Sơn phủ hay lấp phủ bảo vệ là dùng một lớp vật chất không dẫn điện để che phủ phần linh kiện cùng PCB để bảo vệ các mạch điện tử chống lại các tác động ô nhiễm, hơi muối (từ nước biển), độ ẩm không khí, nấm, bụi và ăn mòn do môi trường khắc nghiệt hay cực kỳ khắc nghiệt gây ra.
Sơn phủ hay lấp phủ thường được dùng cho các mạch điện tử ngoài trời nơi mà nhiệt độ và độ ẩm là phổ biến. Lớp bảo vệ này cũng ngăn chặn các thiết hại do va đập từ vận chuyển, lắp đặt và giảm thiểu ứng suất do nhiệt và do các lực tác động. Nó cũng giúp kéo dài tuổi thọ sản phẩm. Đồng thời giúp gia tăng độ bền điện môi giữa các dây dẫn cho phép thiết kế mạch nhỏ gọn hơn cũng như giúp chống lại tác động của sự mài mòn và các loại dung môi.
Trong sơn phủ, thường người ta tráng một lớp mỏng, trong suốt và láng bóng. Một vài kiểu khác là dùng vật liệu cứng hơn có kết cấu đàn hồi gần giống như cao su (loại này không cho phép nhìn xuyên suốt nên tác giả gọi là lấp phủ bảo vệ). Còn hầu hết là lớp sơn phủ sẽ phát màu xanh trắng dưới ánh sáng tử ngoại. Đây là cách để kiểm tra lớp sơn phủ trong quá trình sản xuất.
Trong quá khứ, sơn/lấp phủ bảo vệ chỉ được dùng cho sản phẩm trong lĩnh vực quân sự và y tế do giá thành và qui trình tốn kém. Những năm trở lại đây, việc phát triển trong lĩnh vực nguyên vật liệu và qui trình mới đã tạo điều kiện sơn/lấp phủ dễ dàng hơn cho các sản phẩm điện tử mới. Điều này đã và đang trở thành một qui chuẩn mới cho lắp ráp điện tử trong xu hướng ngày càng thu nhỏ hơn nữa kích thước mạch điện tử.
Các loại sơn phủ bảo vệ
Các loại sơn/lấp phủ bảo vệ thông thường là silocone, epoxy, arcrylic, urethane và paraxylene. Tính chất hóa tính và lý tính cơ bản của các loại này là khác nhau, nên được dùng vào những mức độ bảo vệ khác nhau. Đặc điểm cơ bản của các loại vật liệu bảo vệ được mô tả dưới đây:
Silicone
Sơn/lấp phủ bằng silicone là có phạm vi đàn hồi từ dẻo đến cứng, có tính đàn hồi và chịu mài mòn. Silicone thường được dùng trong môi trường có nhiệt độ cao, chịu sương và chịu ẩm tốt. Nó cũng chống sốc nhiệt tốt do tính mềm dẻo và do tính dẻo mà nó cũng giúp dễ dàng cho sơn/lấp phủ cũng như sửa chữa. Độ kháng ẩm của nó tương tự urethane và acrylic, điện môi cửa nó chịu được điện áp thấp hơn các loại vật liệu khác (1100V/mil). Tính mềm dẻo của silicone cho phép sơn lớp mỏng hơn các vật liệu khác như urethane và acrylic. Silicone bảo vệ điển hình ở thang nhiệt độ từ -65oC _ 200oC
Epoxy
Sơn/lấp phủ epoxy thường là cứng và mờ đục, thích hợp chống ẩm và môi trường có dung môi hòa tan. Epoxy thường là hai phần có tác động nhiệt khi trộn hai thứ lại với nhau và chúng sẽ co cứng đông đặc lại gây ra một số khó khăn khi sửa chữa. Nó có thể chống hóa học và mài mòn tuyệt vời nhưng lại gây ứng lực lên linh kiện khi có nhiệt độ tác động. Sơn/lấp phủ bằng epoxy là dễ dàng thực hiện nhưng hầu như không tránh được hư hỏng linh kiện khi sửa chữa. Keo epoxy hai thành phần trên thị trường phổ biến loại pha tỉ lệ 1:10 và loại 1:1. Dưới đây là hình ảnh loại pha tỉ lệ 1:1
Keo Epoxy tỉ lệ pha 1:1 dung tích 20ml mỗi loại, có thể pha thêm với bột màu
Acrylic
Sơn Acrylic là là một loại hoàn tan được trong dung môi. Là loại có thể dẻo hơn dưới tác dụng nhiệt nên dễ sơn và cũng dễ sửa chữa. Rẻ tiền, dai, cứng và trong suốt. Hấp thụ độ ẩm thấp và có thời gian sấy ngắn. Tuy nhiên acrylic không thích hợp chống mài mòn và ăn mòn hóa học đặt biệt hóa chất gốc dầu mỏ và gốc rượu. Lớp điện môi acrylic chịu được hơn 1500 V và thang nhiệt độ từ -59oC _ 132oC.
Urethane
Urethane là lớp sơn/lấp phủ cứng và bền, chống dung môi hòa tan tuyệt vời. Độ chống ẩm tương tự acrylic và silicone. Phần co ngót khi khô và cứng của lớp urethane có thể ép lực lên linh kiện điện tử. Urethane là khó sơn/lấp phủ và cũng khó để gỡ bỏ. Thang nhiệt chịu được tương tự acrylic. Tuy nhiên do tính khó sửa chữa nên ít khi urethane được dùng
Paraxylene
Sơn/lấp phủ bằng paraxylene là sơn/lấp phủ cao cấp và chất lượng cao nhất. Nó bị hạn chế bởi nhiều khía cạnh bao gồm giá thành đắt đỏ, nhạy cảm với nhiễm bẩn và cần phải kết hợp với ứng dụng môi trường chân không hỗ trợ
Qui trình sơn/lấp phủ bảo vệ
Trước khi sơn/lấp phủ bảo vệ PCB, PCB phải được làm sạch và khử ẩm trong vòng 8 giờ. Khử ẩm có thể thực hiện bằng lò sấy liên tục trong khoảng 4 giờ ở nhiệt độ từ 88oC đến 98oC. Phương pháp sơn/lấp phủ bảo vệ bao gồm phun sơn, dùng chổi quét sơn hoặc nhúng chìm. Với paraxylene thì dùng phương pháp bay hơi lắng đọng hóa học. Các bước của phun sơn/lấp bảo vệ được liệt kê dưới đây
a. Làm sạch PCB
b. Che đậy các vùng không cần sơn như chân, trạm kết nối bằng các mặt nạ hoặc các thứ che đậy khác
c. Phun sơn bảo vệ vào PCB vào cả hai mặt và các cạnh bên của nó
d. Làm khô bằng lò sấy tùy theo loại sơn
e. Tháo các mặt nạ và các thứ che đậy khác
f. Chuyển PCB đi kiểm tra để khẳng định nó vẫn còn tốt sau khi sơn/lấp và chức năng hoạt động của PCB không bị ảnh hưởng bởi qui trình sơn/lấp phủ
Một số mạch đã sơn/phủ bảo vệ
