Покрытие плат лаком после монтажа

Защищаем печатную плату

Радиоэлектронная аппаратура работает не всегда в комфортных условиях. Температура и влажность воздуха в зависимости от времени суток, времени года и месторасположения изменяются в широком диапазоне. Увеличение влажности воздуха, а в предельных случаях и конденсация влаги, приводят к ухудшению диэлектрических свойств изоляционных материалов и в первую очередь подложки печатных плат. Как правило, печатные платы подвержены влиянию окружающей среды (имеется в виду пыль, грязь, влага, микрофлора и многое другое). Кроме того, печатные проводники на наружных слоях оказываются просто без электрической изоляции, что может стать причиной различных отказов в работе аппаратуры. Все эти проблемы решаются при помощи защитных изоляционных покрытий. Нанесение дополнительного полимерного покрытия на печатный узел является одним из наиболее распространенных методов влагозащиты. В простейшем случае печатная плата после монтажа всех элементов и промывки покрывается лаком (одним или несколькими слоями). Лак наносится методами погружения, полива или распыления, и под ним оказываются не только все проводники, но и элементы. Многие специалисты понимают под словом «влагозащита» покрытие печатного узла лаком. Что же такое лак?

Битумные лаки для покрытия печатных плат

Для получения битумных лаков применяют битумы специальных марок с высокой температурой размягчения. С целью улучшения свойств лаков при их изготовлении к битумам добавляют различные смолы, масла. Битумные лаки при высыхании образуют черные пленки, обладающие водостойкостью и стойкостью к ряду химических реагентов, однако их антикоррозионные свойства в атмосферных условиях недостаточно высоки. Вместе с тем эти недостатки не помешали использованию битумных лаков в эпоху освоения космоса. Вплоть до начала девяностых годов они использовались предприятиями оборонной промышленности. Насегодняшний день наиболее широко битумные материалы применяются для временной защиты металла, так как они значительно дешевле других защитных материалов.

Алкидные лаки для покрытия печатных плат

Представляют собой растворы в органических растворителях синтетических алкидных (пентафталевых или глифталевых) смол. Пленки алкидных лаков твердые, прозрачные, слабо окрашенные; обладают хорошей адгезией к самым различным поверхностям, водостойки. В обиходе алкидные лаки часто называют масляными. Это неправильно, так как хотя при изготовлении алкидных смол применяются растительные масла, оказывающие значительное влияние на свойства конечного продукта, но по химическому составу и строению, а также посвойствам алкидные лаки отличаются от масляных. По свойствам алкидные лаки существенно превосходят масляные.

Полиуретановые и алкидноуретановые лаки для покрытия печатных плат

Особенностью пленок полиуретановых лаков являются их исключительно высокие механическая прочность и износостойкость. Применение этих лаков требует тщательного соблюдения требований, указанных в инструкциях. Полиуретановые лаки — довольно дорогостоящие материалы, но высокие эксплуатационные свойства и длительный срок службы изделий компенсируют их высокую стоимость.

Эпоксидные лаки для покрытия печатных плат

Эпоксидные лаки представляют собой растворы эпоксидных смол в органических растворителях. Обычно перед употреблением к ним добавляют отвердитель, количество которого зависит от типа смолы и отвердителя, условий отверждения и приводится в инструкциях по применению. Получаемые пленки обладают высокими водо- и щелочестойкостью, механической прочностью, адгезией к различным материалам, однако недостаточно атмосферостойки.

Силиконовые лаки для покрытия печатных плат

Органические лаки не могут работать при повышенных температурах, они разлагаются или становятся электропроводными. Справиться с этой задачей помогают силиконовые лаки, изготовленные на основе силиконовых смол. Они могут использоваться при рабочей температуре до 300 °С. Эти лаки находят применение для пропитки стеклянной оплетки проводов и кабелей, лакировки обмоток электрических машин постоянного ипеременного тока. Также они используются для теплоизоляции печатных плат, корпусов, кожухов, блоков обработки данных, в морском деле, в энергетике и тяжелой промышленности.

