PCB-Schutzlack ist eine Schicht, die auf Leiterplatten aufgetragen wird, um sie vor Umwelteinflüssen wie Temperaturschwankungen, Staub, Feuchtigkeit und Chemikalien zu schützen. Der Schutzlack kann die Lebensdauer der Leiterplatte erheblich verlängern und das Risiko von Komponentenausfällen durch Umwelteinflüsse minimieren. In diesem Blog werden die fünf wichtigsten Arten von PCB-Schutzlacken und wichtige Überlegungen zur Auswahl des idealen Lacks behandelt. Außerdem erfahren Sie, wie Sie sie auftragen, aushärten oder entfernen.
Top 5 PCB Schutzlack Zu den Arten
Jede Art von PCB-Schutzbeschichtung hat einzigartige Eigenschaften und wir werden im Folgenden die fünf Haupttypen besprechen.
| Aspekt | Acrylharz | Silikonharz | Urethanharz | Epoxidharz- | Parylene |
| Eigenschaften im Vergleich | Feuchtigkeitsbeständigkeit Gute Abriebfestigkeit UV-Beständigkeit Hohe Spannungsfestigkeit | Hervorragende Feuchtigkeits- und Korrosionsbeständigkeit Gute Salzsprüh- und Chemikalienbeständigkeit Schwingungsbelastbarkeit | Hervorragende Feuchtigkeits- und Chemikalienbeständigkeit Hohe Abrieb- und Lösungsmittelbeständigkeit | Hohe Feuchtigkeits- und Chemikalienbeständigkeit Ausgezeichnete Abriebfestigkeit Mäßige Lösungsmittelbeständigkeit | Überlegene Feuchtigkeits- und Lösungsmittelbeständigkeit Extreme Temperaturbeständigkeit Hohe Spannungsfestigkeit |
| Abnehmbarkeit | Einfach (nicht ätzende Lösungsmittel wie Isopropylalkohol) | Schwierig (spezielle Lösungsmittel, langes Einweichen, Ultraschallbad/-bürste) | Schwierig (spezielle Lösungsmittel, langes Einweichen, Ultraschallbad/-bürste) | Äußerst schwierig (chemische Methoden wirkungslos) | Anspruchsvoll (erfordert Abriebtechniken) |
| Vorteile | Kosteneffiziente Lösung Einfaches Anbringen und Entfernen Schnelle Aushärtezeit (nur 30 Minuten) | Ausgezeichneter Temperaturbereich Vibrationsfestigkeit Ideal für Schilderanwendungen im Außenbereich | Ausgezeichnete Chemikalien- und Abriebbeständigkeit Geeignet für raue Umgebungen | Robust und langlebig Schnelle Aushärtezeit | Ultradünne, gleichmäßige Beschichtung Keine Aushärtung erforderlich |
| Nachteile | Schlechte Lösungsmittelbeständigkeit Eingeschränkter Temperaturbereich (bis 125°C) | Erfordert spezielle Lösungsmittel zur Reparatur | Erfordert spezielle Lösungsmittel zur Reparatur | Kann nach dem Aushärten spröde werden, eingeschränkte Flexibilität Benötigen Sie spezielle Ausrüstung zum Mischen von Materialien | Erfordert spezielle CVD-Ausrüstung |
Acrylharz (AR)
Acrylharz ist eine kostengünstige Schutzbeschichtung, die ein mäßiges Maß an Schutz bietet. Diese Beschichtung hat die Vorteile einer hohen Durchschlagsfestigkeit, einer angemessenen Abriebfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie UV-Beständigkeit. Es gibt mehrere Möglichkeiten, sie auf die Leiterplatte aufzutragen, darunter Streichen, Eintauchen und Sprühen. Schutzbeschichtungen auf Acrylbasis können auch leicht mit nicht ätzenden Lösungsmitteln wie Isopropylalkohol entfernt werden, sodass Reparaturen und Nacharbeiten problemlos möglich sind. Die Haupteinschränkungen sind jedoch die schlechte Lösungsmittelbeständigkeit und die Ungeeignetheit für den Einsatz in Umgebungen über 125 °C.
Silikonharz (SR)
Silikonharze bieten hervorragenden Schutz über einen weiten Temperaturbereich (bis zu 200 °C), wobei einige Silikonbeschichtungen sogar 600 °C erreichen. Diese PCB-Schutzbeschichtung ist hervorragend feuchtigkeits- und korrosionsbeständig sowie gut salzsprüh- und chemikalienbeständig. Silikonbasierte Schutzbeschichtungen sind aufgrund ihrer gummiartigen Beschaffenheit nicht abriebfest, aber diese Eigenschaft hilft der Beschichtung, Vibrationsbelastungen standzuhalten. Spezielle Formulierungen ermöglichen die Beschichtung von LED-Leuchten ohne Intensitätsverlust oder Farbverschiebung, was SR zu einer idealen Option für Außenbeschilderungen macht.
