česky english Vítejte, dnes je čtvrtek 08. prosinec 2022

Z aktuálního vydání: Proč volit dvousložkové povlaky pro selektivní ochranu

DPS 6/2022 | Výroba - články
Autor: Phil Kinner | Electrolube
01.jpg

Elektronika hraje v našem každodenním životě stále důležitější roli a aplikace elektronických systémů se vyvíjejí velmi rychle. Proces miniaturizace nebere konce a od systémů se očekává vyšší výkon, rychlost i spolehlivost. Elektronické sestavy bývají velmi hustě osazeny a kvůli požadavku na co nejnižší hmotnost nejsou často plně zakrytovány. V takovém případě je důležité použít ochranné povlaky, které sestavu ochrání před vlivem nepříznivého prostředí a zajistí její dostatečnou spolehlivost.

Běžně tvoří ochranný povlak tenká vrstva polymerického materiálu, který má za úkol chránit produkt před nepříznivými podmínkami pracovního prostředí (vlhkost, kondenzace, solná mlha, korozivní plyny, vodivé částice atd.). Povlak může také zmírnit růst cínových whiskerů a poskytnout další dielektrickou izolaci, která umožní umístit součástky blíž k sobě, než by bylo možné na vzduchu.

Má-li povlak chránit před korozí a zajistit účinnou bariéru proti whiskerům cínu, které mohou způsobit zkrat v obvodu, je důležité, aby ochranný povlak pokryl všechny kovové povrchy dostatečnou tloušťkou.


Obr. 1 Řez připájeným vývodem QFP pouzdra, na kterém je vidět nedostatečná ochrana tradičním povlakem
(modrá vrstva)

 

Proč byl dvousložkový (2K) povlak vyvinut?

Hlavní důvody, proč se firma Electrolube rozhodla vyvinout nové typy dvousložkových ochranných povlaků, vyplývají z rostoucích požadavků na konformní povlaky – ty by měly vydržet vyšší teploty a více cyklů teplotních šoků. Řadu běžných materiálů nelze použít, protože nesplňují požadavky na potřebné maximální provozní teploty nebo dostatečně nekryjí a neprojdou tak kondenzačními testy, které vyžadují např. výrobci automobilů. Firma Electrolube chtěla také vyvrátit mýtus, že se použitím silnější vrstvy ochranného povlaku dosáhne lepšího krytí. Nadměrné nanášení povlaku ve skutečnosti pouze zvyšuje jeho namáhání, které může vést k poškození ochranné vrstvy během teplotního testu, zejména u materiálů vytvrzovaných UV zářením, které praskají a pak už neposkytují vůbec žádnou ochranu.

Dvousložkové povlaky od Electrolube byly tedy vyvinuty tak, aby odolaly vysokým teplotám a s vlastnostmi zalévacích pryskyřic byly snadno aplikovatelné. 2K povlaky mohou být nanášeny v silnější vrstvě, aniž by docházelo k zbytečnému pnutí, což eliminuje riziko praskání. Použití těchto povlaků zajišťuje krytí, které je odolné proti kondenzaci, zmírňuje růst cínových whiskerů a zlepšuje dielektrické funkce. 2K povlaky se neředí, mají minimální zápach a práce s nimi je bezpečná.

 

Proč použít 2K povlak místo jednosložkového?

Když tradiční povlaky neposkytují dostatečnou ochranu, je třeba uvažovat o použití 2K konformních povlaků. Ty zajišťují deskám plošných spojů výrazně vyšší ochranu před vlhkostí, kondenzací nebo korozí. Větší tloušťka ochranné vrstvy povlaku přináší benefity v podobě omezení růstu cínových whiskerů a posílení dielektrika. 2K materiály jsou také téměř bez zápachu a není třeba je ředit, což na rozdíl od jiných chemikálií zajišťuje bezpečné pracovní prostředí.

 

Jaké jsou hlavní výhody 2K povlaků?

Stoprocentně pevný materiál zajišťuje větší tloušťku vrstvy a lepší pokrytí v porovnání s jednosložkovým povlakem. 2K materiály byly vyvinuty tak, aby při použití v automobilovém, leteckém nebo kosmickém průmyslu odolávaly teplotním šokům s minimálními dopady na spolehlivost pájených spojů.

2K povlaky také zajišťují rychlé chemické vytvrzení. Plného vytvrzení je dosaženo již po 10 minutách při teplotě 80 °C, což má pozitivní vliv na časový harmonogram celého výrobního procesu. Například 2K850 je materiál, který je okamžitě suchý na dotek, pokud je vystaven UV záření běžných mikrovlnných nebo LED světel. Po vytvrzení v peci mohou být desky plošných spojů zabaleny bez zbytkového zápachu po ředidle i bez obav o dostatečnou vlhkost potřebnou k dokončení navazujících procesů.

Protože může být UV světlo stíněno vysokými součástkami, je nutné sekundární vytvrzení. Chemického vytvrzení 2K materiálu je dosaženo během 6 hodin za konstantních spolehlivých podmínek bez jakýchkoliv dodatečných požadavků.

Na rozdíl od tradičních jednosložkových ochranných povlaků zatékají 2K materiály jinak − to může zajistit lepší pokrytí rohů a odstranit případné problémy týkající se oblastí, které mají zůstat bez povlaku, jako jsou konektory a BGA. 2K materiály mohou být aplikovány pomocí spreje pro vytvoření selektivních povlaků nebo pomocí dávkovacích jehel pro maximální přesnost.


Obr. 2 Použití 2K materiálů umožňuje rovnoměrné kompletní pokrytí povrchu ochranným povlakem

 

Jaké produkty v rámci sortimentu 2K povlaků Electrolube nabízí?

Electrolube nabízí několik 2K materiálů, které kombinují nejlepší vlastnosti zalévacích pryskyřic a konformních povlaků. Jedná se o dvousložkové polyuretanové materiály, které nevyžadují použití ředidla. Vyznačují se výbornou ochranou před působením vody a vlhkosti, včetně solné mlhy, přičemž rozsah povolených teplot je velmi široký.

2K300 je určený pro aplikace vystavené vysokým teplotám. Nanesením silnější vrstvy než obvykle zajišťuje výborné pokrytí v rozích a díky své pružnosti i v těžko dostupných místech. Rozsah pracovních teplot je v rozmezí –65 až +150 °C. Vyznačuje se dobrou chemickou odolností a je vhodný zejména pro použití v automobilovém průmyslu.

2K350 zpomaluje hoření, poskytuje provozní rozsah teplot –65 až +130 °C a díky své pružnosti zabraňuje vzniku trhlin během teplotních šoků. Je vhodný zejména pro elektroniku v automobilech a další aplikace provozované ve venkovním prostředí.

2K850 se vytvrzuje UV zářením. Zajišťuje bez přípravy okamžité vytvoření povlaku a jeho vytvrzení během 24 hodin při pokojové teplotě. Ochranný povlak vydrží široký rozsah teplot od –40 do +130 °C a snáší dobře teplotní změny. Je ideálním konformním povlakem pro náročné elektronické sestavy vystavené obtížným provozním podmínkám.

 

Pro které aplikace jsou 2K povlaky nejvhodnější?

2K materiály jsou ideální pro náročné aplikace, zejména ve velmi nepříznivém pracovním prostředí. Jsou vhodné pro použití v automobilovém průmyslu, kde je vyžadována odolnost vůči vysokým teplotám, teplotním šokům, korozivním plynům, agresivním kapalinám, jako jsou převodové a brzdové kapaliny, solné mlze, kondenzaci atd. Tyto materiály také zajišťují ochranu v případě úplného ponoření do slané vody po dobu nejméně 30 hodin.

Pochopitelně jsou tyto materiály vhodné také pro vojenské, letecké a kosmické aplikace, stejně jako pro průmyslové použití. I výrobci bílého zboží naleznou výhody v jejich použití, protože zajišťují ochranu proti kondenzaci, zatékání vody, korozivním plynům nebo poškození hmyzem.

 

Závěr

V porovnání s jednosložkovými povlaky mohou dvousložkové konformní povlaky zajistit úplnou ochranu součástek při větší tloušťce vrstvy, což vede k výrazně lepší odolnosti vůči kondenzaci, korozi, omezení růstu cínových whiskerů a současně k lepším dielektrickým vlastnostem. 2K povlaky také lépe odolávají vlhkosti, včetně solné mlhy, a jsou tak výbornou volbou pro automobilovou elektroniku i další náročné venkovní aplikace.

Některé 2K materiály lze i přes jejich větší tloušťku a zvýšenou chemickou odolnost poměrně snadno opravovat. Jsou k dispozici také v neprůhledném barevném provedení, které přispívá k snazšímu rozpoznávání v rámci manuální i AOI inspekce a které může být použito i pro skrytí designu desky. Oproti tradičním materiálům poskytují 2K povlaky i při nižší tloušťce vrstvy výrazně lepší ochranu, a to díky lepší schopnosti pokrýt vývody součástek a další ostré hrany.

2K materiály bez obsahu ředidel výrazně zvyšují spolehlivost elektronických sestav v automobilových, leteckých a průmyslových aplikacích. Současně zajišťují rychlejší proces vytvrzování a v porovnání s jinými látkami, např. akrylátovými materiály vytvrzovanými UV zářením, také bezpečnější pracovní prostředí.

www.electrolube.com

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik