超越敷形涂层—IPX7级电路板防水—Nanoproof®

敷形涂层已经过时了!

Aculon®为电子产品提供一系列屡获行业殊荣的防水产品,可防止电路板因意外和完全浸水而受到的损坏。与敷形涂层相比,NanoProof®更易于涂覆应用,更易于规模化使用。NanoProof®的防水性能范围覆盖意外水接触、IPX7、甚至更高级别。

Aculon® Latest Whitepaper!

We released the latest Aculon whitepaper, “Enabling IPX Level 7/8 PCB Waterproof Protection,” written by Aculon R&D Engineer Andres Hanau, Dr. Eric Hanson and CEO Edward Hughes, examining the NanoProof qualifications of IPX7 and IPX8 electronic protection.
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Aculon-Henkel Strategic Partnership

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Aculon Awarded Circuits Assembly's 2019 New Product Introduction Award

Earlier this month, at the 2019 IPC APEX Expo, Aculon received its third Circuits Assembly New Product Introduction Award for the NanoProof® 8 series PCB Waterproofing!

特点及优势

据IDC估计,每天有超过90万部智能手机遭受液体损坏。到目前为止,这仍是一个没有解决方案的问题。以前,防水产品及方案通常分为两类:一类是使用溶液为基础的材料生成敷形涂层来排斥液体,这种处理方法需要一定程度的遮盖或“隔离区域”,另一类是使用聚对苯二甲酸为基础的材料做真空沉积涂层(处理中也需要遮盖)。Aculon® NanoProof® 表面处理技术创造了第三类无需遮盖的密封料解决方案,使用水基/疏油性材料,在线完成处理应用,具有敷形涂层的优点,同时不再需要昂贵的专用设备,避免了使用真空或者遮盖等制造步骤造成的批量应用瓶颈。

Aculon®屡获殊荣的NanoProof®系列,为客户提供了一系列PCB防水解决方案,从意外水损坏(NanoProof®1.0)到IPX7量级的防护,后者的标准是部件在一米深的水中浸泡30分钟(NanoProof®2.1、7.0、8.4)。NanoProof®还可提供更大的屏障性能,比如满足一些非封闭组件所要求的100小时人工汗液或更苛刻的浸泡测试(NanoProof®2.1、7.0和8.4)。

Aculon NanoProof®系列采用了Aculon®的专有的TMC(Transition Metal Complexate过渡金属络合物)技术,与氟化丙烯酸聚合物(fluorinated acrylic polymers)混合,产品实现了与SMT使用零件中使用的所有常见材料兼容。Aculon NanoProof®系列可通过喷涂或浸涂处理,不需要固化步骤,对导电性测试没有影响。虽然一些NanoProof®系列非常薄,肉眼看不见,但所有NanoProof®系列都含有紫外线示踪剂,以确保用户进行现场检测。

NanoProof® 系列的优点包括:

  • 保护PCB免受水汽的损伤,增强了器件的可靠性
  • 满足不同级别防水防潮标准要求:从偶然浸没(IPX 4),浸水30分钟(IPX7)到长时间浸没(IPX 8)
  • 减少产品失效召回带来的损失
  • 应用过程无需遮盖,节省费用
  • 涂层后可返工,提高良率
  • 可使用喷涂、点涂、喷射、薄膜、浸涂等方法,不再需要投资昂贵的真空沉积设备。
  • 与真空沉积工艺相比,节省能源
  • 不需要成批处理从而提高生产能力
  • 无毒,可在一般工厂环境中安全使用
  • 不影响电气连接的性能——不影响信号强度、天线或声学器件的性能(仅NanoProof1.0、4.0和5.1)
  • 具有抗开裂/剥落的柔性密封材料

NanoProof®系列的优点包括:

