Provozní prostředí různých elektronických zařízení je složité a proměnlivé. Vlhkost, prach, vysoké teploty, solná mlha, chemická koroze a dokonce i fyzické opotřebení během každodenního používání mohou způsobit selhání nebo předčasné sešrotování desek plošných spojů.
Aby se těmto problémům předešlo, inženýři nanášejí na povrch desky plošných spojů vrstvu konformního povlaku, což je jako nanesení neviditelného ochranného povlaku na desku plošných spojů. Může zabránit vlhkosti, korozi a prachu, zvýšit pevnost izolace a zajistit, aby desky plošných spojů mohly stabilně fungovat ve vlhkém prostředí s vysokým obsahem soli nebo ve znečištěném prostředí. Ať už se jedná o spotřební elektroniku, automobilové řídicí jednotky, průmyslové řídicí desky, zdravotnické prostředky nebo letecké systémy, použití konformního povlaku na desky plošných spojů může účinně snížit poruchovost a prodloužit životnost produktu.
Tento článek se zaměří na úvod do konformního povlakování, na běžné typy konformního povlakování, proces konformního povlakování a také na jeho praktické využití v různých elektronických výrobcích. Po přečtení tohoto článku budete schopni určit, zda určitý typ desky plošných spojů potřebuje povlak, jaký materiál pro povlakování desek plošných spojů by měl být zvolen a jak správně aplikovat konformní povlak pro zvýšení spolehlivosti výrobku.
Co je konformní povlakování desek plošných spojů?
Konformní povlak je tenká ochranná vrstva nanášená na povrch desek plošných spojů, která se používá hlavně k prevenci poškození desek plošných spojů způsobeného vlhkostí, solnou mlhou, prachem, chemickými kontaminanty a elektrickými výboji. Na rozdíl od zalévání nezapouzdřuje celou desku plošných spojů. Místo toho pokrývá povrch desky plošných spojů velmi tenkým povlakem a těsně přilne k součástkám a pájeným spojům, stejně jako by se na desku plošných spojů nanášel průhledný a lehký ochranný povlak.
Tento druh ochranného povlaku desek plošných spojů může zlepšit elektrickou izolaci, zabránit zkratům, snížit oxidaci a korozi kovů a zároveň odolávat určité úrovni mechanického namáhání a změnám teploty. Proto je konformní povlak pro elektroniku účinným způsobem, jak zvýšit spolehlivost desek plošných spojů a prodloužit životnost zařízení, ať už se jedná o automobilovou elektroniku, letecký průmysl, průmyslová zařízení, zdravotnické prostředky nebo venkovní LED osvětlení.
Typy konformních povlaků
Různé typy konformních povlaků mají své vlastní charakteristiky, pokud jde o ochranný výkon, flexibilitu, chemickou odolnost a snadnou přepracovatelnost. Mezi běžné materiály pro povlakování desek plošných spojů patří následující typy:
Typy konformních povlaků PCB – srovnávací tabulka
|
Typ povlaku
|
KLÍČOVÉ VLASTNOSTI
|
Výhody
|
Omezení
|
Typické aplikace
|
|
Akrylový konformní povlak
|
Jednosložkový, transparentní, snadno aplikovatelný
|
Snadno se nanáší stříkáním nebo štětcem, rychle schne, snadno se odstraňuje a znovu zpracovává
|
Slabá odolnost proti rozpouštědlům, nevhodné pro vysoké teploty
|
Spotřební elektronika, obecná ochrana desek plošných spojů, desky vyžadující opravu nebo úpravu
|
|
Silikonový konformní povlak
|
Vysoce flexibilní, široký teplotní rozsah (-55 °C až +200 °C)
|
Vynikající odolnost vůči vlhkosti a solné mlze, ideální pro venkovní použití a použití v automobilech, a skvělá tepelná stabilita
|
Nízká odolnost proti oděru a vyšší tepelná odolnost mohou ovlivnit odvod tepla
|
Automobilové řídicí jednotky, letecká elektronika, ovladače LED, venkovní zařízení
|
|
Polyuretanový (uretanový) nátěr
|
Odolný povlak se silnou chemickou odolností
|
Vynikající odolnost vůči vlhkosti, olejům a chemikáliím
|
Obtížně se odstraňuje, není ideální pro opravy
|
Průmyslové řídicí systémy, letecká elektronika, vysoce spolehlivá výroba
|
|
Epoxidový konformní nátěr
|
Velmi tvrdé a odolné povlak desky plošných spojů
|
Vynikající ochrana proti rozpouštědlům, oděru a korozi
|
Extrémně obtížně odstranitelné po vytvrzení, tuhé a náchylné k praskání z namáhání
|
Výkonová elektronika, průmyslová zařízení, náročné chemické prostředí
|
|
Parylenový povlak
|
Aplikováno metodou chemického nanášení z plynné fáze (CVD), ultratenké a bez pórů
|
Rovnoměrné pokrytí na složitých geometriích, vysoká dielektrická pevnost, vynikající izolace
|
Vysoká cena, vyžaduje specializované vybavení, nevhodné pro opravy na místě
|
Lékařské přístroje, vojenská elektronika, letecké a kosmické systémy, vysoce spolehlivé senzory
|
Jak se nanáší konformní povlak
Běžné metody aplikace
|
Aplikační metoda
|
Popis
|
|
Ruční stříkání / nanášení štětcem
|
Používá se pro malé série a opravy
|
|
Ponořením
|
DPS je ponořena v povlakovém materiálu DPS; vyžaduje maskování
|
|
Automatizované/selektivní lakování
|
Robotika nanáší konformní povlak na desky plošných spojů přesně a minimalizuje tak maskování
|
|
Depozice par parylenu
|
Pokročilý proces konformního povlakování pro ultratenké, rovnoměrné vrstvy
|
Předběžná příprava nátěru
Před nanesením konformního povlaku na desky plošných spojů je nutné zajistit, aby byl povrch desky plošných spojů čistý a suchý a aby všechny oblasti, které by neměly být potaženy, byly řádně chráněny.
Nejprve je třeba desku plošných spojů vyčistit deionizovanou vodou nebo ultrazvukovými metodami, aby se důkladně odstranily zbytky tavidla, prach, olej a vlhkost. Tím se zabrání tomu, aby kontaminanty ovlivnily přilnavost povlaku nebo izolační vlastnosti.
Následně by se u oblastí, jako jsou konektory, pozlacené vodiče a testovací body, které musí zůstat odkryté nebo vodivé, mělo předem provést maskování, aby se zabránilo zakrytí těchto kritických míst konformním povlakem, a tím se zajistilo, že následné pájení, testování nebo spojování konektorů nebude ovlivněno.
O PCBasicu
Čas jsou ve vašich projektech peníze – a PCBasic chápe PCBasic je Firma pro montáž desek plošných spojů který pokaždé přináší rychlé a bezchybné výsledky. Náš komplexní Montážní služby PCB zahrnují odbornou technickou podporu v každém kroku, což zajišťuje špičkovou kvalitu každé desky. Jako přední Výrobce sestav plošných spojů, Nabízíme komplexní řešení, které zefektivní váš dodavatelský řetězec. Spolupracujte s naší pokročilou Továrna na prototypy plošných spojů pro rychlé vyřízení a vynikající výsledky, na které se můžete spolehnout.
Kontrola tloušťky a kvality
Po nanesení konformního povlaku na desku plošných spojů se tloušťka povlaku obvykle reguluje mezi 25 a 127 μm (1 - 5 mil). Příliš tenká tloušťka ovlivní ochranný účinek; příliš silná tloušťka může prasknout nebo ovlivnit odvod tepla součástek. Proto je po dokončení povlakování nutné provést kontroly tloušťky a kvality.
