводящие пути между соседними компонентами, что в конечном итоге приводит к коротким замыканиям.

2. Повреждение от теплового расширения и напряжения

Коэффициент термического расширения (КТР) обычных клеев часто не соответствует коэффициенту термического расширения подложки FR4 (около 17 ppm/℃). При колебаниях температуры, обычно от -40℃ до +85℃ в промышленных условиях, несоответствие КТР приводит к возникновению напряжений в паяных соединениях компонентов.

Особенно уязвимы такие компоненты, как корпуса BGA (ball-grid array), в которых имеются очень маленькие шарики припоя (диаметром всего 0,3 мм). Напряжение может привести к растрескиванию шариков припоя. Согласно стандарту IPC - J - STD - 020, для обеспечения надежной работы напряжение в паяных соединениях должно быть менее 10 МПа.

3. Ухудшение характеристик рассеивания тепла

Клеи, как правило, имеют низкую теплопроводность, обычно менее 0,2 Вт/(м·К), тогда как у воздуха она составляет 0,026 Вт/(м·К). Хотя может показаться нелогичным, что слой клея ухудшит теплоотдачу по сравнению с воздухом, на практике:

Слой клея толщиной 1 мм может повысить температуру перехода силовых устройств примерно на 15 ℃, согласно измерениям на основе стандарта JEDEC JESD51 - 2. В мощных устройствах, таких как серверные процессоры, такое повышение температуры может привести к срабатыванию механизмов защиты от перегрева, что приведет к снижению производительности устройства.

4. Потеря ремонтопригодности

Клеи на основе эпоксидной смолы после отверждения могут иметь прочность на сдвиг более 20 МПа. При попытке снятия компонентов для ремонта или замены:

Для компонентов в корпусе QFP с минимальным шагом выводов 0,4 мм усилие, необходимое для извлечения компонента, может привести к деформации выводов.

В случае корпусов BGA контактные площадки припоя, диаметр которых составляет всего 0,25 мм, скорее всего, будут оторваны.

Хрупкие датчики, такие как МЭМС-гироскопы, можно легко повредить в процессе разборки.

5. Проблемы совместимости материалов

Некоторые клеи с кислотными отвердителями, такими как амины, могут разъедать катодную фольгу алюминиевых электролитических конденсаторов, толщина которой составляет менее 10 мкм. Эта коррозия может привести к выходу из строя конденсатора, что повлияет на фильтрацию питания и стабильность цепи.

УФ-отверждаемые клеи могут желтеть при длительном воздействии ультрафиолетового света. Это изменение цвета может помешать работе оптоэлектронных устройств, таких как волоконно-оптические модули, поскольку оно может поглощать или рассеивать световые сигналы.

Профессиональные альтернативы

Рекомендуется использовать конформные покрытия, соответствующие стандарту IPC - CC - 830B, например, Parylene C. Парилен С толщиной 1–5 мкм обеспечивает:

Высокая диэлектрическая прочность более 400 В/мкм, обеспечивающая отличную электроизоляцию.

Коэффициент теплового расширения (CTE), близкий к коэффициенту теплового расширения обычных материалов печатных плат (около 30 ppm/℃), что сводит к минимуму термическую нагрузку.

Очень низкая влагопроницаемость — менее 0,1 г/м²·день, что защищает компоненты от разрушения под воздействием влажности.

Он также может пройти сертификацию UL746E, что подтверждает его надежность и безопасность.

В особых случаях можно рассмотреть технологии нанопокрытий, например, покрытия на основе силоксана. Эти покрытия имеют контактный угол более 110°, что обеспечивает отличную гидрофобность. Они могут достигать степени водонепроницаемости IPX8, сохраняя при этом газопроницаемость, что имеет решающее значение для некоторых сфер применения.