طلاء متطابق

الطلاء المطابق هو طبقة واقية تسمح بمرور الهواء، تتكون من غشاء بوليمري رقيق ، تُطبق على لوحات الدوائر المطبوعة . عادةً ما تُطبق هذه الطلاءات بسماكة تتراوح بين 25 و250 ميكرومتر ^{[ 1 ]} على الدوائر الإلكترونية لحمايتها من الرطوبة والمواد الأخرى.

يمكن تطبيق الطلاءات بطرق عديدة، منها الدهان بالفرشاة، والرش، والتوزيع، والغمر . ويمكن استخدام مواد متنوعة كطلاءات واقية حسب احتياجات المصنّع، مثل الأكريليك ، والسيليكون ، واليوريثان ، والباريلين . وتقوم العديد من شركات تجميع لوحات الدوائر بتطبيق طبقة من الطلاء الواقي الشفاف على التجميعات كبديل للتغليف .

تُستخدم الطلاءات المطابقة لحماية المكونات الإلكترونية من التعرض المحتمل للعوامل البيئية؛ فهي تسمح بتبخر الرطوبة مع الحماية من التلوث. ومؤخرًا، تُستخدم هذه الطلاءات للحد من تكوّن الشعيرات ^{[ 2 ]} ولمنع تسرب التيار بين المكونات المتقاربة.

قد تتأثر دقة الدوائر التناظرية الدقيقة سلبًا إذا تلوثت أسطحها العازلة بمواد أيونية ، مثل بقايا بصمات الأصابع، التي تصبح موصلة للكهرباء بشكل طفيف في الرطوبة العالية. ويمكن لطلاء مناسب أن يقلل من تأثير الإجهاد الميكانيكي والاهتزازات على الدائرة وقدرتها على العمل في درجات الحرارة القصوى.

على سبيل المثال، في عملية تجميع الرقاقات على اللوحة، تُثبّت رقاقة السيليكون على اللوحة باستخدام مادة لاصقة أو لحام ، ثم تُوصل كهربائيًا بواسطة أسلاك توصيل ، عادةً بسلك من الذهب أو الألومنيوم بقطر 25.4 ميكرومتر . ونظرًا لحساسية الرقاقة والسلك، يُغلّفان بنوع من الطلاء العازل يُسمى " الغطاء المحكم" . يمنع هذا الطلاء تلف الأسلاك أو الرقاقة نتيجة التلامس العرضي. يُستخدم الطلاء العازل أيضًا ^{[ 3 ]} لزيادة قدرة تحمل الجهد الكهربائي في الدوائر الإلكترونية الكثيفة. إذ يمكن لطبقة العزل تحمّل جهد كهربائي أعلى من الهواء، خاصةً على ارتفاعات عالية.

باستثناء الباريلين ، فإن معظم الطلاءات العضوية تخترقها جزيئات الماء بسهولة. يحافظ الطلاء على أداء الأجهزة الإلكترونية بشكل أساسي عن طريق منع الملوثات القابلة للتأين، مثل الأملاح، من الوصول إلى نقاط توصيل الدوائر الكهربائية والتفاعل مع الماء لتكوين طبقة رقيقة للغاية من الإلكتروليت . يكون الطلاء أكثر فعالية إذا أُزيلت جميع الملوثات السطحية أولاً، باستخدام عملية صناعية قابلة للتكرار بدرجة عالية مثل إزالة الشحوم بالبخار أو الغسل شبه المائي . تُشكل الثقوب الدقيقة مسارات توصيل غير مرغوب فيها عند نقاط توصيل الدوائر الكهربائية.

يمكن تطبيق مادة الطلاء عن طريق الفرشاة أو الرش أو الغمر أو الطلاء الانتقائي بواسطة الروبوتات. تحتوي جميع الطلاءات المطابقة الحديثة تقريبًا على صبغة فلورية للمساعدة في فحص تغطية البخار. ^{[ 4 ]}

طلاء بالرش

يمكن إتمام عملية الطلاء بالرش باستخدام بخاخ أو مسدس رش، وهي مناسبة للإنتاج بكميات صغيرة ومتوسطة. قد يكون تطبيق الطلاء محدودًا بسبب تأثيرات الأبعاد الثلاثية. كما أن متطلبات التغطية أقل دقة. يمكن استخدام هذه الطريقة في كبائن الرش للإنتاج متوسط ​​الحجم. ^{[ 5 ]}

غمس الطلاء المطابق

إذا صُممت لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بشكل مناسب، فقد تكون هذه التقنية الأكثر إنتاجية. مع ذلك، يتغلغل الطلاء في كل مكان، بما في ذلك أسفل الأجهزة، لذا فإن العديد من تصميمات لوحات الدوائر المطبوعة غير مناسبة للغمر.