  • 室温下液态
  • 可保护PCB板上很多的基底材料
  • 处理后水接触角为100到120度*
  • 处理后具有斥油特性,油接触角高达76度*几款NanoProof®产品具有“Push Through Connectivity(穿透互连)”功能
  • 符合ROHS及REACH法规
  • 室温下干燥时间仅为5到60分钟*
  • 无需固化处理
  • 添加紫外示踪剂

IPX等级

Aculon® NanoProof® 系列为客户提供了不同要求的PCB防水解决方案,从防止意外水损害(NanoProof® 1.0)到在一米水深浸没30分钟(NanoProof 2.1、7.0、8.4),以及更严格的封闭要求,比如承受100小时的人工汗液浸泡,甚至非封闭器件的最为苛刻的测试。IPX标准是为测试防水性能(防进水)而设计的,而Aculon®的纳米喷涂允许进水(无妨进水保护),但却能够保护组件。

IPX测试

Aculon®进行的IPX测试显示,NanoProof®的性能高于IPX-7基准。

 

MIR盐(雾)喷雾和人工盐液测试

  • Nanoproof®3.5、4.0和5.0的防护处理,能够满足甚至超过IPC-CC-830B/AM1标准中MIR(防潮和绝缘电阻)测试阻抗要求。
    • 合格/不合格标准:1E8欧姆。结果超过1E11欧姆
  • 根据ASTM B117-111标准,在盐雾中暴露168小时的样品,仅表现出轻微和零散的腐蚀程度。
  • 按照1BM-H60440-105 进行 @10V D&Fcombs 24小时的人工汗液测试,前后阻抗均满足标准要求,Nanoproof® 3.0、4.0、5.0均无腐蚀。

Aculon NanoProof®产品的特性

 
NanoProof® 1.0
NanoProof® 2.0
NanoProof® 2.1
NanoProof® 4.0
NanoProof®5*
NanoProof®7*
NanoProof® 8.4

在系统层面进行防水防潮保护
IPX3
IPX3
IPX8
IPX4
IPX5
IPX7, IPX8
IPX7, IPX8

应用
主板,柔性线路板
主板,柔性线路板
主板,柔性线路板
主板,柔性线路板
主板
主板
主板,柔性线路板

应用及相关厚度范围
喷涂:100纳米至1微米厚度
喷涂: 5 至 15微米厚度
点胶: 30-50微米厚度
喷涂: 5-10微米厚度
喷涂或喷射: 5 - 15微米厚度
喷射/点涂: 30-50微米厚度
喷涂,喷射,点涂: 30-50微米厚度
Push-Through Connectivity®(“穿透互连”特性)
是的
是的
不可以
是的
不可以
不可以
是的

灵活
180度弯曲
180度弯曲
180度弯曲
是的
不可以
不可以
180度弯曲
NanoProof的共同特点:疏水涂层,厚度均匀,耐高温,紫外示踪(易于检查),无需固化
随时上线使用:可使用低成本的手持喷雾设备,或者高精度高产量的在线生产设备。

资格鉴定

如果您不确定哪种NanoProof®产品方案适合您的应用,我们提供以下选项,以确定哪种保护级别能够以最经济的价格提供所需的性能,让Acculon®的专家用NanoProof®处理您的部件,帮助您尽快完成资格鉴定。

NanoProof®筛选服务

NanoProof®筛选服务非常适客户不想/不能做出选择何种密封方案来保护线路板的情况。Aculon®将使用我们的PVA喷涂设备处理您的板子,再立即返还给客户做资格认证。NanoProof®筛选服务包括:

  • 最高处理20个部件
  • 10天周转时间
  • 全板喷涂——无遮盖状态
  • 单次或两次喷涂通过

NanoProof®定制方案

对于复杂、大面积、需要遮盖或选择性处理的部件,Aculon®可以直接与客户合作开发应用。我们将根据您的具体需求定制解决方案。一旦确定了解决方案,Aculon®还将协助在客户的设施中实施,按周或月提供批量化学材料和清洁用材料,以满足您的生产需求。

