Elektronische apparaten spelen een essentiële rol in ons dagelijks leven. Toch zijn ze extreem kwetsbaar voor de externe omgeving, wat hun functionaliteit kan beïnvloeden. Hier komt PCB-conforme coating van pas, die fungeert als een beschermende barrière. In dit artikel bespreken we verschillende soorten conforme coatings en hoe u de juiste kiest voor uw projecten.
Waarom is conforme coating belangrijk voor PCB's?
Een goed gefabriceerde printplaat functioneert doorgaans zoals bedoeld. Wanneer deze wordt blootgesteld aan de werkomgeving, kunnen externe factoren de prestaties beïnvloeden. Conforme coating is een dunne film die op de printplaat wordt aangebracht om deze te beschermen tegen chemicaliën, stof, vocht, temperatuurschommelingen, enz. Het is als een "beschermend schild" dat de levensduur van de printplaat kan verlengen, vooral onder zware omstandigheden. Anders hebben ze de neiging om in prestaties te verslechteren of zelfs vroegtijdig te falen.
Verschillende soorten PCB-conforme coatings
Conforme coatings voor printplaten onderscheiden zich door hun chemische samenstelling, elk met unieke eigenschappen en voordelen. Hier bespreken we vijf van de meest gebruikte soorten:
1. Acrylhars (AR)
Acrylaat conforme coating is een economische keuze. De coating is eenvoudig aan te brengen en vormt een lichte, flexibele beschermlaag, meestal aangebracht in een laagdikte van minder dan 100 μm. Acrylaatharscoating hardt snel uit, vooral acrylaathars met minder oplosmiddelen, dat binnen enkele seconden tot meer dan tien seconden aan het oppervlak kan drogen, wat veel uithardingstijd bespaart. Het is daarom geschikt voor UV-uitharding en selectieve coating.
Acrylaat PCB-coating geeft geen warmte af tijdens het uitharden, waardoor warmtegevoelige componenten niet beschadigd raken. Eenmaal uitgehard, krimpt deze conforme coating ook niet. Acrylaatcoatings zijn echter gevoeliger voor verweking en kromtrekken dan andere coatings in omgevingen met hoge temperaturen. Het is ook gevoelig voor oplosmiddelen en kan worden gerepareerd door een deel van de coating op te lossen.
2. Urethaanhars (UR)
Urethaan conforme coating is slijtvast en oplosmiddelbestendig en is verkrijgbaar in één component (1K) en twee componenten (2K). Eén component urethaan is eenvoudig aan te brengen, maar de uithardingstijd is lang. Twee componenten urethaan kan in korte tijd uitharden en zijn optimale staat bereiken. Het vereist echter een strikte mengverhouding en procesbeheersing.
Beide hebben een goede vochtbestendigheid, chemische stabiliteit en elektrische isolatie-eigenschappen. Vanwege hun goede chemische stabiliteit moeten speciale stripmiddelen worden gebruikt bij het vervangen van componenten of het repareren van printplaten. Dit leidt tot hoge reparatiekosten en problemen. Het met polyurethaan gecoate oppervlak kan worden gesoldeerd, maar er blijft een bruine laag achter die het uiterlijk van de printplaat beïnvloedt.
3. epoxy Hars (ER)
Epoxy conformal coating kan een hard en glad coatingoppervlak vormen met een goede chemische bestendigheid. Vóór het coaten is het noodzakelijk om een buffer rond de kwetsbare componenten aan te brengen om ze te beschermen tegen de grote krimpspanning tijdens het uithardingsproces van de coating. Het is doorgaans een tweecomponentenmateriaal met een zeer snelle uithardingstijd en moet direct voor het aanbrengen worden gemengd.
Zodra de coating is uitgehard, is het vrijwel onmogelijk om deze chemisch te verwijderen, waardoor het reparatieproces moeilijker wordt. De enige effectieve manier om de coating te verwijderen of te repareren is door deze te verbranden met een soldeerbout en eraf te schrapen met een mes, wat het product kan beschadigen.
4. Siliconenhars (SR)
Siliconen conforme coating biedt uitstekende bescherming bij extreme temperaturen (-100 ~ 200 °C) en een laag diëlektrisch verlies. Het is geschikt voor hoogfrequente printplaten met hoogvermogenweerstanden. De coating is dikker (0.03 ~ 0.50 mm), waardoor componenten of sporen gedeeltelijk kunnen worden vastgezet en tegelijkertijd bescherming wordt geboden. Siliconenharscoatings zijn niet slijtvast, maar wel flexibel en bestand tegen trillingen of lichte mechanische belasting. Ze hechten goed aan PCB-oppervlakken en zijn onoplosbaar in polaire oplosmiddelen. Bovendien kan UV-uitharding efficiënt worden uitgevoerd, zelfs in vochtige omgevingen.
