Современная электроника №4/2020

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2020 Использование защитных покрытий с УФ-отверждением для повышения скорости производства и качества продукции в электронной промышленности В статье рассматриваются современные защитные покрытия, отверждаемые ультрафиолетом, анализируются их особенности, а также преимущества, которые новые материалы способны дать предприятиям электронной промышленности. Приводятся результаты экспериментальных исследований. Сергей Махлаков (Москва) Введение Электронные схемы становятся неотъемлемой частью современной жизни. Всё больше процессов, кото- рые когда-то были изолированными и по своей природе ручными, теперь авто- матизируются и подключаются к Интер- нету. В результате электронные схемы постепенно адаптируются для работы во всё более агрессивных условиях: от авто- мобилей, холодильников и мобильных устройств до аппаратных средств управ- ления самолётами. При этом постоян- но возрастают требования к количеству выполняемыхфункций, скорости рабо- ты устройств и их миниатюризации. Во многих случаях выход из строя схемы в лучшем случае причиняет неу- добства, а в худшем – влечёт за собой финансовые потери. Однако по мере того как инфраструктура становится всё более взаимосвязанной, отдель- ные сбои ставят всю систему (а в неко- торых случаях – и человеческие жиз- ни) под угрозу. Нанесение защитного покрытия – это технология, которая использовалась для повышения надёжности электронных плат, работающих в суровых условиях, в течение последних 50 лет. Защитные покрытия представляют собой тонкие полимерные материалы, которые при- меняются для защиты металлических поверхностей от коррозии, конденса- ции, диэлектрических пробоев, а также от образования оловянных «усов». Тра- диционно эти материалы существуют на основе растворителя, что обеспечи- вает им низкую вязкость и делает мате- риалы простыми в применении. Одна- ко использование растворителей стало более ограниченным с экологической точки зрения, и потребители всё боль- ше начинают осознавать проблемы, свя- занные с данными процессами: затраты на удаление и утилизацию токсичных материалов, а также влияние выбросов, возникающих в результате их перера- ботки, на окружающую среду. С точки зрения этики, материалы без растворителей – разумный выбор. Выбросы вредных веществ на предпри- ятии значительно снизятся. В зависи- мости от местного, регионального и национального законодательства это приведёт к экономии средств. Такие материалы являются невоспламеняю- щимися и, как правило, представляют гораздо меньшую опасность для здоро- вья человека. Зачастую потребности в энергии, необходимой для отверждения материалов без растворителей, значи- тельно ниже, что приводит к снижению затрат на электроэнергию и уменьше- нию выбросов углекислого газа. С точки зрения производительности, материалы, не содержащие раствори- тель, обычно наносятся более густо, что приводит к увеличению площади покрытия и, следовательно, к большей защитной способности. Такие составы являются более современными и пре- доставляют больше возможностей для удовлетворения повышенных требова- ний защиты в новых условиях приме- нения. К примеру, в автомобильной промышленности требуется устойчи- вость к термоциклированию, а в аэро- космической промышленности – повы- шенное сопротивление к конденсации. С точки зрения процесса, совре- менные материалы разработаны для более быстрого достижения защит- ных свойств. Будь то влагоотверждае- мые, УФ-отверждаемые или химически отверждаемые – эти материалы пред- назначены для повышения произво- дительности. В будущем с ростом тре- бований к электронным устройствам и их применениям будут расти и тре- бования к защитным покрытиям. И по мере того как характеристики совре- менных материалов без растворителей будут прогрессировать, разница меж- ду этими материалами и устаревающи- ми будет становиться всё более значи- тельной. УФ-отверждаемые защитные покрытия Материалы, о которых идёт речь, отверждаются чрезвычайно быстро (в течение нескольких секунд) при воз- действии ультрафиолетового излу- чения с подходящей длиной волны и интенсивностью, что делает исполь- зование материалов чрезвычайно важным для увеличения производи- тельности и уменьшения объёма выпол- няемых работ. УФ-отверждаемые мате- риалы обычно обеспечивают хорошие защитные свойства и улучшенную химическую стойкость по сравнению с другими покрытиями. Они исполь- зуются в печатной промышленности с 1960-х годов. В 1980-х годах эта тех- нология была перенесена в электрон- ную промышленность. К сожалению, свет распространя- ется только по прямой траектории, а отверждение происходит лишь в тех областях, куда он попадает. Из-за трёхмерной структуры печатной пла- ты вполне вероятно, что некоторые её участки не будут полностью освещать- ся. В частности, материал на задней стороне выводов компонентов и под компонентами. По этой причине для УФ-отверждаемых материалов должен быть предусмотрен вторичный меха- низм отверждения, который может работать за счёт влаги, химического вещества или тепла. Отверждение вла- гой обычно было более предпочтитель-