Das Entfernen von Silikonharz kann schwierig sein und erfordert die Verwendung spezieller Lösungsmittel, lange Einweichzeiten und Bewegung mit einem Ultraschallbad oder einer Bürste. Darüber hinaus kann der hohe Wärmewiderstand dieser Schutzbeschichtung die Wärmeableitung behindern.
Urethan Beschichtungen (UR)
Urethanharz bietet eine ausgezeichnete Feuchtigkeits- und Chemikalienbeständigkeit. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, wo Kraftstoffdämpfe häufig vorkommen. Da diese PCB-Schutzbeschichtung sehr abrieb- und lösungsmittelbeständig ist, lässt sie sich nur schwer entfernen. Ähnlich wie bei Silikon-Schutzbeschichtungen sind für eine vollständige Entfernung in der Regel spezielle Lösungsmittel, eine lange Einweichzeit und eine Bürsten- oder Ultraschallbadbewegung erforderlich. Die meisten Urethanharze benötigen länger zum Aushärten als Acrylharze, die in nur 30 Minuten aushärten können. Dies ist auch ein wichtiger Faktor, der bei der Arbeit an Großserienproduktionen oder zeitkritischen Projekten berücksichtigt werden muss.
Epoxidharz (ER)
Epoxidharze sind als Zweikomponentenverbindungen erhältlich, die eine robuste, glatte und splitterfeste Oberfläche bilden. Diese PCB-Schutzbeschichtung ist gut feuchtigkeitsbeständig sowie hoch chemikalienbeständig (insbesondere gegen Lösungsmittel) und abriebfest. Die Herstellung und Anwendung des Beschichtungsmaterials ist jedoch komplex, es sind spezielle Geräte zum Mischen erforderlich und die Aushärtungszeit ist kurz (normalerweise im Minutenbereich). Nach der Aushärtung ist es mit chemischen Methoden äußerst schwierig zu entfernen, was spätere Reparaturarbeiten erschwert. Der robusten Beschichtung fehlt nach der Aushärtung die Flexibilität, was zu Scherschäden an Komponenten oder Schaltkreisen führen kann, wenn sich die Leiterplatte aufgrund von Wärmeausdehnung und -kontraktion oder äußeren Kräften verbiegt.
Parylene
Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) wird zum Auftragen von Parylene verwendet, einem speziellen Schutzbeschichtungsmaterial. Diese Beschichtung kann in Gasform in die Zwischenräume und unter die Komponenten der Leiterplatte eindringen und bildet eine ultradünne Schutzschicht, ohne auszuhärten. Parylene-Schutzbeschichtungen sind besonders feuchtigkeits- und lösungsmittelbeständig sowie extrem temperaturbeständig. Diese Art von PCB-Schutzbeschichtung eignet sich aufgrund ihrer geringen Ausdehnung und hohen Durchschlagfestigkeit für spezielle Anwendungen. Nach dem Auftragen ist das Entfernen zur Nachbearbeitung schwierig und erfordert den Einsatz von Abriebtechniken. Eine erneute Anwendung ist ohne Aufdampfgeräte nicht möglich.
Wesentliche Überlegungen zur Auswahl PCB Beschichtung Material
Nachdem Sie die fünf Typen von PCB-Schutzbeschichtungen kennengelernt haben, sollten Sie bei Ihrer Auswahl drei wichtige Aspekte berücksichtigen.
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Verschiedene Beschichtungen haben sowohl Nachteile als auch Vorteile. Die Auswahl der Beschichtung muss der endgültigen Verwendung des Produkts entsprechen. Wenn die Leiterplatte in einem Produkt verwendet wird, das über einen längeren Zeitraum Wasser ausgesetzt ist, muss sie eine erstklassige Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweisen. Aufgrund seiner überlegenen Feuchtigkeitsbeständigkeit kann Parylen die beste der verschiedenen Schutzbeschichtungen sein.
Temperaturtoleranz
Zweitens ist es wichtig, den Betriebstemperaturbereich zu berücksichtigen, den die Beschichtung aushält, insbesondere bei anspruchsvollen Anwendungen wie der Luft- und Raumfahrt. Beispielsweise müssen in Flugzeugen verwendete Leiterplatten Temperaturen zwischen -65 °C und über 100 °C standhalten.