До недавнего времени для влагозащиты техники в России широко применялся эпоксидно-уретановый лак УР-231. Массовое практическое использование этого лака, по-видимому, объясняется тем, что по совокупности свойств он, вероятно, превосходит другие лаки аналогичного назначения, предлагаемые отечественными производителями. УР-231 — это двухкомпонентная система, состоящая из раствора алкидноэпоксидной смолы Э-30, изготовленной насмеси тунгового и льняного масел, и отвердителя (70% раствора уретана ДГУ в циклогексаноне). Однако общий фон портили жалобы производственников на «капризность» этого лака, выражающуюся в нестабильности свойств получаемых из него покрытий. Анализируя химический состав лака, можно предположить несколько возможных причин этого явления. Использование в рецептуре полуфабриката лака экзотического тунгового масла всилу объективных и субъективных причин постоянно провоцирует предприятие-изготовитель на уменьшение количества этого компонента, а в идеале на отказ от его использования. Технические характеристики лака, изготовленного только на основе льняного масла, значительно хуже. Кроме того, получить продукт со стабильными свойствами на основе исходных продуктов растительного происхождения, отличающихся нестабильным химическим составом, очень сложно. Также проблемы могут возникнуть из-за другой составляющей — уретана ДГУ. Это связано с ограниченным сроком и особыми условиями хранения, обусловленными его высокой чувствительностью к влаге воздуха и повышенной температуре. Кроме того, лак УР-231 по своему определению является полиуретановым лаком с ограниченной атмосферостойкостью.

В настоящее время на российском рынке представлены высококачественные специальные аэрозольные препараты различного назначения для производства, эксплуатации и сервисного обслуживания электронного оборудования. Это очистители, смазки, лаки и другие эффективные препараты, поставляемые целым рядом зарубежных фирм под торговыми марками: Cramolin, Contact Chemie, Chemtronic и др. Среди многообразия препаратов есть и лаки, предназначенные для влагозащиты печатных узлов. В нашем случае особое внимание следует уделить современному аналогу УР-231 — полиуретановому лаку URETHAN clear. Этот лак специально разработан для печатных плат, электронных компонентов и электротехники. Используется как прочное защитное покрытие в электродвигателях, трансформаторах, других приборах и компонентах. Лак URETHAN clear получил широкое признание среди ведущих зарубежных и российских производителей. Это однокомпонентный лак, полностью готовый к употреблению. Поставляется в аэрозольном (аэрозольный баллон) и жидком виде. Наносится методом окунания, полива, кистью, пневматическим распылением из аэрозольного баллона и через лакокрасочный пульверизатор. Не требует сушки в камере.

Простота и эффективность применения, сроки и условия хранения, а также стабильность свойств URETHAN clear существенно сокращает материальные, производственные издержки и временные затраты на технологические операции.

Более подробные сравнительные характеристики лаков УР-231 и URETHAN clear приведены в таблице.

На данном этапе развития электронной промышленности предприятия вынуждены проводить дополнительные мероприятия поповышению влагостойкости изготавливаемой аппаратуры. Здесь каждый придерживается своего пути: оставаться верным налаженной за долгие годы технологии производства, тем самым привычно бороться с неизлечимыми недостатками используемых материалов, либо внедрять в производство новые технологии и использовать передовые разработки в области электронной промышленности.

Источник

Использование лаков для защиты электроники.

В моей практике основное положение занимают два лака для покрытия печатных плат: Humiseal 1a33 и российский АК-113.

Между ними, на мой взгляд, разница лишь в том, что АК-113 после высыхания достаточно хрупкий. То есть низкая эластичность. Подвержен растрескиванию при динамических ударах. В остальном не плох.

Обсуждать цены нет никакого смысла, потому что у предприятий могут быть разные требования и возможности.

Второй же лак — Humiseal 1а33 гораздо эластичнее оппонента, но и существенно дороже.

Как применяются лаки?

Первая оговорка — наличие пузырьков воздуха в слое нанесенного лака считается браком. Устраняется дефект либо вакуумной камерой или камерой с меньшим, чем атмосферное, давлением. Либо нанесением лака методом погружения в достаточно жидкий лак с хорошей текучестью. Лак должен быть, как вода. Для каждого типа лаков есть свои растворители. Подробности о растворителях узнайте у производителя или поставщика своего лака.

Вторая оговорка — больше 2х слоев лака смысла наносить нет. Из-за большой толщины лак сильно теряет в прочности при быстрых переходах температур из отрицательной зоны в положительную. Даже самый качественный лак имеет коэффициент температурного расширения, что приводит к трещинам в слоях.

Третья оговорка — даже 1 правильный слой лака может дать трещинки при минус 65 С°. Поэтому если вы изготавливаете ответственную электронику, то необходимо провести испытания покрытия в термокамере.

Четвертая оговорка — лак не наносят на платы, которые не были отмыты в профеcсиональных системах с соответствующими отмывочными жидкостями. Это обусловлено тем, что остатки флюсов и другой химии на платах не позволят достичь хорошего уровня адгезии. Существуют наборы для проверки остатков флюсов после отмывки.

Безусловно вы можете нанести лак не смотря на эту оговорку, но тогда эту плату нельзя считать платой для ответственного применения.

Пятая оговорка — всегда используйте вытяжки. Не фильтры, а именно вытяжки.

Шестая оговорка — если ваша плата будет работать в зоне сильно отрицательных температур, то метод погружения(ниже) лучше не использовать, так как сжатие лака может сорвать места пайки. Ровно также в зонах высоких температур — лак может потечь и необходимо это учитывать. Возможно вместо лака применять другие изолирующие материалы.

Методы нанесения лаков.

Метод 1. Кисть. Самое низкое качество. Кисть — генератор пузырьков. Сложно залить лак под микросхемы. Задачу по защите выполняет при всех минусах.

Метод 2. Погружение платы в ёмкость с лаком на 1 минуту. Метод долгий, но относительно дешевый и очень качественный. За минуту жидкий лак проникает под компоненты и вытесняет воздух. Лаки в общей своей массе нейтральны к металлам и химии.

Метод 3. Нанесение в установках методом распыления. Способ очень быстрый. Равномерное и точное нанесение, но без проникновения под микросхемы или случайное. Используется в большинстве случаев.

Метод 4. Распыление лака через краскопульт или из покупного баллончика. Быстро и для маленьких партий.

Вроде всё, что хотел написать. Создавайте качественную электронику☺

Поставьте лайк статье, подпишитесь на канал и оставьте комментарий)

Источник

Способы нанесения влагозащитных покрытий на электронику

В этой статье расскажу о способах нанесения влагозащитных покрытий на печатные платы.

Влагозащита применяется для той электроники, которая будет работать на ответственных участках любой деятельности человека. Будь то авиастроение, военное дело или автомобилестроение. Если от электроники зависит безопасность, то её(электронику) максимально защищают от внешних факторов — вода, пыль, вибрация и так далее.

Влагозащита — по своей сути герметики или лаки, чаще всего применяются конечно же лаки, так как при массовом производстве лак наносить гораздо дешевле и быстрее. Герметиками в основном полностью заливают корпус с платой внутри, а лаком покрывают только печатную плату тонким слоем.

Существует несколько способов нанесения лака от примитивного до промышленного.

Способ 1. Он достаточно простой — баллон с лаком под давлением. Продаются во многих магазинах электронной направленности. Плата вывешивается на крючках и на неё распыляется ровным слоем лак из баллона с двух сторон. Дают высохнуть несколько часов и повторяют операцию.

Идеальным количеством слоев считается 2, но отталкиваться нужно от толщины слоя. То есть есть первый слой будет с палец толщиной, то такое покрытие треснет и толку от него не будет. Вообще чем толще слой лака, тем хуже он защищает. От тепла и холода происходит термическое расширение и сжатие слоя, что приводит к образованию трещин.

Я проводил эксперимент с лаком humiseal и при слое 2 мм и температуре — минус 60 градусов лак потрескался, тогда как тонкий слой лака никак не отреагировал на такой холод.

Способ 2. Погружение платы полностью в лак. При данном подходе необходимо учитывать вязкость лака, так как от этого зависит конечная толщина слоя на плате. Текучесть лака в ёмкости для погружения должна быть как у воды. Таким образом лак легче будет проникать под микросхемы и вытеснять из под них воздух. Пузырьки воздуха в лаке считается браком. У каждого типа лака есть свои растворители, помните пожалуйста об этом. Это же будет минимизировать подтёки на платах, оставляя им хороший вид. Сушатся платы вертикально в изолированных вытяжных шкафах.

Отвлечёмся немного. По статистике — половина зрителей моего канала на него не подписано, подпишитесь прямо сейчас!

Способ 3. Нанесение лака из краскопульта. Это ручная операция, похожая на распыление из баллончика, но при этом у вас постоянно одинаковое давление и пятно распыления. Этот способ подходит для конвеерного применения, где есть большой поток печатных плат. Но по честному я такой способ видел лишь однажды. Никто не хочет устраивать на своём производстве покрасочную камеру.