为了提高电子产品在恶劣环境下的使用寿命和可靠性,行业中很长时间一直使用敷形涂层的方法。敷形涂层通常用于PCB板防潮、化学品、盐和其他暴露的侵蚀。在消费类电子产品中使用传统的敷形涂层,需要满足非常严格的公差范围、性能要求、以及高产量UPH要求。传统敷形涂层面临的几个关键挑战包括:

  • 难以保持厚度均匀。边缘覆盖差,导致失效。
  • 需要长时间完成固化,影响产出率
  • 返工非常困难或不可能
  • 实施中需要复杂和耗时的遮盖
  • 涂层厚,在对厚度公差要求很苛刻的设计中很难应用、
  • 高粘度配方导致应用方法有限。

 

Aculon® NanoProof® 涂层系列是具有成本效益的解决方案,其性能超过传统覆形涂层,同时也解决了上述问题:

  • 薄而均匀的涂层,良好的边缘覆盖率
  • 非常快的干燥时间
  • 可达IPX7+的防护等级
  • 易于返工
  • 无需使用遮盖
  • 灵活的应用方法
  • 薄涂层几乎可用于任何封装要求。

为了提高在恶劣环境下工作的电子器件的寿命和可靠性,行业很长时间内都在使用聚对二甲苯(parylene)或化学气相沉积(CVD)涂层。聚对苯二甲通常用在PCB涂层,用以防潮、化学、盐和其他接触物的侵蚀。聚对苯二甲价格昂贵且难以应用,但是已验证非常可靠,通常用于有效年限20年以上、性能至关重要的地方,如航空和军事应用。应用CVD所需的高成本和难以操做性,是消费电子市场的挑战,因为产品寿命通常为1-3年。其它Parylene和CVD涂层面对的挑战还包括:

  • 非常昂贵的专用设备投资
  • 长周期的批量化作业,导致产出率低,劳动成本增加
  • 返工非常困难或不可能
  • 使用中的遮盖非常复杂耗时
  • 难以选择沉积材料

 

Aculon® NanoProof® 涂层系列是具有成本效益的解决方案,其性能超过传统覆形涂层,同时也解决了上述问题:

  • 薄而均匀的涂层,良好的边缘覆盖率
  • 非常快的干燥时间
  • 可达IPX7+的防护等级
  • 易于返工
  • 无需使用遮盖
  • 灵活的应用方法
  • 薄涂层几乎可用于任何封装要求。

1) NanoProof®耐用性?

答:NanoProof®是为防水防潮损害而设计的,能持久地暴露在氧气/光线下并具有很长的耐用性。然而,它的设计并不能提供耐磨功能,这是因为它所覆盖的基底通常包含在一个外壳内,而不会暴露在磨损作用下。

 

2)这些处理是否可以应用于免洗助焊剂上?

答:虽然我们有一些客户成功地在免洗助焊剂中应用了 NanoProof®防护,但我们不推荐。免洗助焊剂可能会导致产生不正确的键合,从而引起分层缺陷。与无助焊剂的 NanoProof®防护进行比较测试结果显示,后者性能普遍较好。

 

3)是否需要选择特殊的喷涂设备?我们是否可以使用现有的喷雾系统/设备?

答:该产品的设计与标准喷涂设备兼容。丙烯酸Acrylic覆形喷雾设备是最佳选择。自动化和选择性喷涂设备可通过PVA或Nordson Asymtek公司采购。

 

4)Nanoproof®的典型油接触角是多少?

答:作为参考:未经处理的产品(取决于基底材料)的油接触角范围是10-20度。用NanoProof® 1.0、2.0、2.1、4.0或8.4处理的部件,油接触角的变化很小。经Nanoproof®5.1或7.0处理后,油接触角约为78度——通常在靠近80度的范围。

 

5)使用时如何固化NanoProof® 材料?紫外、热固化、还是风干?