5. Paryleen (XY)
Parylene conformal coating moet worden aangebracht met behulp van dampdepositieapparatuur, die een uniforme, pinhole-vrije en transparante film op het PCB-oppervlak kan vormen. Deze conformal coating hoeft niet te worden uitgehard en veroorzaakt geen interne spanning die componenten kan beschadigen, en biedt uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen. Het is de meest effectieve beschermende coating voor hoogfrequente componenten, componenten met een hoge dichtheid en componenten met een hoge isolatiewaarde. Het is echter een uitdaging om de coating te verwijderen voor herbewerking of reparatie.
Pros en Cons van Eoh Conformeel Czweten TYpe
| Types | VOORDELEN | NADELEN |
| Acryl Hars | -Lage kosten en bestand tegen een breed temperatuurbereik (-60~130℃) -Gemakkelijk te herwerken en te repareren -Goede vochtbestendigheid -Flexibele viscositeitsaanpassing -Hoge fluorescentiezichtbaarheid | -Slechte chemische bestendigheid -De viscositeit kan worden beïnvloed door de opslagomstandigheden of de temperatuur -Opnieuw plakken bij hoge temperaturen en hoge luchtvochtigheid. -Hoog VOC- gehalte en ontvlambaarheid |
| Silicone Hars | - Breed bedrijfstemperatuurbereik (-100 ~ 200 °C) -Goede flexibiliteit en uitstekende diëlektrische eigenschappen -Goede vochtbestendigheid | -Lage mechanische sterkte en niet krasbestendig -Hogere CTE -Sommige soorten siliconen zijn vochtuithardend, waardoor een gecontroleerde luchtvochtigheid vereist is |
| urethane Hars | -Goede vochtbestendigheid, chemische stabiliteit en elektrische isolatie-eigenschappen - Slijtvast en oplosmiddelbestendig | -Langere tijd voor volledige uitharding -Hoog VOC-gehalte - Gevoelig voor interne spanningsvariaties bij grote temperatuurschommelingen |
| epoxy Hars | -Temperatuurbestendigheid tot 150 ℃ -Hoge hardheid en slijtvastheid -Lage CTE en hoge Tg -Goede diëlektrische eigenschappen | -Moeilijk te herwerken en te repareren -Sommige kwetsbare onderdelen vereisen speciale bescherming -Vereist een nauwkeurige mengverhouding voor een goede uitharding -De viscositeit is niet gemakkelijk te handhaven |
| Parylene Hars | -Ultradunne en uniforme coating -Stressvrij en hoeft niet uitgehard te worden - Bestand tegen corrosie door basen, zuren en organische oplosmiddelen -Biocompatibiliteit kan worden gebruikt in medische velden | -Hoge kosten - Moeilijk te repareren en te herwerken, waarvoor speciaal materieel nodig is - CVD-apparatuur nodig |
Hoe kiest u de juiste conforme coating voor uw PCB?
Nu we de eigenschappen van verschillende PCB-conforme coatings begrijpen, welke factoren moeten we dan overwegen om de meest geschikte coating voor uw project te kiezen? Hieronder hebben we enkele belangrijke overwegingen op een rijtje gezet:
Werkomgeving
- Temperatuurbereik – Houd rekening met de maximale en minimale bedrijfstemperatuur van de PCB. Acrylhars is bestand tegen -60 tot 130 °C, wat geschikt is voor de meeste gangbare producten. Wilt u een groter temperatuurbereik, kies dan siliconenhars die bestand is tegen -100 tot 200 °C.
- Vochtigheid – Als vochtbestendigheid van cruciaal belang is, bieden paryleen en sommige urethanen de beste bescherming tegen de doorlating en absorptie van waterdamp.
- Chemisch – Voor corrosieve chemische omgevingen hebben paryleen en urethaan over het algemeen de beste chemische barrière-eigenschappen.
elektrische eigenschappen
- Diëlektrische sterkte – Deze moet hoger zijn dan de maximale spanning die de PCB-sporen kunnen dragen. Paryleen en siliconen hebben een hoge diëlektrische sterkte.
- Isolatieweerstand – Een hogere megohmwaarde duidt op een betere elektrische isolatie, wat belangrijk is om lekstromen te voorkomen.
- Thermische geleidbaarheid – Dit verwijst naar het vermogen om warmte af te voeren, wat cruciaal is voor vermogenselektronica. Een siliconenconforme coating zou een goede optie kunnen zijn.
Mechanische eigenschappen
- Hardheid – Hardere coatings zoals epoxy en sommige polyurethaansoorten zorgen voor een grotere slijtvastheid.
- Flexibiliteit – Siliconen- en paryleencoatings zorgen voor flexibiliteit, wat belangrijk is voor dynamische flexibele circuits.
- Hechting – Deze eigenschap bepaalt hoe goed een coating hecht aan de PCB-substraat:.
Kosten Overweging
De kosten spelen een rol en moeten ook worden afgewogen tegen de specifieke toepassingsvereisten, zoals omgevingsomstandigheden, temperatuurbereik en het benodigde beschermingsniveau. De acrylische conforme coating biedt een budgetvriendelijke optie, maar biedt slechts algemene bescherming. Voor veeleisende toepassingen en zwaardere omstandigheden moeten duurdere opties zoals siliconen-, epoxy-, polyurethaan- en paryleencoatings worden gekozen.
Toepassingen van conforme coating in PCB's
In dit onderdeel beschrijven we een aantal typische toepassingen van conforme coating. De factoren die de prestaties van printplaten beïnvloeden, variëren per sector.
Consumentenelektronica – Consumentenelektronica, waaronder smartphones, huishoudelijke apparaten en tablets, heeft vooral te lijden onder blootstelling aan vocht en stof. Een beschermende coating op de printplaat kan de vocht- en stofbestendigheid verbeteren, wat de betrouwbaarheid verhoogt en de levensduur verlengt.
Automobielindustrie – Elektronische componenten in voertuigen zijn gevoelig voor schade door trillingen, stof, blootstelling aan chemicaliën en temperatuurschommelingen. Een beschermende coating beschermt ze en zorgt ervoor dat ze stabiel blijven functioneren, zelfs bij langdurige blootstelling aan zware omstandigheden.
Lucht- en ruimtevaart en defensie – Elektronische apparaten moeten, vanwege hun specifieke werkomgeving, aan hoge eisen voldoen en extreme omstandigheden kunnen weerstaan. PCB-coatings kunnen printplaten in satellieten, vliegtuigen en militaire uitrusting beschermen tegen extreme omgevingsomstandigheden (zoals luchtdruk op grote hoogte).
Scheepselektronica – Navigatiesystemen raken gemakkelijk beschadigd door zoutnevel en vochtigheid. Een beschermende coating biedt een barrière tegen vocht en corrosie.
Medische toepassingen – PCB-conforme coatings kunnen medische elektronica beschermen tegen externe chemische stoffen of agressieve omgevingen. Dit verhoogt de levensduur en betrouwbaarheid van medische apparaten, waaronder draagbare gezondheidsmonitoren en pacemakers.
Industriële besturing – Industriële elektronische apparatuur wordt blootgesteld aan chemicaliën, stof en extreme temperaturen. Conforme coatings kunnen de betrouwbaarheid ervan in zware omstandigheden verbeteren en storingen verminderen.
Conclusie
Het is vanzelfsprekend essentieel om veel factoren af te wegen bij de keuze van de juiste conformal coating. Elke coating heeft zijn eigen voordelen en beperkingen. Sommige coatings presteren goed in een vochtige omgeving, terwijl andere uitblinken bij hoge temperaturen. Er bestaat echter geen beste conformal coating, alleen de coating die het beste aansluit bij uw behoeften. Als u op zoek bent naar de juiste coating voor uw project, neem dan contact met ons op voor deskundig advies.
Veelgestelde vragen over conforme coating
Kan ik een conformal coating gebruiken voor waterdichting?
Conforme coating beschermt elektronica tegen vocht, maar is semi-permeabel en niet volledig waterdicht. Om volledig waterdicht te zijn (bijvoorbeeld voor buiten- of onderwatertoepassingen), is extra afdichting nodig.
Welke conformerende coating is het beste?
Er is geen beste soort, het hangt af van uw exacte behoeften. Acryl is goedkoop en kan worden gebruikt voor algemene elektronica. Siliconen worden gebruikt voor toepassingen bij hoge temperaturen en paryleen kan worden gebruikt voor medische implantaten. Industriële elektronica gebruikt vaak polyurethaan, dat slijtvastheid vereist.
Hoe lang duurt het uitharden van een conformal coating?
De uithardingstijd is afhankelijk van de uithardingsmethode. UV-uitharding is snel en meestal binnen enkele seconden voltooid. Warmte kan het uithardingsproces versnellen, terwijl drogen aan de lucht bij kamertemperatuur langer duurt.
Wat is het verschil tussen potting en conformal coating?
Potten is het volledig onderdompelen van componenten of PCB's in gelachtige substanties of vloeibare beschermingsmaterialen (zoals siliconen, polyurethaan en epoxy). De conforme coating is een dunne beschermlaag die objecten bedekt.