Silikon-Schutzbeschichtungen funktionieren normal und bleiben in diesem Temperaturbereich stabil. Darüber hinaus muss berücksichtigt werden, wie sich die Beschichtung auf die Wärmeableitung der Leiterplatte auswirkt. Die hochisolierende Beschichtung führt dazu, dass sich Wärme auf der Leiterplatte staut, während die Beschichtung mit guter Wärmeleitfähigkeit eine einfachere Wärmeableitung ermöglicht.
Umweltbedingungen
Die Betriebsbedingungen der Leiterplatte können die Auswahl der Schutzbeschichtung bis zu einem gewissen Grad beeinflussen, da Feuchtigkeit, korrosive Gase und Chemikalien die Leistung der Leiterplatte beeinträchtigen können. Wenn sich die Leiterplatte in einer teilweise abgedichteten Umgebung befindet, sind Feuchtigkeit und Kondensation die Hauptsorgen, unabhängig von äußeren korrosiven Faktoren.
Die physikalischen Eigenschaften der Schutzbeschichtung beeinflussen die Leistung der Leiterplatte bei Vibrationen und Belastungen. Eine starre Beschichtung, die sich bei Biegung oder Vibration der Leiterplatte nicht verformt, kann mechanische Belastungen an Elementen wie Bauteilstiften verursachen und Risse in Lötverbindungen verursachen.
5 gängige Methoden zum Auftragen von Schutzbeschichtungen
Schutzbeschichtungen werden mithilfe verschiedener Techniken aufgetragen. Die am besten geeignete Methode hängt unter anderem von der Größe der Platine, dem Produktionsvolumen und dem Projektbudget ab. Sehen wir uns fünf gängige Methoden zum Auftragen von PCB-Schutzbeschichtungen an.
Handbuch SBeten
Beim manuellen Sprühen wird die Beschichtung mit einer Sprühpistole oder einer Aerosoldose von Hand auf die Platine aufgetragen. Dies ist äußerst zeitaufwändig und wird normalerweise für die Produktion kleiner Stückzahlen verwendet. Die Ergebnisse können von Platine zu Platine unterschiedlich sein, und die Qualität und Konsistenz der PCB-Schutzbeschichtung hängt vom Bediener ab.
Ausgewähltes Personal Cschwimmend
Die selektive Beschichtung ist ein automatisierter Prozess, bei dem programmierbare Sprühdüsen verwendet werden, um PCB-Schutzlack auf bestimmte Bereiche einer Leiterplatte aufzutragen. Dieser Prozess erfordert keine langwierigen Maskierungsverfahren und ist in der Massenproduktion sehr beliebt.
Automated SBeten
Beim automatischen Sprühen handelt es sich um ein programmiertes System, das programmierte, hin- und hergehende Sprühköpfe verwendet, um präzise und gleichmäßige Beschichtungen auf Leiterplatten aufzutragen, die sich auf einem Förderband bewegen. Dadurch wird der Bedarf an Maskierung erheblich reduziert. Automatisierte Systeme erfordern zwar eine hohe Anfangsinvestition, aber die Konsistenz, Genauigkeit und Effizienz der von ihnen aufgetragenen Beschichtung machen sie in der Großserienproduktion unverzichtbar.
Dipping
Das Tauchen ist ein traditionelles Beschichtungsverfahren, bei dem mehrere Leiterplatten gleichzeitig in eine Schutzlacklösung getaucht und wieder herausgezogen und getrocknet werden. Eintauchrate, Herausziehrate, Tauchzeit und Viskosität des Beschichtungsmaterials steuern den resultierenden Beschichtungseffekt. Das Verfahren unterstützt hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten und wird in der Massenproduktion und Online-Verarbeitung eingesetzt. Allerdings müssen viele Bereiche abgedeckt werden, die nicht beschichtet werden dürfen, und dies geschieht nur, wenn beide Seiten der Leiterplatte beschichtet werden müssen.
Bürsten
Diese einfache Bürstentechnik wird hauptsächlich für Reparaturen und Nacharbeiten verwendet. Dabei wird die Beschichtung mit einer Bürste auf bestimmte Bereiche der Platte aufgetragen. Bürstentyp, Beschichtungsviskosität, Erfahrung des Bedieners und andere Faktoren bestimmen die Qualität und Konsistenz der Beschichtung. Das Bürsten ist arbeitsintensiv, aber kostengünstiger und für geringe Produktionsmengen geeignet.
Wie zu Heilen PCB Schutzlack?
Es gibt viele verschiedene Techniken zum Aushärten von Leiterplatten. Im Folgenden sind einige der am häufigsten verwendeten Methoden aufgeführt.
