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Schutzlacke oder Vergussmassen – Welche Methode wähle ich zum Schutz elektronischer Geräte?

EN FR Schlagwörter: Schutzlacke, Kunstharze

Die Elektronikindustrie ist die zurzeit am schnellsten expandierende Industrie und die neuen Anwendungsmöglichkeiten scheinen grenzenlos zu sein. Leiterplatten oder Platinen werden in vielen Geräten im Haushalt, in der Industrie, im Automobil- und Militärbereich eingesetzt, um nur einige Beispiele zu nennen. Bei solchen Anwendungsbereichen kann die elektrische Leistung nachlassen, wenn Luftfeuchtigkeit absorbiert oder Staub durch elektrostatische Aufladung angezogen wird. Unter Extrembedingungen können Leiterplatten korrodierenden Atmosphären oder aggressiven Chemikalien ausgesetzt sein. Um die Zuverlässigkeit dieser empfindlichen Geräte zu gewährleisten müssen die Leiterplatten geschützt werden. So kann eine reduzierte Leistung oder, im schlimmsten Fall, ein vollständiger Ausfall des Gerätes vermieden werden. Dieser Schutz kann durch einen Schutzlack oder Einschluss- und Vergussharze geboten werden.

Einschluss- und Vergussharze bieten ein Höchstmaß an Schutz für Leiterplatten. Durch Einschluss einer kompletten Leiterplatte bietet das Harz eine vollständige Isolierung der Einheit und verbindet dabei gute elektrische Eigenschaften mit ausgezeichnetem mechanischem Schutz. Mechanischen Schutz kann man auf verschiedene Arten erreichen. Ein überlegener Schutz besteht bei Anwendungen, bei denen die Geräte langanhaltend aggressiven Chemikalien ausgesetzt sind oder eingetaucht werden. Das gilt auch für solche, die beispielsweise vibrierenden, thermischen oder physikalischen Schocks ausgesetzt sind. Das erhöhte Schutzniveau wird durch die Vergussharzmenge erreicht, die die Einheit umschließt. Obwohl die Vergussharzmenge bei jeder Anwendung unterschiedlich ist, bietet sie jedoch 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 Anwendungsabweichungen ist es essentiell, dass die komplette Einheit in einer für den beabsichtigten Einsatz angemessenen Umgebung getestet wird. 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 Anforderungen oder Einsatztauglichkeit festzustellen. Diese 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, um Veränderungen festzustellen. Zusätzlich kann vor und nach der Testphase ein elektrischer Test durchgeführt werden, der wiederum allgemein oder konkret auf die endgültige Anwendung zugeschnitten sein kann.

Schutzlacke können auch eingesetzt werden, um Leiterplatten bei einer Vielzahl von Anwendungen zu schützen und bieten selbst unter aggressiven Bedingungen Optimalleistungen. Es handelt sich um 1-Komponenten Materialien, die als dünner Film aufgetragen werden, normalerweise mit einer Dicke von 25-75 µm. 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. Da Schutzlacke nur als dünner Film aufgetragen werden, sind die Anforderungen in der Anwendung bei jeder Endnutzung ähnlich. 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.

DCA with PCB

Die häufigste Umgebung, in der ein Schutzlack getestet werden kann, sind die üblichen Umweltbedingungen. Es werden zunächst erste Tests durchgeführt, um die elektrische und mechanische Leistung des ausgehärteten Schutzfilms auf den Trägermaterialien zu messen. Dies geschieht durch Standardtestmethoden. Dann kann eine Veränderung der Umweltbedingungen erfolgen, um die Leistung des Schutzlacks unter härteren Bedingungen zu bewerten. Bei solchen veränderten Bedingungen kann es sich um Salzsprühnebel, hohe Luftfeuchtigkeit, hohe Temperaturen oder thermische Veränderungen handeln, entweder als schrittweiser Anstieg oder Fall der Temperatur oder als plötzlicher thermischer Schock. Nachdem der Schutzlack solchen Umweltbedingungen ausgesetzt war, kann er erneut auf seine elektrischen und mechanischen Eigenschaften getestet werden, um die Eignung für verschiedene Anwendungen zu ermitteln.

