PCB（印刷电路板）包覆液态硅胶是实现高级别防水、防潮、绝缘、耐高低温及抗震的常用且有效的工艺。

下面我将为您全面解析“PCB包液态硅胶防水”的各个方面。

一、什么是液态硅胶包封？

液态硅胶包封，常被称为 LSR 封装 或 Potting，是一种将液态的双组分硅胶材料灌注或注射到装有PCB的型腔中，使其在室温或加热条件下固化，形成一层完全包裹、无缝的弹性硅胶保护层的工艺。

二、为什么选择液态硅胶？

与其他灌封材料相比，液态硅胶具有一系列卓越的特性：

1. 卓越的防水防潮性能：

• 固化后形成无缝的、致密的弹性体，能完全阻隔水汽和液体的侵入，达到 IP67、IP68 甚至 IP69K 级别的防水。

• 对PCB及其上的元器件提供360°全方位保护。

2. 优异的电气性能：

• 高绝缘强度，有效防止电路短路。

• 介电常数稳定，即使在高温高频下也能保持良好的电气性能。

3. 宽广的耐温范围：

• 通常可承受 -50℃ 至 +200℃ 的温度而不会脆化或降解，非常适合在恶劣环境下使用。

4. 出色的柔韧性和抗震性：

• 固化后是柔软的弹性体，能有效吸收机械冲击和振动，保护脆弱的电子元器件（如晶振、BGA芯片）和焊点。

5. 良好的化学稳定性和耐候性：

• 耐紫外线、耐臭氧、耐部分化学品，适合户外和工业应用。

6. 工艺优势：

• 流动性好，能填充细微缝隙和复杂结构。

• 固化过程收缩率极低，不会对精密元件产生应力。

• 可提供半透明或透明配方，便于后期检查和维修（尽管维修较困难）。

三、工艺流程简介

一个典型的LSR包封流程如下：

1. 前处理：

• PCB准备：完成所有焊接和测试。

• 清洁：使用超声波清洗等方式彻底清除PCB上的助焊剂、灰尘和油污，确保硅胶的附着力。

• 固定与保护：将PCB精确固定在专用的模具中。对于不需要包封的区域（如连接器接口），需要使用工装或胶带进行保护。

• 预热：有时为了降低硅胶粘度、改善流动性和减少气泡，会对模具和PCB进行预热。

2. 注射成型：

• PCB置入模具。

• 抽真空。

• 注射成型：

3. 后处理：

4. 脱模，去除保护工装，进行修剪和最终检验（如外观检查、电气测试、防水测试）。

四、关键考虑因素与挑战

1. 模具设计：

• 模具是成本的核心之一。需要精密设计，确保密封性，并留有合适的浇口和排气口。

• 材料通常选用钢材或铝合金。

2. 气泡问题：

• 气泡是影响防水性和绝缘性的首要敌人。真空灌封工艺是解决此问题的关键。

3. 附着力：

• 硅胶与PCB板及元器件的附着力是关键。如果附着力不佳，水汽可能从界面侵入。

• 解决方案包括：使用底涂剂、对PCB板进行等离子处理等，以增强表面能和提高结合力。

4. 热管理：

• 硅胶是热的不良导体。如果PCB上有大功率发热元件，需要在设计时考虑散热路径，例如将发热元件贴在外壳上，硅胶只包封其他部分。

5. 可修复性：

• 这是LSR包封最大的缺点之一。一旦包封，维修极其困难，通常需要专用工具和溶剂，且极易损坏PCB。因此，包封前的测试必须100%可靠。

6. 成本：

• 涉及模具成本、设备成本（真空机、计量混合设备）和材料成本，初期投入较高，适合大批量生产。

五、典型应用领域

• 汽车电子：传感器、控制单元、充电接口等。

• 户外电子：GPS追踪器、户外监控摄像头、LED驱动。

• 消费电子：可穿戴设备（智能手表、手环）、电动牙刷、无人机飞控。

• 工业控制：水下设备传感器、工业级连接器。

• 医疗设备：体内/体外医用传感器、手持诊断设备。

总结

PCB包液态硅胶是实现最高等级防水和全面保护的终极解决方案之一。 它通过将电路“内嵌”在一个富有弹性的硅胶保护壳中，使其能够抵御水、湿气、冲击、化学腐蚀和极端温度。

成功实施的关键在于：

• 精密的模具设计

• 严格的工艺流程控制（尤其是真空除泡）

• 对附着力问题的妥善处理

如果您正在为产品设计防水方案，并且对可靠性有极高要求，同时产量足够大以分摊模具成本，那么液态硅胶包封是一个非常值得考虑的顶级选择。