Der ultimative Leitfaden zur PCB-Beschichtung in 2023

PCBs sind in verschiedenen Haushalten weit verbreitet, industriell, Militär-, und Kfz-Ausrüstung. Um den Betrieb der Geräte zu gewährleisten und die Lebensdauer zu verlängern, Es ist unbedingt darauf zu achten, dass die Leiterplatten und Komponenten auf der Platine sind vor jeder Gefahr geschützt, da jeder Fehler darin die Leistung des Geräts beeinträchtigen oder sogar den Ausfall des gesamten Geräts verursachen kann. Die Leiterplattenbeschichtung ist eine sehr effektive Möglichkeit, die Leiterplatte zu schützen.

In diesem ultimativen Ratgeber, Wir erklären Ihnen alles, was Sie über PCB-Beschichtungen wissen müssen 2023 – from types of materials to application methods and quality standards. Mit der richtigen Beschichtungsstrategie, Sie können die Lebensdauer von Leiterplatten in Ihren Produkten deutlich verlängern. Lass uns anfangen!

Was ist PCB-Beschichtung??

Die PCB-Beschichtung ist eine Technologie, die PCB vor ungünstigen Faktoren wie Korrosion schützt, Feuchtigkeit, und physikalische Erschütterungen durch Aufbringen einer dünnen und nicht leitenden Schicht auf der Oberfläche der Leiterplatte und der elektronischen Komponenten. Mit Leiterplattenbeschichtung, die Wahrscheinlichkeit eines Schaltungsausfalls der PCB und der elektronischen Komponenten wird reduziert, und auch die Lebensdauer des elektronischen Endprodukts kann verlängert werden.

PCB-Beschichtungsarten

In Bezug auf die verwendeten Materialien, Leiterplattenbeschichtungen können in fünf Typen unterteilt werden:

1. Acryl – einfach anzuwenden und zu reparieren, mit gutem Feuchtigkeits- und Abriebschutz, und gute mechanische Festigkeit. Aber diese Art von Beschichtung hat eine schlechte Lösungsmittelbeständigkeit und eine schlechte Temperaturbeständigkeit.
2. Polyurethan – dasselbe wie Acryl, Es bietet eine hervorragende Feuchtigkeits- und Abriebfestigkeit, Außerdem, es bietet eine bessere Beständigkeit gegen Lösungsmittel. Der Nachteil, jedoch, ist, dass die Beschichtung schwer zu entfernen ist.
3. Epoxidharz – es verfügt über eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und bietet einen guten Schutz vor Abrieb und Feuchtigkeit. Doch Epoxidbeschichtungen weisen eine geringe Flexibilität und Temperaturbeständigkeit auf und sind schwer zu reparieren.
4. Silikon – diese Art von Beschichtung ist in feuchtigkeitshärtender Ausführung erhältlich, UV-Härtung, und Wärmebehandlung, Es hat eine ausgezeichnete Temperatur- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, aber es hat eine schlechte Leistung in Bezug auf Abriebfestigkeit und mechanische Festigkeit.
5. Paralyene – Paralyene-Beschichtungen sind für jede Oberfläche erhältlich, Dies ist eine perfekte Option für Geräte, die in der Luft- und Raumfahrt sowie in medizinischen Anwendungen eingesetzt werden, da sie PCBs vor organischen Lösungsmitteln schützen können, anorganische Reagenzien, und Säuren. Ihr Nachteil ist, dass sie schwer nachzubearbeiten sind.

Auswahl des richtigen PCB-Beschichtungsmaterials

Jetzt verstehen wir die Eigenschaften verschiedener PCB-Beschichtungen, Welche Faktoren sollten wir dann berücksichtigen, um die am besten geeignete Beschichtung für Ihr Projekt auszuwählen?? Gut, Im Folgenden haben wir einige wichtige Überlegungen aufgelistet:

• Betriebsumgebung

Temperature – If the PCB will be exposed to high temps, Beschichtungen wie Silikon oder Polyurethan sind besser geeignet als Acryl. Für Umgebungen mit sehr niedrigen Temperaturen, Parylen zeichnet sich aus.

Humidity – If moisture resistance is critical, Parylen und einige Urethane bieten den besten Schutz gegen die Übertragung und Absorption von Wasserdampf.

Chemical – For corrosive chemical environments, Parylen und Urethan haben im Allgemeinen die besten chemischen Barriereeigenschaften.

UV Exposure – Acrylics have good UV resistance. Auch Silikone und Parylene sind UV-beständig.

• Elektrische Eigenschaften

Dielectric Strength – This should exceed the maximum voltage the PCB traces will carry. Parylene und Silikon haben eine hohe Spannungsfestigkeit.

Insulation Resistance – A higher megohm value indicates better electrical insulation. Wichtig zur Vermeidung von Kriechströmen.

Thermal Conductivity – Ability to dissipate heat. Kritisch für die Leistungselektronik. Silikonbeschichtungen bieten die beste Wärmeleitfähigkeit.

• Mechanische Eigenschaften

Hardness – Harder coatings like epoxies and some urethanes provide greater scratch/abrasion resistance.

Flexibility – Silicone and parylene coatings maintain flexibility, wichtig für dynamische Biegeschaltungen.

Adhesion – Properties like surface chemistry determine how well a coating bonds to the PCB-Substrat.

• Kosten

Die Kosten für die Beschichtung von Leiterplatten werden von Faktoren wie der Chemie der Rohstoffe bestimmt, Anforderungen an die Verarbeitungsausrüstung, Produktionszeit, Komplexität der Anwendung, Beschichtungsdicke, Reparaturfähigkeit, und Lautstärke. Allgemein, Bei der Kostenanalyse werden die Kosten für Beschichtungsmaterial und Anwendungsprozess gegen die Leistungsanforderungen und Betriebsbedingungen der Endanwendung abgewogen. Bewertung von Faktoren wie Materialverträglichkeit, Verarbeitungsmethode, und die angestrebte lebenslange Zuverlässigkeit ermöglicht die Auswahl der kostengünstigsten Beschichtung, die dennoch den technischen Anforderungen entspricht.

PCB-Beschichtungsprozess

Das Aufbringen einer Schutzschicht auf Leiterplatten erfordert eine sorgfältige Vorbereitung, Anwendung, Aushärten, und testen:

1. Oberflächenvorbereitung

Um die Haftung zu verbessern, müssen die Platten vor dem Beschichten gründlich gereinigt werden. Zu den gängigen Techniken gehören die Reinigung mit Lösungsmitteln und Plasma-/Corona-Oberflächenbehandlungen.

2. Beschichtungsauftrag

Für die Beschichtung von Leiterplatten gibt es unterschiedliche Methoden, Sie sind:

• Manuelles Sprühen

Dieses Verfahren eignet sich für Kleinserienproduktionen, da es ein zeitaufwändiger Prozess ist. Normalerweise, Wir verwenden eine Aerosoldose oder Handspritzpistole, um die Beschichtung aufzutragen, und vor dem Spritzen, Die Bereiche, die nicht beschichtet werden müssen, müssen abgedeckt werden. Die Beschichtungseffekte würden aufgrund des manuellen Vorgangs zwischen verschiedenen Chargen etwas unterschiedlich sein.

• Selektive Beschichtung

Es bezieht sich auf einen automatischen Beschichtungsprozess, der mithilfe von programmierten Robotersprühdüsen eine Beschichtung auf bestimmte Bereiche auf den Leiterplatten aufträgt, und es besteht keine Notwendigkeit, Bereiche abzudecken, die nicht besprüht werden sollen. Dieser Prozess zeichnet sich durch hohe Effizienz und Genauigkeit aus, geeignet für die Massenproduktion.

• Eintauchen

Für diese Methode, Leiterplatten würden zuerst in die Beschichtungslösung eingetaucht und dann herausgezogen. Viele Faktoren würden den Beschichtungseffekt beeinflussen, wie Eintauch- und Herausziehgeschwindigkeit, Tauchzeit, usw. Vor dem Beschichtungsprozess ist ein umfangreiches Abdecken erforderlich, Daher ist es für Leiterplatten geeignet, die eine beidseitige Beschichtung erfordern.

• Bürsten

Mit einem Pinsel wird eine Beschichtung auf bestimmte Bereiche aufgetragen, und es ist eine Methode, die hauptsächlich zum Reparieren und Nacharbeiten verwendet wird. Der Prozess nimmt viel Zeit in Anspruch und erfordert viel Arbeit, Der endgültige Beschichtungseffekt hängt von den Fähigkeiten des Bedieners ab.

3. Aushärten/Trocknen

Zu den gängigen Aushärtungsmethoden gehört die thermische Aushärtung, UV-Härtung, und Feuchtigkeitskur. Strikte Prozesskontrollen während der Aushärtung sind von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass Beschichtungen vollständig vernetzen, ohne übermäßig spröde zu werden. Die Härtungsmethode wird so ausgewählt, dass sie zur Polymerchemie passt und den Effizienz- und Leistungsanforderungen entspricht.

4. Testen

Das Testen ist eine wichtige Phase zur Überprüfung des Leistungsbereichs und der Einschränkungen der schaltungsisolierten Beschichtung unter verschiedenen Umgebungsbedingungen, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten.

Eine ideale Beschichtung weist eine übermäßige Haftung auf, gute elektrische Eigenschaften, und physikalische Eigenschaften bei niedriger Luftfeuchtigkeit. Diese Tests zum Testen von Beschichtungen umfassen sowohl grundlegende als auch fortgeschrittene Tests. Zuerst, Grundlegende Tests prüfen die beschleunigte Luftfeuchtigkeit und die elektrische Leistung. Zweite, Erweiterte Tests prüfen den Salznebel, schnelle Umweltveränderungen, und die Temperaturgrenze.

PCB Planke Beschichtungsstandards

Im Schutzlack, Es gibt eine Reihe von PCB-Beschichtungsstandards, die den Einsatz unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise beim Militär, vorschreiben, Automobil, Hausgebrauch, usw. Am häufigsten qualifizieren sich die konformen Beschichtungen entweder für die Spezifikation MIL-I-46058C oder IPC-CC-830B, die eng mit MIL-I-46058C verwandt ist.

MIL-I-46058C: Ein in der Industrie gängiger Standard für konforme Beschichtungen, auch als militärische Isoliermasse bekannt. Es muss von einem von MIL autorisierten Labor getestet werden und wird seitdem auch nach der Deaktivierung noch verwendet 1998 für neue Designs. Dieser Test erfordert eine standardmäßige qualifizierte Produktliste (QPL).

Def Stan 59/47: Ein ähnlicher Standard wie 46058C, der für die Beschichtung von High-End-Geräten für militärische Zwecke verwendet wird, muss jedoch zuerst vom britischen Verteidigungsministerium genehmigt werden.

IEC 61086: Ein Standard, der auf der Selbstzertifizierung des Lieferanten mit ähnlichen Anforderungen wie 46058c basiert. Die Internationale Elektrotechnische Kommission regelt dies.

IPC-CC-830B: Aktiv verwendeter und kontinuierlich aktualisierter Standard ähnlich 46058C, Wird eingeführt, wenn 46058C inaktiv bleibt. Für 46058C standardisiertes Material, das diesen Spezifikationen entspricht. Es sind keine Tests verfügbar, da keine QPL beibehalten wird.

UL94V0: Bezieht sich auf die konforme Beschichtungseigenschaft des Selbstlöschens auf einem FR4-Substrat. V0 ist die am höchsten erreichbare Kategorie mit V1 und V2 als Nachfolger.