Es gibt viele Arten von Schutzlacken auf dem Markt und eine größere Auswahl an Einschluss- und Vergussharzen. Jeder Typ bietet gewisse charakteristische Eigenschaften, die ihn für bestimmte Anwendungen tauglich machen und zusätzlich können die oben erwähnten Tests helfen, herauszufinden, welches Material am besten geeignet ist. Unter normalen Umweltbedingungen werden die meisten Schutzlacke sowie Einschluss- und Vergussharze den notwendigen Schutz bieten und die Wahl wird von den Anwendungsprozessen des Materials abhängen. Für rauere Umgebungen kann die Auswahl jedoch detaillierter sein. So bieten z.B. Acrylschutzlacke wie der IPC-CC-830B-zertifizierte TFA-Schutzlack von Electrolube Ltd. guten Schutz vor Umwelteinflüssen mit überragender Durchsichtigkeit und Stabilität durch verlängerte Bestrahlung mit UV-Licht. Acryllacke vernetzen sich jedoch nicht und bieten daher nicht den benötigten Schutz gegen Chemikalien oder Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, wo eine langanhaltende Kondensierung oder ein periodisches Eintauchen in Wasser möglich ist. 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 Ltd. die beste Option.

ER2220 Potting Resin

Wenn in der Umgebung eine größere mechanische Beanspruchung besteht oder das Gerät langfristig extremen Umweltbedingungen ausgesetzt ist, bieten Einschluss- und Vergussharze erhöhten Schutz und sichern so eine optimale Leistung. Silikonharze bieten eine gute Durchsichtigkeit auf einer Vielzahl verschiedener Produkte verglichen mit Epoxid- und Polyurethansystemen. Es sind jedoch auch optisch klare Polyurethane wie z.B. UR5562 von Electrolube Ltd. erhältlich. Polyurethan-Vergussmassen bieten eine höhere Flexibilität als epoxidbasierte Systeme und verursachen daher weniger Beanspruchung auf empfindlichen Komponenten. Das ist besonders in einer Umgebung wichtig, in der die Temperatur bis unter -30°C sinken kann. Außerdem sind Polyurethan-Vergussmassen wie z.B. UR5041 von Electrolube Ltd. sehr gut für den marinen Einsatz geeignet, wenn das beschichtete Gerät in Salzwasser getaucht und dort betrieben wird. Bei Epoxid-Vergussmassen wie z.B. ER2188 von Electrolube Ltd. 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.

Zusammengefasst bieten sowohl Schutzlacke als auch Einschluss- und Vergussharze eine vollständige Auswahl an Lösungen, um Leiterplatten in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen zu schützen. Es gibt natürlich besondere Anwendungen, die für jede spezifische 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 die Gewährleistung, dass das Gerät während seiner ganzen Verwendungsdauer vollkommen geschützt ist. Voraussetzung dafür ist die Auswahl und Freigabe des richtigen Vergussharzes für die endgültige Anwendung. Bei einer einfacheren und schnelleren Verarbeitung sind Schutzlacke jedoch vorteilhafter. Ein Großteil der Schutzlacke besteht aus 1-Komponenten-Systemen, die modifiziert werden können, um mit minimalem Prozessaufwand schnell aushärten zu können. Außerdem bieten sie bei einer dünnen Beschichtung ein hohes Schutzniveau und unterstützen so die Miniaturisierung von Elektronikomponenten und die Zuverlässigkeit von tragbaren Geräten. Für jeden Anspruch kann Electrolube Ltd. mit Stolz seinen ausgezeichneten technischen Support für seine breite Produktpalette anbieten und viele Lösungen für eine umfangreiche Bandbreite an Bedingungen und Prozessen weltweit bieten.

Jade Bridges
European Technical Support Specialist