قد تُشكل مشكلة التغطية الرقيقة للطرف، حيث يترهل الطلاء حول الحواف الحادة، عائقًا، خاصةً في الأجواء الرطبة. ويمكن معالجة هذه المشكلة إما بتغطية لوحة الدوائر المطبوعة بطبقتين أو باستخدام عدة طبقات رقيقة من الرش بالرذاذ .

الطلاءات المطابقة للأشعة فوق البنفسجية

أصبحت معالجة الطلاءات الواقية بالأشعة فوق البنفسجية ذات أهمية متزايدة للمستخدمين ذوي الإنتاج الضخم في مجالات مثل السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية. ^{[ 6 ]} تتميز هذه الطلاءات بمقاومتها للتغيرات الحرارية.

يجب أن يتراوح سمك طبقة الطلاء (بعد التصلب ) بين 30 و130 ميكرومتر (0.0012-0.0051 بوصة) عند استخدام راتنج الأكريليك أو راتنج الإيبوكسي أو راتنج اليوريثان. أما بالنسبة لراتنج السيليكون، فإن سمك الطلاء الموصى به وفقًا لمعايير IPC يتراوح بين 50 و210 ميكرومتر (0.0020-0.0083 بوصة) .    

توجد عدة طرق لقياس سمك الطلاء، وهي تندرج ضمن فئتين: الفيلم الرطب والفيلم الجاف.

قياس الطلاء المطابق للفيلم الرطب

تُستخدم قياسات طبقة الطلاء الرطبة للطلاءات المطابقة، حيث لا يمكن قياس سمك طبقة الطلاء الجافة إلا بطريقة إتلاف الطلاء أو من خلال تطبيق طبقة طلاء مطابقة زائدة. تُوضع مقاييس طبقة الطلاء الرطبة على طبقة الطلاء المطابقة الرطبة، وتشير الأسنان إلى سمك الطلاء.

قياس سمك طبقة الطلاء المطابقة الجافة

يُعد استخدام التيارات الدوامية بديلاً لقياس طبقة الطلاء الرطبة. ويعمل النظام عن طريق وضع رأس الاختبار على سطح الطلاء المطابق.

عند وجود الماء السائل، قد تتشكل ثقوب صغيرة في الطلاء. يُعتبر هذا عيبًا، ويمكن معالجته باتباع الخطوات والتدريب المناسبين. تعمل هذه التقنيات على "تغليف" أو "تشكيل" المكونات بشكل فعال من خلال تغطيتها بالكامل.

تقليديًا، كان فحص الطلاءات الواقية يتم يدويًا. يقوم الفاحص عادةً بفحص كل لوحة دوائر مطبوعة تحت مصباح فوق بنفسجي عالي الكثافة وطويل الموجة. أما التطورات الحديثة في الفحص البصري الآلي للطلاءات الواقية فقد بدأت باستخدام أنظمة الفحص الآلي، والتي قد تعتمد على الكاميرات أو الماسحات الضوئية.

قد يؤثر الاختيار غير الصحيح على موثوقية لوحة الدوائر على المدى الطويل، كما قد يتسبب في مشاكل تتعلق بالتصنيع والتكلفة. ^{[ 8 ]}

أكثر المعايير شيوعًا للطلاء المطابق هي IPC A-610 ^{[ 9 ]} و IPC-CC-830. ^{[ 10 ]} تسرد هذه المعايير مؤشرات التغطية الجيدة والسيئة وتصف آليات الفشل المختلفة، مثل عدم التبلل .

يُستخدم نوع آخر من الطلاء يُسمى الباريلين، ويُطبّق بتقنية الترسيب الفراغي في درجة حرارة الغرفة. يمكن تطبيق طبقات رقيقة بسماكة تتراوح بين 0.100 و76 ميكرومتر في عملية واحدة. تتميز سماكة الطلاء بالانتظام، حتى على الأسطح غير المنتظمة. يجب تغطية نقاط التلامس المطلوبة، مثل أقطاب البطارية أو الموصلات، بقناع محكم لمنع الباريلين من تغطية هذه الأقطاب. يُعدّ تطبيق الباريلين عملية دفعية لا تُناسب الإنتاج بكميات كبيرة.

تتميز المواد المختلفة بخصائص فريدة تجعلها مناسبة لتطبيقات متنوعة. فيما يلي مقارنة بين خصائص المواد الكيميائية المختلفة المستخدمة في الطلاءات الواقية.