Mezi běžné metody měření patří okamžité kontroly pomocí tloušťkoměru mokrého filmu nebo výpočet tloušťky povlaku měřením rozdílu tloušťky desky mikrometrem před a po nanesení povlaku. Pro přesnější aplikace se také používají bezkontaktní metody, jako je vířivé proudy nebo ultrazvukové testování, aby se potvrdilo, zda je povlak rovnoměrný a splňuje normy.
Metody vytvrzování konformních povlaků
Po nanesení konformního povlaku se okamžitě nevytvoří finální ochranný film. Místo toho musí projít procesem vytvrzování, aby pevně přilnul k povrchu desky plošných spojů. Různé typy konformních povlaků používají různé metody vytvrzování, které ovlivňují tvrdost, přilnavost, rychlost výroby a spolehlivost povlaku. Následuje několik běžných metod vytvrzování.
|
Způsob vytvrzování
|
Detaily
|
|
Odpařovací sušení
|
Konformní povlaky na bázi rozpouštědel, jako je akryl nebo uretan
|
|
Vytvrzování vlhkostí
|
Používá se hlavně v silikonových konformních nátěrech
|
|
Tepelné vytvrzování
|
Urychluje vytvrzování epoxidových a hybridních povlakových materiálů pro desky plošných spojů
|
|
UV vytvrzování
|
Ultrarychlé vytvrzování pro nátěry citlivé na UV záření
|
Průmyslové normy a certifikace pro konformní nátěry
• IPC-CC-830B / MIL-I-46058C – Průmyslový standard pro konformní povlaky pro elektroniku
• UL94 V-0 – Klasifikace hořlavosti
• UL746E – Elektrická izolace
• RoHS / REACH – Soulad s předpisy o ochraně životního prostředí
Aplikace v elektronických zařízeních
Provozní prostředí různých elektronických zařízení se značně liší. Některá jsou vystavena vysokým teplotám a vibracím, zatímco jiná jsou vystavena vlhkosti, solné mlze nebo chemickým látkám. Proto je obzvláště důležité nanést na desku plošných spojů konformní povlak.
|
Průmysl
|
Proč používat konformní povlakování desek plošných spojů?
|
|
Automobilová řídicí jednotka systému / systém ADAS
|
Teplo, vibrace, vlhkost
|
|
Letectví a obrana
|
Nadmořská výška, chemická expozice
|
|
Zdravotnické prostředky
|
Sterilní, biokompatibilní povrchy
|
|
Led osvětlení
|
Venkovní vlhkost, UV záření
|
|
Průmyslové energetické systémy
|
Chemické výpary, prach, teplo
|
Proč investovat do čističky vzduchu?
Konformní povlakování elektroniky již není volitelné, ale nezbytný proces pro zajištění spolehlivosti desek plošných spojů. Ať už se jedná o běžnou spotřební elektroniku nebo vysoce náročná letecká zařízení, pokud se konformní povlakování desek plošných spojů používá rozumně, lze desku plošných spojů účinně chránit před vlhkostí, prachem, korozí, chemickým znečištěním, vibracemi nebo extrémními teplotami.
Při použití konformního povlakování může výběr správných typů konformního povlakování, zvládnutí správného procesu konformního povlakování a provoz v souladu s průmyslovými standardy výrazně zvýšit stabilitu elektronických výrobků, snížit poruchy a zároveň prodloužit jejich životnost.
Ať už se jedná o akrylový konformní povlak, silikonový konformní povlak nebo parylenový ochranný povlak pro desky plošných spojů, každý typ povlakového materiálu pro desky plošných spojů má své vlastní výhody a vhodné prostředí. Pokud je tento povlak pro desky plošných spojů zohledněn a správně aplikován během fáze návrhu a výroby produktu, mohou elektronická zařízení stabilně fungovat i v náročnějších podmínkách a být odolná a spolehlivá.