答:室温干燥是最典型常用的。可以使用、但不建议进行热固化,因为热固化会导致过多的表面缺陷。最长的空气干燥时间也通常不超过30分钟。可通过气流加快干燥速度。通过气流或热固化加速干燥通常不增加性能优势。

 

6)哪个应用方法更好?点涂、手动喷涂、或浸涂?

答:这取决于很多因素,包括:部件的尺寸、所需保护等级、板上保留区域分布、产出率要求等等。没有简单的答案。然而,一般来说,喷涂方式适用于1.0、2.0、4.0、5.0和5.1。另外,需要注意的是,7.0和8.4不能通过喷涂应用,因为它们较厚,必须通过点涂、喷射等方法,通常可选用Nordson Asymetek或PVA公司的选择性沉积设备。

 

7)紫外示踪剂需要使用的紫外线强度建议是多少?

答:所有紫外示踪剂都可用365纳米紫外灯检测出来。

 

8)我们使用一台特殊的涂层机器人工作,完成作业后需要进行清洁。每次完成作业后是否能够容易地对Nanoproof®防护处理的残留物进行清洁?

答:是的,我们可以为使用后的清洁环节提供合适的清洗溶剂。合适的清洗溶剂使用并不困难,就像用油漆稀释剂清洁油漆刷一样简单。

 

9)是否需要高温或紫外线固化步骤?

答:不,完全不需要。涂层能够自己风干,虽然也能承受一定程度的高温,但可能导致表面层产生缺陷。如果您希望提高产线效率,最好使用增加空气流动量的方法加快风干。

 

10)能否应用于传统的覆形涂层上,比如聚对二甲苯,作为额外的性能保护?

答:可以,它可以应用在覆形涂层上,但这并不是我们做过的性能和保护评估。通常,使用NanoProof®的价值就是替代传统的parylene涂层,使产品更具成本效益、生产容易扩量、而且应用更方便,双倍保护适得其反。

 

11)目前哪些OEMs/CEMs企业已经使用了这些材料,可作为我们的参考?

答:是的,它们已经使用在许多OEM/CEM厂商的生产中,但是,由于保密性原则,我们不能引用客户名称。我们的这些产品是已经商用的,并可通过常规商业途径获得。

 

12)如何测试或检查表面是否有涂层?

答:每个版本的NanoProof®都添加了一种紫外示踪剂。所使用的紫外示踪剂在365纳米光照下可见,可用于质量控制,涂层在紫外灯照射下呈蓝色,能够显示零件的处理效果。为了达到鉴定目的,还可以使用SIR试验和横截面检测,以确保涂层覆盖的一致性。

 

13)紫外线示踪剂是否影响防水处理能力?

答:没有发现任何负面影响。不过如果需要,我们可以不添加紫外线示踪剂。请联系我们获得更多信息。

 

14)能否对未密封的开关进行浸涂?

答:这取决于开关的几何结构和功能。一般来说是可以的,使用NanoProof® 1.0和4.0,都不会有问题。通常不能使用NanoProof® 2.0、2.1、5.0、5.1、7.0和8.4,因为这些材料设置更适合于刚性的结构。

 

15)是否进行过针对蒸汽的保护测试,比如在高压釜中?

答:这不是问题,只要不超过建议的最高温度200度,高压釜中通常不会那么热。

 

16)电路板互连点或焊接表面是否需要遮盖?

答:这取决于实际应用以及选择使用哪个型号的NanoProof®产品。在应用NanoProof® 1.0、4.0和8.4时,通常不需要遮蔽连接器。这些材料的设计一直围绕着具有“push thru connectivity”的理念。即使应用几天或几周后,用户仍然可以在板上“穿透涂层”进行互连。NanoProof® 2.0、2.1、5.0、5.1和7.0的电气连接工艺窗口有限,一般在使用后10分钟左右。如果NanoProof® 5.0、5.1和7.0已经固化,也可以在特定区域周围使用一点点稀释溶剂(联系Aculon获得,请致电858-350-9474),这样就可以实现穿透互连了。

 

17)什么是载体溶剂?

