您需要了解的有关保形涂层的所有信息

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保形涂层是一种应用于PCB的轻质材料，可充当保护层。它可以保护电路板和元件免受各种环境因素的影响，包括热、湿度、湿气、紫外线、化学污染物和研磨材料。保形涂层还具有热绝缘和电绝缘属性，有助于管理电路的工作特性。

应用保形涂层的主要优势是，这种保护将延长电路板的使用寿命并降低由于环境因素造成的元件故障率。因此，这种保护提高了设备的可靠性，降低了与更换过早出现故障的硬件相关的成本。

保形涂层有几种类型，每种都有其独特的特性、属性和优势。本文旨在准确解释保形涂层将如何使您受益，以及哪种类型是您特定应用的最佳选择。

保形涂层类型

每种涂层都具有适合特定应用的独特属性和特性。本文中，我们将讨论市场上的五种主要保形涂层类型：丙烯酸、硅胶、聚氨酯、环氧树脂和聚对二甲苯。

基于丙烯酸的涂层

基于丙烯酸的保形涂层的主要特性是成本低且易于应用，因此成为电子产品业余爱好者的理想选择。您可以使用各种技术来应用此涂层，包括浸涂、喷涂或刷涂。如果需要修改或修理电路板，您还可以使用异丙醇等非腐蚀性溶剂轻松移除这种涂层。

丙烯酸树脂可长期防潮，并且可以有效抵抗紫外线（UV）照射，使其成为暴露在阳光直射下的电路板的理想选择。

这种经济实用的解决方案的缺点是，涂层对溶剂的耐受性很小或根本没有，并且会受到250华氏度（125摄氏度）以上温度的不利影响。这些限制可能会限制此类涂层的适当应用。

基于硅胶的涂层

基于硅胶的保形涂层的主要特性是固化后仍保留弹性，可提供良好的保护，以防止电路板受到振动和高机械应力水平的影响。此外，硅胶还具有出色的防潮和防腐蚀特性，以及良好的抗化学污染性。该材料还具有良好的粘合属性，可与PCB材料相结合，有助于涂覆。

这种材料的主要优势是可以在很广泛的温度范围内提供保护。例如，电路板可能包括产生高热负载的元件，或者电路板处于极端温度环境中。该涂层可以轻松应对高达400华氏度（200摄氏度）左右的温度。

这种灵活解决方案的缺点是，该涂层的耐热性明显高于其他涂层类型，会成为电路板与其安装元件之间的热屏障，从而阻碍散热。

基于聚氨酯的涂层

聚氨酯保形涂层的主要特性是韧性、附着力以及对溶剂和其他化学污染的强大抗性。因此，这种材料可以保护暴露在恶劣环境中的电路板。美国食品和药物管理局（FDA）也已经批准聚氨酯用于医疗器械。

这种强大保护的缺点是，固化过程需要在“烤箱”中长时间受控加热或暴露在紫外线下（具体取决于聚氨酯基材料的配方）。因此，这种固化过程更适合商业制造，而不是小批量原型设计或业余电路板。

另一个缺点是涂层一旦涂覆就很难去除，从而妨碍对电路板的后续修改或修理。

基于环氧树脂的涂层

环氧保形涂层可产生坚韧、光滑的表面，防止碎裂或开裂，提供良好的防磨损和防潮保护。丙烯酸树脂的主要优势是可以防止溶剂等化学污染，非常适合在恶劣的工业环境中使用。

这种涂层类型的一个缺点是环氧材料的制备和应用非常复杂。环氧树脂是一种由两部分组成的材料，由于固化时间非常快（通常以分钟为单位），因此必须在应用前立即混合。这种制备和应用过程需要专业设备来执行混合阶段，使用浸涂、喷涂或刷涂技术来涂覆材料，并在固化前去除任何不需要的残留物。

基于环氧树脂的材料的另一个缺点是，固化后会形成坚韧的涂层，如果电路板由于热膨胀和收缩或外部施加的机械力而移动或弯曲，则该涂层将无法提供灵活性。这种刚度可转化为电路板和涂层之间的差动，从而对任何穿过涂层并通过焊点连接到电路板上的元件或布线造成剪切力。此外，这种韧性还会妨碍对电路板的后续修改或修理。

