เหตุใดคุณไม่ควรใช้กาวฉนวนโดยตรงกับแผงลอจิกจากมุมมองของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์?

 เมื่อเร็วๆ นี้ ลูกค้าจากเกาหลีใต้รายหนึ่งสอบถามเกี่ยวกับชุดจอ LCD ขนาด 15.6 นิ้ว มีคำถามเกี่ยวกับการใช้กาวฉนวน

ด้วยประสบการณ์การผลิตและออกแบบมากกว่า 20 ปี วิศวกรของเราได้ให้คำตอบดังต่อไปนี้:
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————-

แผงวงจรลอจิก เช่น แผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นศูนย์กลางประสาทของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเป็นที่ตั้งของส่วนประกอบที่ซับซ้อน

เครือข่ายส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ แม้ว่าแนวคิดในการทากาวฉนวนโดยตรงบนแผงลอจิกอาจดูน่าดึงดูดใจสำหรับการป้องกัน แต่ก็อาจนำไปสู่ปัญหาสำคัญหลายประการจากมุมมองของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์:

1. การรบกวนประสิทธิภาพไฟฟ้า

กาวสามารถซึมเข้าไปในช่องว่างเล็กๆ ระหว่างสายส่วนประกอบหรือแผ่นรอง (โดยทั่วไปจะมีขนาดน้อยกว่า 0.5 มม.) การบุกรุกดังกล่าวสามารถเพิ่มความจุปรสิตหรือลดความต้านทานของฉนวนได้ ในวงจรความถี่สูง การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เหล่านี้แม้เพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้สัญญาณผิดเพี้ยนหรือลดทอนลงอย่างรุนแรงได้ ตัวอย่างเช่น ในโมดูลการสื่อสาร 5G ที่ทำงานที่ความถี่หลายกิกะเฮิรตซ์ การเพิ่มความจุปรสิตเล็กน้อยเนื่องจากกาวอาจนำไปสู่การสูญเสียสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ

กาวบางชนิดมีสิ่งเจือปนที่เป็นไอออน เมื่อเวลาผ่านไป ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าและความชื้น สิ่งสกปรกเหล่านี้อาจทำให้เกิดการเคลื่อนตัวทางเคมีไฟฟ้า (ECM) ได้ ECM สามารถสร้างเส้นทางการนำไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบที่อยู่ติดกัน ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในที่สุด

2. ความเสียหายจากความเครียดจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อน

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (CTE) ของกาวทั่วไปมักจะไม่ตรงกับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของกาวพื้นฐาน FR4 (ประมาณ 17ppm/℃) ระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ โดยทั่วไปตั้งแต่ -40℃ ถึง + 85℃ ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม CTE ที่ไม่ตรงกันจะทำให้เกิดความเครียดที่จุดบัดกรีส่วนประกอบ

ส่วนประกอบต่างๆ เช่น แพ็คเกจลูกบอลกริดอาร์เรย์ (BGA) ซึ่งมีลูกบอลบัดกรีขนาดเล็กมาก (มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 0.3 มม.) มีความเสี่ยงเป็นพิเศษ ความเครียดอาจทำให้ลูกบัดกรีแตกร้าวได้ ตามมาตรฐาน IPC - J - STD - 020 ความเครียดบนข้อต่อบัดกรีควรน้อยกว่า 10MPa เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เชื่อถือได้

3. การเสื่อมประสิทธิภาพการระบายความร้อน

โดยทั่วไปกาวจะมีค่าการนำความร้อนต่ำ โดยปกติจะน้อยกว่า 0.2W/(m·K) ในขณะที่กาวจะมีค่าการนำความร้อนของอากาศอยู่ที่ 0.026W/(m·K) แม้ว่าอาจดูขัดแย้งกับสัญชาตญาณที่ชั้นกาวจะทำให้การกระจายความร้อนแย่ลงเมื่อเทียบกับอากาศ แต่ในทางปฏิบัติ:

ชั้นกาวที่มีความหนา 1 มม. สามารถเพิ่มอุณหภูมิที่บริเวณรอยต่อของอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ประมาณ 15℃ ตามที่วัดตามมาตรฐาน JEDEC JESD51-2 ในแอพพลิเคชั่นที่ใช้พลังงานสูง เช่น CPU ของเซิร์ฟเวอร์ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมินี้สามารถกระตุ้นกลไกป้องกันความร้อนสูงเกินไป ส่งผลให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลง

4. การสูญเสียความสามารถในการบำรุงรักษา

กาวอีพอกซี เมื่อบ่มแล้วจะมีกำลังแรงเฉือนมากกว่า 20 MPa เมื่อพยายามถอดส่วนประกอบออกเพื่อซ่อมแซมหรือเปลี่ยนใหม่:

สำหรับส่วนประกอบแบบแพ็คเกจสี่เหลี่ยมแบน (QFP) ที่มีระยะห่างระหว่างตัวนำขั้นต่ำ 0.4 มม. แรงที่จำเป็นในการถอดส่วนประกอบออกอาจทำให้ตัวนำเสียรูปได้

ในกรณีของแพ็กเกจ BGA แผ่นบัดกรีซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 0.25 มม. มีแนวโน้มที่จะถูกฉีกขาด

เซ็นเซอร์ที่ละเอียดอ่อน เช่น ไจโรสโคป MEMS อาจได้รับความเสียหายได้ง่ายในระหว่างกระบวนการถอดประกอบ

5. ปัญหาความเข้ากันได้ของวัสดุ

กาวบางชนิดที่มีสารทำให้แข็งตัวที่มีฤทธิ์เป็นกรด เช่น กาวเอมีน สามารถกัดกร่อนแผ่นแคโทดของตัวเก็บประจุไฟฟ้าอะลูมิเนียมซึ่งมีความหนาน้อยกว่า 10 ไมโครเมตรได้ การกัดกร่อนดังกล่าวสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวของตัวเก็บประจุ ส่งผลให้การกรองแหล่งจ่ายไฟและเสถียรภาพของวงจรได้รับผลกระทบ

กาวที่รักษาด้วยแสงยูวีอาจกลายเป็นสีเหลืองเมื่อถูกแสงยูวีเป็นเวลานาน การเปลี่ยนสีนี้สามารถรบกวนการทำงานของอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ เช่น โมดูลไฟเบอร์ออปติก เนื่องจากสามารถดูดซับหรือกระจายสัญญาณแสงได้

ทางเลือกทางอาชีพ

ขอแนะนำให้ใช้วัสดุเคลือบแบบคอนฟอร์มัลที่เป็นไปตามมาตรฐาน IPC - CC - 830B เช่น Parylene C Parylene C ที่มีความหนา 1 - 5μm มีให้เลือก:

ความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าสูงกว่า 400V/μm ช่วยให้มั่นใจได้ถึงฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม

CTE ที่ใกล้เคียงกับวัสดุ PCB ทั่วไป (ประมาณ 30ppm/℃) ช่วยลดความเครียดจากความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด

อัตราการซึมผ่านความชื้นต่ำมากน้อยกว่า 0.1 กรัม/ตร.ม.วัน ปกป้องส่วนประกอบจากการเสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากความชื้น

นอกจากนี้ยังผ่านการรับรอง UL746E ซึ่งบ่งบอกถึงความน่าเชื่อถือและความปลอดภัย

ในสถานการณ์พิเศษ อาจพิจารณาใช้เทคโนโลยีการเคลือบนาโน เช่น การเคลือบด้วยซิลิโคน สารเคลือบเหล่านี้มีมุมสัมผัสมากกว่า 110° จึงทำให้มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำได้ดีเยี่ยม สามารถกันน้ำได้ระดับ IPX8 และยังคงให้ก๊าซสามารถผ่านเข้าไปได้ ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานบางประเภท