PCB覆模将塑料或橡胶状材料塑形包覆成品电路板，形成一个密封的部件。它能增加支撑，阻挡潮湿和灰尘，减少掉落、震动和震动带来的压力，从而减少了独立外壳、垫圈和紧固件的需求。但也有限制，比如复杂的重工以及热或夹持风险。本文详细、逐步介绍了材料、布局、工具、工艺控制、缺陷和检查。
PCB覆模概述
PCB覆模是一种将塑料或类似橡胶的材料直接包覆在已完成的电路板上成型的工艺，形成一个整体。模压外壳增加了机械支撑，封闭了板子免受潮气和灰尘侵袭，并帮助控制冲击和振动带来的应力。通过将这种保护集成在单一的包模部件中，PCB包塑可以减少所需的独立外壳、垫圈和紧固件数量，同时简化组装并减少可能的泄漏路径。
使用或跳过PCB覆模的条件
最佳匹配
• 电路遇到潮湿或灰尘，需要密封保护。
• 当存在冲击和振动时，需要额外的机械支撑。
• 产品被频繁接触或掉落风险较高的时间。
• 当设备必须保持紧凑，且几乎没有空间放置独立外壳时。
• 减少零件数量和组装步骤是基本目标。
避免
• 需要方便频繁维护、检查或重修时。
• 当任何部件无法安全承受成型温度、压力或夹紧力时。
• 当设计依赖于开放气流、裸露散热片或直接接触冷却表面时。
将PCB覆模与其他保护方法进行比较
| 方法 | 是什么 | 优势 | 限制 |
|---|---|---|---|
| 贴合涂层 | 一层薄保护膜直接贴在PCB上。 | 非常轻便，成本低，并且保持板块可见以便简单检查。 | 机械支撑有限，冲击保护也有限。 |
| 浇注 | 一种液态树脂，填充PCB周围的空腔并硬化。 | 提供强力密封，有助于减少振动和晃动。 | 增加重量，难以拆卸或修理，还可能将热量困在内部。 |
| 标准围栏 | 一个单独的外壳，把PCB装在里面。 | 这样可以更容易进行维修，也让更换板子更简单。 | 涉及更多零件、更多组装步骤和更多密封接头。 |
| 覆模 | 在组装好的PCB上形成一个成型的塑料或橡胶状外壳。 | 将结构支撑和密封结合为一体，组装零件较少。 | 需要投入工具，且使得重做或更改变得困难。 |
PCB覆模常用材料
| 物质家族 | 使用 | 关键特征 |
|---|---|---|
| TPE / TPU | 柔性外壳与保护层 | 灵活、吸收冲击，并提供更柔软、更顺应的表面。 |
| 尼龙（宾夕法尼亚州） | 刚性结构壳 | 坚固耐用，且能在日常机械压力下保持形状。 |
| 聚碳酸酯（PC） | 坚韧、坚硬的外壳和坚硬的外壳 | 非常高的抗冲击性，良好的尺寸稳定性，并且可以清晰表达。 |
| 硅胶（专业） | 高温区域的密封特征 | 在高温下保持密封性能;处理方法取决于具体系统。 |
可靠PCB包模工具配置
用于PCB覆模的模具必须牢固固定已组装的PCB板，防止塑料流动和模具闭合时移动。模具形状决定壁厚，指导材料填充空腔的方式，并定义分缝线，这会影响闪光风险和可见接缝。定位功能还需要锁定连接边缘、窗户和关闭区域，以确保每个开口在收缩和冷却后保持对齐。
PCB包模中的暴露特征
• 端口和连接器应具备坚固的定位特征和紧密的断闭表面，以确保开口在模具成型后保持对齐。
• LED和指示灯需要设计窗户或在外型中清理区域，以便光线能够不被阻挡地排出。
• 按钮和开关需要足够的行程空间，并且在开口周围设有平面密封层以控制泄漏。
• 传感器和射频区应保持稳定形状，避免突变厚度或深层气囊中可能被困。
常见方法
| 特色 | 需要保护的是什么 | 常用方法 |
|---|---|---|
| USB / I/O开口 | 通达与路线 | 关闭表面及端口周围的特征定位 |
| LED窗 | 光线可见度 | 定义了透明窗户区域或预留光线路径 |
| 按钮访问 | 移动与密封 | 带有受控封口的成形开口 |
| 射频面积 | 电气性能 | 具有控制壁厚的隔流区域 |
PCB覆模中的成型因素
大门位置
栅极位置控制材料首次进入腔体的位置。如果放置不当，熔融会对部件造成过重冲击，填充不均匀，并在本已承受应力的区域形成脆弱的针织线。
流路
流路决定了材料在包模部件中的流动方式。流路不良会困住空气，在前端交汇处形成薄弱的焊缝线，并将应力集中在壳体的特定区域。
泄气
排气定义了被困空气如何从腔体中逸出。通气口薄弱或缺失可能导致内部空洞、表面气泡、烧痕或材料未填满零件的短弹。
壁厚
壁厚控制了包模的冷却和收缩。厚度不一致或选择不当会导致沉痕、整体变形和局部应力点，降低长期可靠性。
PCB覆模中的工艺控制
设置必须保持在组装电路板的机械和热量限制范围内。如果温度或夹紧力过高，连接器、标签、塑料和焊点可能会受损。如果冷却不平衡，外模外壳可能会变形，将新的应力推入主板。风险：
• 过热：连接器变形、标签翘起以及元件位置的轻微偏移。
• 压力过大：工具板块移动、焊点拉扯以及应力立管处角裂。
• 冷却失衡：变形、断电处小间隙以及开口处密封较弱。
PCB组件的覆模成型选择
| 方法 | 这意味着什么 | 最佳使用时间 |
|---|---|---|
| 直接包模 | 整个外壳通过一次成型步骤成型。 | 零件形状相对简单，所有部件都能承受高温和夹紧力。 |
| 两步制作（预包装+外模） | 第一层支撑或保护板材，然后第二层成型步骤加入最终的外壳。 | 设计需要严格对齐、更复杂的开口，或更好地控制最终外观。 |
分步骤印刷电路板覆模工艺
最终组装与验证
在成型前，确保电路板组件完整且正常工作。测试电源行为、固件和所有接口，然后记录结果，以便与模具后测试进行比较。
清洁与表面准备
清洁板子以去除所有暴露区域的助焊剂残留、油脂和灰尘——控制作，避免表面沾染新的污染物。只有在粘合要求明确要求时才使用底漆。
装载并定位模具中的PCBA
把组件放进模具里，使其平整且完全支撑。在开始注入前，检查断电区域、连接器开口和窗户是否与空腔相符。
注入、填充、冷却
运行计划门策略，让材料以受控的方式填充空腔。使用选定的填充和固定型，然后给出足够的冷却时间以稳定收缩，减少对板子的额外应力。
脱模、修整、检查与测试
将包模部件从工具中取下，并修剪出现的闪光点。检查所有接口和开口，然后对早期基线结果进行模具后电气和功能检查。
PCB覆模检查
| 故障模式 | 它的样子 | 共同事业 |
|---|---|---|
| 虚空/气泡 | 内部小口袋或缝隙 | 通风不足、空气滞留或物料流动不稳定 |
| 短射 | 未被填满的区域 | 流量受限、门口位置不当，还是排气不足 |
| 闪电侠 | 接缝处的薄多余材料 | 关闭面薄弱、分线不匹配或夹具问题 |
| 分层 | 壳体从PCB上抬起 | 表面污染、材料兼容性差或遗漏处理步骤 |
| 变形/应力 | 弯曲的木板或裂缝 | 机械负荷过大、热应力或冷却不均 |
| 开幕处的泄露 | 港口的水分或流体路径 | 断电时的间隙、失真接口或缩小不匹配 |
结论
PCB外塑效果最佳时，当板块布局、模具和设置与组件的加热和夹紧极限相匹配。闸门位置、流路、通风和壁厚控制填料质量、收缩和应力。模具必须固定PCB并保持开口对齐。工艺控制有助于避免连接器损坏、焊锡拉伤、变形和泄漏。检查重点关注空洞、短射、闪光、分层、变形以及端口和窗户的密封。
常见问题解答 [常见问题解答]
我应该用什么硬度来做TPE/TPU外模？
使用较软的Shore来缓冲和密封。用更硬的岸板来保护形状和边缘。
外模应该多厚？
做得足够厚，防止弯曲并保护边缘。保持厚度均匀，以减少变形和下沉。
要获得良好的附着力需要做哪些准备？
清理助焊剂、机油和灰尘。保持表面干燥，避免接触粘合处。
什么时候应该使用底漆？
只有在选定材料系统需要它进行粘结时才使用底漆。
在成型过程中如何保护热敏感部件？
让它们远离门和夹紧区，通过工艺设置降低热和压力暴露。
覆模后我应该做哪些额外测试？
进行热循环测试、湿度/进水测试以及振动或跌落测试。