基于聚对二甲苯的涂层

基于聚对二甲苯的保形涂层的主要特性是其适用于专业应用的低热膨胀性和高介电强度。此外，它在合理的温度范围内具有良好的耐化学污染和耐磨性。美国FDA批准这种涂层用于医疗应用。

这种涂层材料的主要缺点是，需要使用化学气相沉积（CVD）技术进行应用，这对于大多数非商业或小批量电路板开发者来说不切实际。不过，如果拥有这种技术，则涂层不需要固化，因此该过程快速且非常适合大批量生产。

保形涂层注意事项
 

热属性

选择合适的保形涂层材料时，主要考虑因素是电路板的最坏工作温度。最高温度可能会限制哪些保形材料最适合使用，或者需要重新考虑热管理策略以将温度降低到首选涂层类型的可接受范围。

另一个限制因素是涂层材料的热属性及其对电路板热管理解决方案的影响，包括对散热率和热能流路径的干扰以及预期热膨胀属性的改变。例如，一些保形涂层具有高度绝缘性并且可以保留热量，而另一些则具有更高的导热性并且可以更有效地散热。由于热特性的原因，可能需要改变元件的放置或采用额外的热管理解决方案。

环境属性

另一个限制是电路板的操作环境，涉及湿气、磨料颗粒、化学物质（包括溶剂）或可能影响电路板及其元件的其他物质。

涂层材料的物理属性及其在承受工作应力和振动下对电路板属性的影响。当任何对象（包括元件支腿和导线）焊接到电路板上时，不随电路板移动的刚性涂层将产生机械应力。这可能需要更改电路板或其外壳的设计以管理影响。

应用属性

保形涂层通常使用浸涂、喷涂、刷涂或气相沉积技术进行应用。最合适的方法取决于电路板尺寸、元件类型和放置、产量和预算。对于小批量生产，刷涂或喷涂应用通常是最实用的方法。

选择涂层时的另一个考虑因素是涂层材料粘附到电路板基材上的能力。电路板有多种基材材料可供选择，这些材料会影响涂层材料的附着力。此外，电路板的清洁度也会影响附着力；在应用保形涂层前使用溶剂或超声波浴等清洁技术，可以降低涂覆后出现附着力问题的风险。

选择保形涂层材料后，接下来的考虑因素就是涂层厚度要求。这一决定需要平衡薄涂层或厚涂层的优点和缺点。例如，较薄的保形涂层可降低因各种移动而破裂或产生机械应力点的风险。尽管如此，它可能无法提供较厚涂层所能提供的足够防潮或化学污染保护。

涂层厚度的另一个考虑因素是热膨胀系数。该参数对于每种涂层类型均有所不同，并且在不同品牌之间可能会有很大差异。如果电路板经历显著的温度循环并且涂层与电路板不匹配，则涂层的热膨胀系数可能是一个问题。这种情况可能会因机械应力而导致元件过早失效。同样，每种涂层类型都有推荐的厚度，通常在25至250微米范围内。

专为保形涂层而设计

将保形涂层规范作为电路板电气设计的一部分，即可为管理制造过程带来好处。Altium Designer等工具使保形涂层规范成为电路板设计的一个组成部分。此功能支持您使用Altium 365平台或其他数据导出路径与制造合作伙伴共享详细信息，以作为设计审查的一部分，具体取决于您选择的工具集。

您可以观看本文附带的视频，了解有关此过程的更多信息。

结论

在电路板上应用保形涂层对于保护设备免受操作环境的影响、降低故障率并延长其工作寿命至关重要。不过，要想选择最合适的涂层材料，需根据需求和应用的实用性平衡每种类型的防护属性。例如，某些材料仅适合商业化大规模生产，而另一些材料则非常适合预算紧张且设施有限的电路板业余爱好开发者。

为了帮助制定此决策，Altium Designer支持您为保形涂层创建电路板层，并指定应将哪种涂层材料应用于哪些电路板区域。在设计过程中，您可以轻松与电路板制造商共享这些信息，以确定潜在问题并解决兼容性问题。