VerdunstungskurIng. Mechanismus
Das Kernprinzip der Verdunstungshärtung besteht darin, dass nach dem Verdunsten des flüssigen Trägers nur das Schutzbeschichtungsharz übrig bleibt. Dieser Prozess ist in der Theorie intuitiv, es ist jedoch erforderlich, die Leiterplatte mindestens zweimal einzutauchen, um sicherzustellen, dass die Kanten der Komponenten ausreichend beschichtet sind.
Feuchtigkeit CurIng.
Die Feuchtigkeitshärtung wird häufig für Silikon- und einige Urethansysteme verwendet, die mit der Feuchtigkeit in der Umgebung reagieren und eine ausgehärtete Polymerbeschichtung bilden. Die Feuchtigkeitshärtung wird oft mit der Verdunstungshärtung kombiniert, bei der zuerst die Trägerlösungsmittel verdunsten und dann die Feuchtigkeit mit dem Harz reagiert, um die endgültige Aushärtung abzuschließen.
UV-StromIng.
UV-Härtung ist eine Technologie, die ultraviolette Energie nutzt, um PCB-Schutzlacke innerhalb von Sekunden schnell auszuhärten. Da sie keine Trägerlösungsmittel enthalten, handelt es sich um vollständig feste Systeme. Nur die Bereiche, die direkt dem UV-Licht ausgesetzt sind, härten aus, sodass unter den Komponenten und in Schattenbereichen ein zweiter Aushärtungsmechanismus erforderlich ist.
WärmestromIng.
Als sekundärer Aushärtungsprozess zur Verdunstung, Feuchtigkeits- oder UV-Härtung können Wärmehärtungsmechanismen in Ein- oder Mehrkomponentensystemen angewendet werden. Wärme kann die Aushärtungsgeschwindigkeit beschleunigen und die Produktionszeit erheblich verkürzen. Die Wärmeempfindlichkeit von Bauteilen und Leiterplatten erfordert bei der Aushärtung bei erhöhten Temperaturen besondere Vorsichtsmaßnahmen.
Wie entfernt man die Beschichtung von einer Leiterplatte?
PCB-Schutzlack muss im Zuge der Reparatur von Leiterplatten oder beschädigten PCB-KomponentenIm Folgenden sind einige gängige Methoden zum Entfernen der Beschichtung aufgeführt.
Lösungsmittelentfernung
Die meisten Schutzbeschichtungen lassen sich leicht mit Lösungsmitteln entfernen, es muss jedoch geprüft werden, ob das Lösungsmittel die Leiterplatte beschädigt. Acrylsäure lässt sich leicht entfernen, während Epoxidharz, Urethan und Silikon am wenigsten empfindlich auf Lösungsmittel reagieren.
Peeling
Hierbei handelt es sich um eine Methode zum direkten Abziehen der PCB-Schutzbeschichtung von Leiterplatten, die typischerweise für Silikon und einige flexible Beschichtungen verwendet wird.
Durchbrennen
Dies ist eine gängige Technik zum Entfernen von Beschichtungen, die für die meisten Leiterplatten geeignet ist. Verwenden Sie beim Überarbeiten der Leiterplatte einen Lötkolben, um die Beschichtung zu durchbrennen.
Mikrostrahlen
Beim Mikrosandstrahlen wird eine konzentrierte Mischung aus weichen Schleifmitteln und Druckluft zum Abschleifen von Beschichtungen verwendet, wodurch kleine Beschichtungsbereiche entfernt werden können. Diese Methode wird häufig zum Entfernen von Parylen- und Epoxidharzbeschichtungen verwendet.
Schleifen/Schaben
Das Abschleifen oder Abschaben der Leiterplatte zum Entfernen der PCB-Schutzbeschichtung ist bei harten Beschichtungen wie Parylen, Epoxidharz und Urethan wirksam. Dies kann zu Schäden an der Leiterplatte führen und wird daher nur als letztes Mittel eingesetzt.
Zusammenfassung
Bei der Auswahl der am besten geeigneten Schutzbeschichtung für Leiterplatten müssen die Beschichtungseigenschaften wie Feuchtigkeitsbeständigkeit, Abriebfestigkeit und chemische Beständigkeit sehr sorgfältig berücksichtigt werden. Ebenso wichtig ist es, die Leistung der Beschichtung bei extremen Temperaturbedingungen, starken Umwelteinflüssen und mechanischer Beanspruchung zu berücksichtigen. All diese Faktoren müssen abgewogen werden, um die am besten geeignete Schutzbeschichtung für zuverlässigen Schutz zu bestimmen.