答:对于NanoProof 1.0、2.0、2.1和4.0,载体是一种碳氢化合物溶剂。NanoProof 9.4 使用甲基环己烷载体。Nanoproof 5.0、5.1和7.0,载体溶剂是氟溶剂混合物。

 

18)对各种涂层处理,是否有粘度测量数据?

答:NanoProof1.0、2.0、4.0、5.0和5.1的粘度非常低,大约小于1厘泊,适合喷涂。Nanoproof 7.0和8.4具有更高的粘度,因此适用于用点涂或者喷射。

 

19)涂层应用过量或涂层过厚有什么缺点?

答:没有,唯一受影响的是做穿透涂层做互连会困难一点,或使用高公差要求的封装时候。

 

20)应用厚度是否会影响导电性?

答:NanoProof® 涂层本身不导电,都是电绝缘的。NanoProof® 1.0、4.0和8.4将能够不影响导电性,做到穿透涂层完成互连(即允许电气连接)。5.1和7.0的载体更牢固,如果要穿透进行电气连接,您需要剥离或使用软化溶剂,重新湿润该区域。

 

21)如果想测试材料,我们如何获得它?直接联系Aculon公司还是通过分销商?

答:请直接与Aculon联系,我们将与您一起确定合适的解决方案。然后再对测试部件和材料给出建议。

 

22)常见的影响美观的缺陷是什么原因造成的,比如“鱼眼”缺陷或者出现放湿过程?

答:如果使用得当,所有的NanoProof®涂层都应无缺陷。可见的或性能的缺陷可能是由于使用不当或过热造成的,您的Aculon代表将直接与您合作解决这些问题。

 

23)NanoProof® 能防酒精和氯吗?

答:在盐水(氯化钠)中NanoProof®的性能不受影响。酒精也不能溶解涂层。简而言之,这些应该不会产生影响,但是,我们测试中没有特别提到的其他液体,如果有担心的话,我们建议先进行测试。

 

24)因为聚对苯二甲酸酯是在蒸汽状态应用的, NanoProof® 材料是在液体下应用。我的推断是边缘处的涂层厚度,使用Parylene会更好。对这方面,你有什么信息?

答:NanoProof 7.0和8.4是专门设计的,应用适当时,具有覆形边缘覆盖能力。此外,通过一次处理可达到的厚度通常为30-50微米,对使用Parylene来说,积累到这个厚度的时间会非常长。

 

25)应用效率怎样?

答:每个部件都是独一无二的,因此一些用户的部件可能需要一些流程优化。一般来说,虽然尺寸和复杂性不同,每个部件处理时间都在几秒钟的范围以内。

 

26)处理后的表面是否保持可焊性?是否可以在处理过的PCB上做焊接?

答:对NanoProof® 1.0, 2.0, & 4.0, 在大多数情况下,可以穿透处理过的PCBA焊接。使用Nanoproof 5.0、5.1、7.0和8.4,最好将处理层去除后进行焊接。在大多数这类情况下,用户会使用选择性沉积,避免将焊盘一起处理。

 

27)这些密封材料是否符合ROHS和REACH指令要求?

答:是的。

 

28)当突破涂层完成连接后,连接是否保持密封?

答:是的,处理层仍然包裹着金属端。

 

29)使用4.0处理后,建议怎样处理PCB板?

答:切记4.0不会真正完全固化,本质上它是凝胶状的(允许互连突破涂层完成连接),因此确实应该小心处理PCB板。一旦组装到封闭单元中,这就不再是问题了。建议在不需要保护的边缘或其他地方操作PCB板。在其他情况下,可能需要一个特殊的底座固定和/或运输PCB板,避免损坏涂层。

 

30)产品从哪里发货?