Способ 4. Более качественная замена способу 3 и заключается в отдельно стоящем станке, который селективно наносит лак в автоматическом режиме и только на те места на печатной плате, которые необходимо защитить. Установка по программе меняет углы нанесения лака в зависимости от компонентов, стоящих на плате. Если лак наносится строго вертикально или под одним углом, то стенки высоких компонентов или задняя их сторона остаются в тени и это решается автоматическим изменением углов распылителя. Гарантируется высокая точность нанесения. Конечно и стоимость такого оборудования выше, но и предназначено оно исключительно для потока.

Для более детального понимания посмотрите моё видео и подпишитесь на Youtube канал!

Поставьте лайк статье. Подпишитесь на Дзен канал , если до сих пор не подписаны!

Источник

Влагозащита печатных плат

В статье рассматриваются преимущества однокомпонентных высококачественных лаков, используемых в изделиях военного применения, в авиации, в промышленной электронике для повышения надежности влаго- и электрозащиты, по сравнению с традиционными двухкомпонентными лаками.

Технология нанесения влагозащитных покрытий в настоящее время наиболее оптимально обеспечивает надежность функционирования изделий в жестких климатических условиях и при воздействии иных агрессивных сред. Традиционно для влагозащиты печатных плат применяют лаки на основе уретановых, акриловых и эпоксидных смол. Лак — раствор, способный после испарения растворителя образовывать на поверхности прозрачное однородное покрытие, а формирование полимерной пленки на поверхности печатных плат происходит чаще всего в результате одновременно протекающих процессов испарения растворителя и реакции поликонденсации связующего. Лаковое покрытие работает как дополнительный диффузионный барьер на пути влаги к поверхности печатных плат, а эффективность этого барьера будет тем выше, чем ниже его диффузионная проницаемость. Кроме диффузионного барьера, полимерное покрытие выполняет также и не менее важную функцию защиты поверхности печатных плат от загрязнений и случайных замыканий проводников.

Для влагозащиты печатных плат наибольшее распространение на российских предприятиях получил эпоксидно-уретановый лак УР-231 ТУ6-21-14-90. В состоянии поставки это двухкомпонентная система, состоящая из раствора алкидно-эпоксидной смолы Э-3О, изготовленной на смеси тунгового и льняного масел, и отвердителя (70% раствора уретана ДГУ в циклогексаноне). Необходимо отметить, что отвердитель лака УР-231 — диэтиленгликольуретан ДГУ токсичен и обладает высокой реакционной способность изоцианатных групп. Применение ДГУ требует точного соблюдения условий хранения и применения — это нагрев, тщательное перемешивание и фильтрация, что является дополнительной операцией технологического процесса и поэтому не всегда выполняется исполнителями на производстве, а нарушение этих условий приводит к серьезному технологическому браку.

Проблемы с лаком УР-231 возникают как у производителя, так и у потребителя. Использование в рецептуре лака УР-231 экзотического тунгового масла в силу объективных и субъективных причин постоянно провоцирует предприятие-изготовитель на уменьшение количества этого компонента, а в идеале — на отказ от него. Технические характеристики лака УР-231, изготовленного только на основе льняного масла, значительно хуже. Кроме того, известно, что получить продукт со стабильными свойствами на основе исходных материалов растительного происхождения, отличающихся нестабильным химическим составом, тоже непросто.

В настоящее время для производства изделий военного назначения, в авиации, в промышленной электронике взамен традиционных не технологичных трудоемких двухкомпонентных лаков все чаще применяются однокомпонентные высококачественные лаки, которые защищают, изолируют и образуют прочную, надежную гибкую электроизоляционную пленку.

К примеру, уретановые лаки Urethane Clear (см. таблицу 1) и акриловые лаки Plastik разработаны для печатных плат, электронных компонентов и электротехники, отличаются атмосферостойкостью, стойкостью к воздействию растворителей, высокой водостойкостью, низкой газопроницаемостью и хорошими диэлектрическими характеристиками, обладают хорошей адгезией к поверхностям. Предохраняют поверхность печатных плат от температурных и механических воздействий.

Таблица 1. Сравнительная характеристика лаков

Защита приборов и других изделий из черных и цветных металлов, а также электроизоляция

Разработан специально для печатных плат. Электронных компонентов и электротехники. Защита и гидроизоляция печатных плат. Используется как прочное защитное покрытие в электродвигателях, трансформаторах, других приборах и компонентах

Источник