Leiterplatten oder Platinen findet man in vielen elektrischen Geräten im Haushalt, in der Industrie, im Automobil- und Militärbereich. Bei solchen Anwendungsbereichen kann die elektrische Leistung nachlassen, wenn Luftfeuchtigkeit oder Staub eindringen. Unter Extrembedingungen können Leiterplatten korrodierenden Atmosphären oder aggressiven Chemikalien ausgesetzt sein. Um die Zuverlässigkeit dieser empfindlichen Geräte zu gewährleisten, schützt man die Leiterplatten. So lassen sich Leistungsverluste oder Totalausfälle vermeiden. Der Schutz kann durch einen Schutzlack oder Einschluss- und Vergussharze garantiert werden.
Erscheinungsbild, Dimensionen und Gewicht schon vor dem Ernstfall testen
Durch Einschluss einer kompletten Leiterplatte trennt das Harz die Einheit vollständig von langanhaltend aggressiven Chemikalien, aber auch von vibrierenden, thermischen oder physikalischen Schocks. Obwohl die Harzmenge bei jeder Anwendung unterschiedlich ist, bietet sie eine dauerhaftere Abschirmung als ein Schutzlack. Durch die Materialmenge, die eine Leiterplatte umgibt, bestehen Einschluss- und Vergussharze meistens aus 2-Komponenten-Systemen, die durch Vermischung ein festes, voll ausgehärtetes Material ohne Nebenprodukte bilden.
Auf Grund von anwendungsspezifischen Kriterien muss man die komplette Einheit in einer für den beabsichtigten Einsatz angemessenen Umgebung testen. Dabei kann es sich um die exakten Bedingungen handeln oder um einen sorgfältig geplanten Kurztest. Die Einschluss- oder Vergussharze können auch separat in verschiedenen Umgebungen getestet werden, um ihre Tauglichkeit festzustellen. Die Tests bestehen normalerweise aus einer ausgehärteten Masse mit festgelegten Dimensionen, die über eine festgelegte Zeitspanne kontrollierten Atmosphären ausgesetzt wird. Das Erscheinungsbild, die Dimensionen und das Gewicht des Harzes kann vor und nach dem Test gemessen werden. Zusätzlich kann vor- und nachher ein elektrischer Test stattfinden, der wiederum allgemein oder konkret auf die endgültige Anwendung zugeschnitten sein kann.
Schutzlacke eignen sich auch, um Leiterplatten bei einer Vielzahl von Anwendungen zu schützen und bieten selbst unter aggressiven Bedingungen Optimalleistungen. Es handelt sich um 1-Komponenten Materialien, normalerweise nur 25 bis 75 µm dünn. Sie passen sich den Leiterplattenkonturen an und bieten maximalen Schutz bei geringfügigen Gewichts- und Dimensionsveränderungen der Leiterplatte. Das ist möglicherweise der Hauptvorteil von Schutzlacken gegenüber Einschluss- und Vergussharzen. Es ist wichtig, die benötigten Eigenschaften des Schutzlacks zu ermitteln, um Informationen über die normalen Betriebsbedingungen und mögliche Ausschläge ausserhalb dieser Parameter zu liefern. Diese Informationen gewährleisten dann die Auswahl der korrekten Beschichtung oder Schutzmethode. Die häufigste Umgebung für den Test von Schutzlack ist die normale Aussenwelt. Dazu laufen zunächst Tests, um die elektrische und mechanische Leistung des ausgehärteten Schutzfilms auf den Trägermaterialien zu messen. Dann erfolgt eine Veränderung der Umweltbedingungen, um die Leistung des Schutzlacks unter härteren Bedingungen zu bewerten. Dabei kann es sich um Salzsprühnebel, hohe Luftfeuchtigkeit, hohe Temperaturen oder thermische Veränderungen handeln, entweder schrittweise oder etwa als plötzlicher Temperaturschock. Danach wird der Schutz erneut auf seine elektrischen und mechanischen Eigenschaften getestet, um die Eignung zu ermitteln.
Acryl-, VOC-freier oder DCA-Schutzlack? Oder Polyurethan- oder Epoxidverguss?
Es gibt viele Arten von Schutzlacken auf dem Markt und eine grosse Auswahl an Einschluss- und Vergussharzen. Jeder Typ bietet charakteristische Eigenschaften, die ihn für bestimmte Anwendungen tauglich machen. Zusätzlich können die erwähnten Tests zeigen, welches Material am besten geeignet ist. Unter normalen Umweltbedingungen reichen die meisten Lacke und Harze aus, und die Wahl wird von den Anwendungsprozessen des Materials abhängen. Für rauere Umgebungen kann die Auswahl detaillierter sein. So schützt z. B. Acrylschutzlack wie der IPC-CC-830B-zertifizierte TFA-Schutzlack von Electrolube zuverlässig vor Umwelteinflüssen und bietet darüber hinaus Durchsichtigkeit und erhöhte Stabilität durch verlängerte Bestrahlung mit UV-Licht. Acryllacke vernetzen sich jedoch nicht und bieten daher wenig Schutz gegen Chemikalien oder Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit. In diesem Fall wäre die Auswahl eines widerstandsfähigeren Schutzlacks wie z. B. der UL746-zertifizierte DCA-Schutzlack oder ein umweltfreundlicher VOC-freier Schutzlack (NVOC) von Electrolube die beste Option. Wenn in der Umgebung eine grössere mechanische Beanspruchung besteht oder das Gerät langfristig extremen Umweltbedingungen ausgesetzt ist, empfehlen sich Einschluss- und Vergussharze. Silikonharze sind sehr durchsichtig, es sind jedoch auch optisch klare Polyurethane wie z. B. UR5562 von Electrolube erhältlich. Polyurethan-Vergussmassen bieten eine hohe Flexibilität und verursachen wenig Beanspruchung auf empfindlichen Komponenten. Das ist besonders wichtig, wenn die Temperatur unter –30 °C sinken kann. Ausserdem sind Polyurethan-Vergussmassen wie z. B. UR5041 von Electrolube sehr gut für den marinen Einsatz geeignet, wenn das beschichtete Gerät in Salzwasser getaucht und betrieben wird. Bei Epoxid-Vergussmassen wie z. B. ER2188 von Electrolube handelt es sich um Vergussmassen für allgemeine Anwendungen, die einen kostengünstigen, hohen Schutz für die Leiterplatte bieten, u. a. auch Flammhemmung nach UR94 V-0. Zusätzlich bieten Epoxid-Vergussmasssen auch erhöhten Schutz in Umgebungen, in denen ein Eintauchen in aggressive Chemikalien stattfindet.
Fazit
Zusammengefasst bieten sowohl Schutzlacke als auch Einschluss- und Vergussharze eine grosse Auswahl an Lösungen, um Leiterplatten in verschiedenen Anwendungen zu schützen. Es gibt besondere Anwendungen, die für jede Technologie mehr Verwendung finden und die offensichtlichsten Eigenschaften, die in den führenden Entwicklungen heutzutage vorkommen: Schutz vor rauer Umgebung, leichtes Verarbeiten und Miniaturisierung von elektronischen Komponenten. Wenn Schutz vor extremen Umgebungen benötigt wird, bieten Einschluss- und Vergussharze Gewähr, dass das Gerät während seiner ganzen Verwendungsdauer geschützt ist. Die Anwendung bestimmt den Schutz – der Spezialist hilft bei der richtigen Auswahl.
Infoservice
Simpex Electronic AG
Binzackerstrasse 33, 8622 Wetzikon
Tel. 044 931 10 10, Fax 044 931 10 11
contact@simpex.ch, www.simpex.ch