答:产品在我们公司的加利福尼亚工厂生产。来自美国市场的订单将从加州发货。我们在亚洲有一些分销商,他们将为该地区的订单发货运送。

 

31)能否使用常规测试胶带来测试粘合力?

答:胶带测试对NanoProof®1.0和4.0并不适用——它们实际上在应用处理后还是半液态的。另一方面,Nanoproof 2.0、2.1、5.0、5.1、7.0和8.4 固化后变硬,因此,可以使用胶带测试粘附力。

 

32)您是否进行过任何加速寿命测试,例如汽车或医疗中要求的测试?

答:没有,我们没有做过类似测试。这时因为对于特定的应用而言要求也是特殊的,所以通常由客户去完成这部分要求。来自客户的反馈显示,在所进行的任何电路板寿命退化的环境测试,都没有出现过问题。另外,我们也刚刚完成了水和盐水浸没测试,没有发现任何影响性能的问题。

 

33)对某一尺寸的部件,如何估算需要多少NanoProof®?

答:这在很大程度上取决于部件的几何尺寸、应用方法、所选材料以及其他因素。一般来说,NanoProof®是非常有效的。我们将直接与您合作确定需选择的处理材料、应用方法、以及材料用量。

 

34)在安装螺钉突破封装材料情况下,水会不会在涂层下迁移吗?

答:不会,我们在以往的应用中还未发现这种情况发生。

 

35)你提到NanoProof® 防护层允许电气连接。涂层本身是导电的吗?

答:涂层本质是不导电和绝缘的。有几种型号允许穿透它们进行连接,因为它们具有超薄特性。这些材料们不会影响到处理的线路的导电性能。

 

36)在极端条件(-40度至80度)下的性能如何?

答:所有NanoProof® 材料在这种温度下都是稳定的。

 

37)我们的产品能通过MIL 4658C,或IPCCC830吗?有关生物相容性,是否能通过ISO10993?

答:本阶段我们还未进行此项测试。不过我们认为很大可能会通过。如果客户的项目需要这些,我们很乐意做相应的调查工作。

 

38)您是否计划或者已经为汽车产业测试过这些产品甚至其它产品?比如制动液和汽油?

答:由于需要测试的液体种类太多,我们没有测试过所有可能发生的情况。然而,NanoProof 5.0、5.1和7.0是同时具有疏油和疏水特性的材料,可以再大多数油基和水基液体中保持高接触角。

 

39)如果每种类型的涂层都希望厚度再薄一点,您的建议是什么?

答:NanoProof的产品是按最终配方设计的,不能稀释再用。所以针对您的要求,我们建议通过修改应用方法来调整涂层厚度。另外,Aculon还可以提供定制配方。

 

40)您建议我如何测试并确定我们的零件是否需要防水封装材料?另外,如何确定哪种NanoProof符合我的性能要求?

答:Aculonb的代表渴望支持您的应用,并为您的需求找到最佳解决方案。 请直接联系我们。

Push-Through Connectivity®

推送连接推送(push through connectivity)纳米涂层最显著的优点之一是在许多情况下,通过纳米涂层处理进行电气连接扫描。NanoProof 1.0、4.0和8.4具有推送连接能力,而2.0、5.1和7.0允许在处理板后20分钟内推送连接。

 

Push Through Connectivity logo

关键应用考虑关键问题要考虑哪些问题将指导AculonRepresentative向您的董事会推荐理想的防水路线。

  • 是否需要完全浸泡?

  • 你有具体的厚度要求吗?

  • 是否有特定的要求流程?

  • 浸泡/喷洒/分配?

  • 你需要耐油性还是耐溶剂性?

  • 是否要求全板覆盖,或是否有严格公差的区域需要选择性应用?

  • 推进式连接:板上是否有需要处理的连接器?

  • 是否需要灵活性?你能在你的设施里处理易燃溶剂吗?

  • 使用后是否有处理要求,要求干燥(不油腻/粘不可转移涂层)?

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