Elektronische Geräte spielen in unserem Alltag eine wichtige Rolle. Dennoch sind sie extrem anfällig für äußere Einflüsse, die ihre Funktionalität beeinträchtigen können. Hier kommt die PCB-Schutzbeschichtung ins Spiel und dient als Schutzbarriere. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf verschiedene Arten von Schutzbeschichtungen und die Auswahl der richtigen für Ihre Projekte.
Warum ist eine Schutzbeschichtung für Leiterplatten wichtig?
Eine gut gefertigte Leiterplatte funktioniert in der Regel wie vorgesehen. Im Arbeitsumfeld beeinträchtigen externe Faktoren ihre Leistung. Schutzlack ist ein dünner Film, der auf die Leiterplatte aufgetragen wird, um sie vor Chemikalien, Staub, Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen usw. zu schützen. Er wirkt wie ein „Schutzschild“, das die Lebensdauer der Leiterplatte insbesondere unter rauen Bedingungen verlängern kann. Andernfalls kann die Leistung nachlassen oder sogar vorzeitig ausfallen.
Verschiedene Arten von PCB-Schutzbeschichtungen
Schutzlacke für Leiterplatten unterscheiden sich durch ihre chemische Zusammensetzung und bieten jeweils einzigartige Eigenschaften und Vorteile. Im Folgenden stellen wir fünf der am häufigsten verwendeten Lacktypen vor:
1. Acrylharz (AR)
Acryl-Schutzlack ist eine kostengünstige Lösung. Er lässt sich leicht auftragen und bildet eine leichte, flexible Schutzschicht, die typischerweise in einer Schichtdicke von weniger als 100 μm aufgetragen wird. Acrylharzlack härtet schnell aus, insbesondere lösungsmittelarmes Acrylharz, das in wenigen bis über zehn Sekunden auf der Oberfläche trocknet und so deutlich Zeit spart. Daher eignet er sich für UV-Härtung und selektive Beschichtung.
Acryl-PCB-Beschichtungen geben beim Aushärten keine Wärme ab, wodurch wärmeempfindliche Bauteile nicht beschädigt werden. Nach dem Aushärten schrumpft diese Schutzbeschichtung auch nicht. Acrylbeschichtungen neigen jedoch in Hochtemperaturumgebungen stärker zum Erweichen und Verziehen als andere Beschichtungen. Sie sind außerdem empfindlich gegenüber Lösungsmitteln und können durch Auflösen eines Teils der Beschichtung repariert werden.
2. Urethanharz (UR)
Urethan-Schutzlacke sind verschleißfest und lösungsmittelbeständig. Sie bestehen aus Einkomponenten- (1K) und Zweikomponenten- (2K) Lacken. Einkomponenten-Urethan ist leicht aufzutragen, hat jedoch eine lange Aushärtezeit. Zweikomponenten-Urethan hingegen härtet in kurzer Zeit aus und erreicht seine optimale Konsistenz. Allerdings sind strenge Mischungsverhältnisse und eine genaue Prozesskontrolle erforderlich.
Beide zeichnen sich durch eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit, chemische Stabilität und elektrische Isoliereigenschaften aus. Aufgrund ihrer guten chemischen Stabilität müssen beim Austausch von Komponenten oder bei der Reparatur von Leiterplatten spezielle Abbeizmittel verwendet werden. Dies führt zu hohen Reparaturkosten und -schwierigkeiten. Die mit Polyurethan beschichtete Oberfläche lässt sich zwar löten, es bleibt jedoch ein brauner Rückstand zurück, der das Erscheinungsbild der Leiterplatte beeinträchtigt.
3. Epoxy Harz (ER)
Epoxid-Schutzlacke bilden eine harte und glatte Oberfläche mit guter chemischer Beständigkeit. Vor dem Lackieren ist es notwendig, die empfindlichen Komponenten mit einem Puffer zu umgeben, um sie vor der starken Schrumpfspannung während der Aushärtung zu schützen. Es handelt sich typischerweise um ein Zweikomponentenmaterial mit sehr schneller Aushärtungszeit, das unmittelbar vor dem Auftragen gemischt werden muss.
Sobald die Beschichtung ausgehärtet ist, lässt sie sich chemisch kaum noch entfernen, was den Reparaturprozess erschwert. Die einzige effektive Möglichkeit, die Beschichtung zu entfernen oder zu reparieren, besteht darin, sie mit einem Lötkolben zu verbrennen und mit einem Messer abzukratzen, was das Produkt beschädigen kann.
4. Silikonharz (SR)
Silikon-Schutzlacke bieten hervorragenden Schutz bei extremen Temperaturen (-100 bis 200 °C) und zeichnen sich durch geringe dielektrische Verluste aus. Sie eignen sich für Hochfrequenz-Leiterplatten mit Hochleistungswiderständen. Die Beschichtung ist dicker (0.03 bis 0.50 mm), sodass sie Bauteile oder Leiterbahnen teilweise fixieren und gleichzeitig Schutz bieten kann. Silikonharzbeschichtungen sind nicht verschleißfest, aber flexibel und halten Vibrationen sowie leichten mechanischen Belastungen stand. Sie haften gut auf Leiterplattenoberflächen und sind unlöslich in polaren Lösungsmitteln. Besonders wichtig: Die UV-Härtung ist auch in feuchter Umgebung effizient.
5. Parylen (XY)
Parylen-Schutzbeschichtungen werden mittels Aufdampfanlagen aufgebracht, die einen gleichmäßigen, porenfreien und transparenten Film auf der Leiterplattenoberfläche bilden. Diese Schutzbeschichtung muss nicht ausgehärtet werden und verursacht keine inneren Spannungen, die Bauteile beschädigen könnten. Sie bietet hervorragende elektrische Isolationseigenschaften. Sie ist die effektivste Schutzbeschichtung für Hochfrequenz-, hochdichte und hochisolierende Bauteile. Das Entfernen der Beschichtung für Nacharbeiten oder Reparaturen ist jedoch schwierig.
PRos und Cvon E Jeden Sommer Cinformell Cschwimmend Typ
| Typen | Vorteile | Nachteile |
| Acryl Harz | -Niedrige Kosten und hält einem weiten Temperaturbereich stand (-60~130℃) -Einfach nachzubearbeiten und zu reparieren -Gute Feuchtigkeitsbeständigkeit -Flexible Viskositätseinstellung -Hohe Fluoreszenzsichtbarkeit | -Geringe chemische Beständigkeit -Die Viskosität kann durch Lagerbedingungen oder Temperatur beeinflusst werden -Klebt bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit erneut. -Hoch VOC Inhalt und Entflammbarkeit |
| Silikon Harz | -Großer Betriebstemperaturbereich (-100 ~ 200°C) -Gute Flexibilität und hervorragende dielektrische Eigenschaften -Gute Feuchtigkeitsbeständigkeit | -Geringe mechanische Festigkeit und nicht kratzfest -Höherer WAK -Einige Silikonarten sind feuchtigkeitshärtend und erfordern eine kontrollierte Luftfeuchtigkeit |
| Urethan Harz | -Gute Feuchtigkeitsbeständigkeit, chemische Stabilität und elektrische Isoliereigenschaften -Abriebfest und lösungsmittelbeständig | -Längere Zeit für die vollständige Aushärtung -Hoher VOC-Gehalt -Anfällig für interne Spannungsschwankungen bei großen Temperaturschwankungen |
| Epoxy Harz | -Temperaturbeständigkeit bis 150 ℃ -Hohe Härte und Verschleißfestigkeit -Niedriger CTE und hohe Tg -Gute dielektrische Eigenschaften | -Schwierig nachzuarbeiten und zu reparieren -Einige zerbrechliche Komponenten erfordern besonderen Schutz -Erfordert ein genaues Mischungsverhältnis für eine ordnungsgemäße Aushärtung -Die Viskosität ist nicht leicht aufrechtzuerhalten |
| Parylene Harz | -Ultradünne und gleichmäßige Beschichtung -Stressfrei und erfordert keine Aushärtung -Beständig gegen Korrosion durch Basen, Säuren und organische Lösungsmittel -Biokompatibilität kann im medizinischen Bereich genutzt werden | -Hohe Kosten -Schwer zu reparieren und nachzuarbeiten, erfordert spezielle Ausrüstung -Benötigen CVD-Ausrüstung |
Wie wählen Sie die richtige Schutzbeschichtung für Ihre Leiterplatte aus?
Nachdem wir nun die Eigenschaften verschiedener PCB-Schutzlacke kennen, stellt sich die Frage, welche Faktoren bei der Auswahl des passenden Lacks für Ihr Projekt berücksichtigt werden sollten. Nachfolgend haben wir einige wichtige Aspekte aufgelistet:
Betriebsumgebung
- Temperaturbereich – Berücksichtigen Sie die maximale und minimale Betriebstemperatur der Leiterplatte. Acrylharz hält Temperaturen von -60 bis 130 °C stand und ist damit für die meisten gängigen Produkte geeignet. Für einen größeren Temperaturbereich wählen Sie Silikonharz, das -100 bis 200 °C standhält.
- Feuchtigkeit – Wenn die Feuchtigkeitsbeständigkeit entscheidend ist, bieten Parylen und einige Urethane den besten Schutz gegen die Übertragung und Aufnahme von Wasserdampf.
- Chemikalien – In Umgebungen mit korrosiven Chemikalien verfügen Parylen und Urethan im Allgemeinen über die besten chemischen Barriereeigenschaften.
Elektrische Eigenschaften
- Durchschlagsfestigkeit – Diese sollte die maximale Spannung überschreiten, die die Leiterbahnen der Leiterplatte tragen können. Parylen und Silikon haben eine hohe Durchschlagsfestigkeit.
- Isolationswiderstand – Ein höherer Megaohmwert weist auf eine bessere elektrische Isolierung hin, was wichtig ist, um Kriechströme zu vermeiden.
- Wärmeleitfähigkeit – bezeichnet die Fähigkeit zur Wärmeableitung, die für Leistungselektronik entscheidend ist. Silikon-Schutzbeschichtungen könnten eine gute Option sein.
Mechanische Eigenschaften
- Härte – Härtere Beschichtungen wie Epoxid und einige Polyurethane bieten eine höhere Abriebfestigkeit.
- Flexibilität – Silikon- und Parylenbeschichtungen sorgen für Flexibilität, die für dynamische Biegeschaltungen wichtig ist.
- Haftung – Diese Eigenschaft bestimmt, wie gut eine Beschichtung an der PCB-Substrat.
Kosten Berücksichtigung
Die Kosten spielen eine Rolle und müssen gegen die spezifischen Anwendungsanforderungen abgewogen werden, darunter Umgebungsbedingungen, Temperaturbereich und erforderliches Schutzniveau. Die Acryl-Schutzbeschichtung ist eine kostengünstige Option, bietet aber nur allgemeinen Schutz. Für anspruchsvolle Anwendungen und rauere Bedingungen sollten teurere Optionen wie Silikon-, Epoxid-, Polyurethan- und Parylenbeschichtungen gewählt werden.
Anwendungen von Schutzlacken in Leiterplatten
In diesem Teil beschreiben wir einige typische Anwendungen der Schutzbeschichtung und die Faktoren, die die Leistung von Leiterplatten beeinflussen, variieren von Branche zu Branche.
Consumer Elektronik Unterhaltungselektronik wie Smartphones, Haushaltsgeräte und Tablets sind besonders anfällig für Feuchtigkeit und Staub. Eine Schutzbeschichtung für Leiterplatten kann die Feuchtigkeits- und Staubbeständigkeit verbessern, was für mehr Zuverlässigkeit und eine längere Lebensdauer sorgt.
Automobilindustrie Elektronische Geräte in Fahrzeugen sind anfällig für Schäden durch Vibrationen, Staub, Chemikalien und Temperaturschwankungen. Schutzlack schützt sie vor einem stabilen Betrieb auch bei längerer Einwirkung rauer Bedingungen.
Luft- und Raumfahrt und Verteidigung Aufgrund ihrer besonderen Arbeitsumgebungen müssen elektronische Geräte hohen Anforderungen genügen und extremen Bedingungen standhalten. PCB-Beschichtungen können Leiterplatten in Satelliten, Flugzeugen und militärischer Ausrüstung vor extremen Umweltbedingungen (wie z. B. Höhendruck) schützen.
Schiffselektronik – Navigatoren können durch Salznebel und Feuchtigkeit leicht beschädigt werden. Eine Schutzbeschichtung bietet eine Schutzbarriere gegen Feuchtigkeit und Korrosion.
Medizintechnik PCB-Schutzlacke können medizinische Elektronik vor externen chemischen Einflüssen oder rauen Umgebungen schützen. Dies erhöht die Lebensdauer und Zuverlässigkeit medizinischer Geräte, einschließlich tragbarer Gesundheitsüberwachungsgeräte und Herzschrittmacher, erheblich.
Industrial Control Industrielle elektronische Geräte sind Chemikalien, Staub und extremen Temperaturen ausgesetzt. Schutzlacke können ihre Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen verbessern und Ausfälle reduzieren.
Fazit
Natürlich ist es wichtig, bei der Auswahl des richtigen Schutzlacks viele Faktoren abzuwägen. Jeder Lack bietet unterschiedliche Vorteile und Nachteile. Manche Lacke eignen sich gut für feuchte Umgebungen, andere für hohe Temperaturen. Dennoch gibt es nicht den besten Schutzlack, sondern nur den, der Ihren Anforderungen entspricht. Wenn Sie den richtigen für Ihr Projekt finden, erreiche uns für fachkundige Beratung.
FAQs zum Schutzlack
Kann ich Schutzlack für wasserdichteIng.?
Schutzlack schützt Elektronik vor Nässe und Feuchtigkeit, ist jedoch halbdurchlässig und nicht vollständig wasserdicht. Für eine vollständige Wasserdichtigkeit (z. B. im Außen- oder Unterwasserbereich) ist eine zusätzliche Versiegelung erforderlich.
Welcher Schutzlack ist der Beste?
Es gibt keinen optimalen Typ, es hängt von Ihren genauen Anforderungen ab. Acryl ist kostengünstig und kann für allgemeine Elektronik verwendet werden. Silikon wird für Hochtemperaturanwendungen verwendet und Parylen für medizinische Implantate. In der Industrieelektronik wird häufig Polyurethan verwendet, das verschleißfest sein muss.
Wie lange dauert die Aushärtung einer Schutzbeschichtung??
Die Aushärtungszeit hängt von der Aushärtungsmethode ab. Die UV-Härtung ist schnell und in der Regel innerhalb von Sekunden abgeschlossen. Wärme kann den Aushärtungsprozess beschleunigen, während die Lufttrocknung bei Raumtemperatur länger dauert.
Was ist der Unterschied zwischen Verguss und Schutzlackierung?
Beim Vergießen werden Bauteile oder Leiterplatten vollständig in gelartige Substanzen oder flüssige Schutzmaterialien (wie Silikon, Polyurethan und Epoxid) eingetaucht. Die Schutzbeschichtung ist ein dünner Schutzfilm, der die Objekte überzieht.
