Prüfung von Schutzlacken - Untersuchung und Methodik

Die Anforderungen an Schutzlacke können von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich sein. Die wichtigsten Eigenschaften, die ein Schutzlack erfüllen muss, sollten zuerst besprochen werden.

Der ideale Lack sollte eine Kombination bieten aus:

• Guten elektrischen Eigenschaften
• Geringer Feuchtigkeitsdurchlässigkeit
• Guten physikalischen Eigenschaften
• Exzellenter Haftung auf allen Leiterplattenmaterialien

Um sicherzustellen, dass der Lack die gewünschten Eigenschaften aufweist, muss eine Beschichtung unter angemessenen Testbedingungen verschiedenen Umwelteinflüssen ausgesetzt werden, um ihr Leistungsspektrum und ihre Leistungsgrenzen zu ermitteln.

Grundlegende Tests:

• Elektrische Leistung und beschleunigte Feuchtigkeitsprüfung.

Erweiterte Tests:

• Erschwerte Bedingungen, z. B. Salzsprühnebel, extreme Temperaturen oder schnelle Umweltveränderungen.

Electrolube testet alle seine Schutzlacke unter den in diesen Spezifikationen beschriebenen Testbedingungen. Aus diesem Grund erfüllen auch viele andere Beschichtungen aus dem Sortiment die Voraussetzungen dieser Normen. Vollumfängliche Informationen zu den Produkttestergebnissen finden Sie im Produktedatenblatt, abrufbar im Downloadbereich.

Leistungskriterien

Oberflächenwiderstand

Der elektrische Widerstand eines Isoliermaterials, der zwischen zwei Kontakten gemessen wird.

Wenn eine Leiterplatte beschichtet ist, muss sie eine elektrische Resistivität von 10¹⁰ Ohm aufweisen, bevor die Umweltprüfungen beginnen. Nach den Prüfungen darf dieser Wert nicht unter 10⁸ Ohm liegen.

Flexibilität

Ein Lack muss eine bestimmte Flexibilität aufweisen, um sicherzustellen, dass alle Bereiche der Leiterplatte ausreichend beschichtet werden, ohne dass beim Aushärten Risse oder Abplatzungen auftreten. So wird außerdem gewährleistet, dass die Leiterplatte bewegt und gehandhabt werden kann, ohne dass der Lack beschädigt wird, und dass eine entsprechende Flexibilität erreicht wird, damit die Leiterplatte sich ausdehnen und schrumpfen kann.

• Bei der Prüfung wird ein Kupferstreifen beschichtet und um einen Biegedorn mit 3 mm Durchmesser gebogen.

Der Lack darf keine Risse bilden oder sich vom Trägermaterial lösen.

Haftung

Ohne ausreichende Haftung an der Leiterplatte bietet der Lack keinen umfassenden Schutz. Die Gitterschnittprüfung ist eine einfache, aber effektive Art, die Haftung eines Schutzlacks an herkömmlichen Leiterplattenmaterialien zu testen.

• Mit einem Spezialwerkzeug werden senkrecht versetzt in beiden Richtungen Linien in den Lack geritzt, so dass ein Gittermuster entsteht. Anschließend wird ein Klebeband auf den Gitterschnittbereich geklebt und vorsichtig abgezogen.

Dann wird der Lack überprüft, um zu sehen, ob sich die entstandenen Quadrate vom Trägermaterial gelöst haben.

Umwelttests

Die Umwelttests sind von entscheidender Bedeutung, um festzustellen, dass das erforderliche Schutzniveau erreicht wird. Die finalen Einsatzbedingungen sollten nachgestellt oder beschleunigt nachempfunden werden – es ist jedoch darauf zu achten, dass die beschleunigten Tests wirklich für den Vergleich mit den späteren Nutzungsbedingungen geeignet sind:

• Luftfeuchtigkeits- und Salzsprühnebeltests
• Temperatur-Wechselbeanspruchung, Temperaturschock und Alterung
• Diese Parameter werden je nach Bedarf entweder einzeln oder in Kombination miteinander getestet

Umwelt-Wechselbeanspruchung

Basierend auf den UL746-Testmethoden kann auch das folgende Profil zur Umwelt-Wechselbeanspruchung verwendet werden:

• 24 Stunden in Wasser getaucht, gefolgt von
• 24 Stunden bei 105°C, gefolgt von
• 96 Stunden bei einer relativen Luftfeuchtigkeit (RH) von 90% und 35°C, gefolgt von
• 8 Stunden bei -70°C – Ende des Zyklus
• 3 Zyklen

Feuchtigkeitsprüfungen

Feuchtigkeit ist wahrscheinlich einer der offensichtlichsten Gründe für die Korrosion einer Leiterplatte, da Feuchtigkeit aus der Atmosphäre mit metallischen Bauteilen und Anschlüssen von Komponenten auf der Leiterplatte reagieren kann. Feuchtigkeitsprüfungen werden für Schutzlacke durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Widerstand gegenüber dieser Feuchtigkeit aufrecht erhalten bleibt.

Salznebelprüfungen

Salznebelprüfungen sind für alle Leiterplatten wichtig, die in einer Umgebung eingesetzt werden, in der Salz vorkommt. Ein offensichtliches Beispiel dafür ist eine Meeresumgebung, wie bei Schiffselektronik. Die Kombination aus Salz und Wasser ist eine hochkorrosive Kombination. Daher ist ein entsprechender Schutz unerlässlich.

Schadgasprüfung

Bei der Schadgasprüfung werden Leiterplatten gemäß BS EN 60068-2-60 – Methode 1 – einem Gasgemisch ausgesetzt, das Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid enthält.

Anhand des Oberflächenwiderstands (SIR) wurde die Leistung der einzelnen Beschichtungen in dieser Umgebung ermittelt:

Elektrische Prüfung

Die Beurteilung der elektrischen Eigenschaften ist für alle Schutzlacke von wesentlicher Bedeutung. Zu den typischen Testverfahren gehören:

• Durchschlagsfestigkeit
• Dielektrizitätskonstante
• Verlustfaktor
• Oberflächenwiderstand
• Vergleichszahl der Kriechwegbildung (Comparative Tracking Index / CTI)

Wasserbad

Das vollständige Eintauchen in Wasser ist ein sehr hartes Testverfahren für Schutzlacke. Die meisten Beschichtungen können dem Bad für einen kurzen Zeitraum standhalten. Zieht sich der Test jedoch über einen längeren Zeitraum hin, können sich eventuelle Probleme zeigen.

• Die beschichteten Platten wurden für sieben Tage eingetaucht. Anschließend wurden die Ergebnisse des Oberflächenwiderstands miteinander verglichen.
• Für ein dauerhaftes oder häufiges Eintauchen in Wasser empfehlen wir die Gießharze von Electrolube.

Lösungsmittelbeständigkeit

Während ihrer Lebensdauer kommt eine bestückte Leiterplatte in Kontakt mit einer Anzahl unterschiedlicher Lösungsmittel, in der Atmosphäre der Arbeitsumgebung oder in direkten Kontakt.

Die Lösungsmittelbeständigkeitstests können gemäß IEC 61086-2 durchgeführt werden. Die Leistungsfähigkeit der Beschichtung hängt größtenteils davon ab, welche Lösungsmittel beim Test verwendet werden.

Temperatur-Wechselbeanspruchung / Temperaturschock

Temperaturänderungen kommen in verschiedener Intensität aufgrund von Änderungen der Betriebs- oder Umgebungstemperatur in den meisten Elektronikanwendungen vor.

Wenn man zum Beispiel an ein Auto denkt, das im Winter angelassen wird, kann das stehende Auto in Europa bis zu -40°C kalt sein. Läuft der Motor, erhöht sich die Temperatur ziemlich schnell auf ungefähr 100°C (abhängig vom Fahrzeug). Diesen Prozess macht das Fahrzeug über seine Lebensdauer unter Umständen tausende mal durch. Daher ist es wichtig, die Produkte einer Temperatur-Wechselbeanspruchungsprüfung oder der extremeren Temperaturschockprüfung (sofortige rapide Änderung der Temperatur) zu unterziehen, um sicherzustellen, dass der Lack sein Schutzniveau beibehält.

Beispiel für eine Temperatur-Wechselbeanspruchungsprüfung:

Es wurde ein Temperaturwechselprofil gemäß IEC 60068-2-14 erstellt:

• -55°C bis +125°C, jeweils 25 Minuten bei jeder Temperatur
• Geschwindigkeit der Temperaturänderung: 12°C/min
• 20 Zyklen

Mit Schutzlack beschichtete Platten aus Zinn, Kupfer, Aluminium und FR4 wurden der Wechselbeanspruchung unterzogen und anschließend auf Haftfestigkeit (nach BS EN ISO 2409) und Biegsamkeit (3 mm-Biegedorn – IPCTM 650 2.4.5.1) getestet. Alle Schutzlacke von Electrolube haben diesen Test auf den oben genannten Trägermaterialien bestanden.

Beispiel für eine Temperaturschockprüfung:

Ein Temperaturschock ist einer Temperatur-Wechselbeanspruchung ähnlich, aber in einem viel kürzeren Zeitraum – Electrolube hat kürzlich ein neues Gerät für Temperaturschockprüfungen erworben. Bei den ersten Prüfungen, die wir durchgeführt haben, konnte eine Temperaturdifferenz von 190°C in unter einer Minute mit dieser Vorrichtung realisiert werden.

UV-Beständigkeit

Electrolube hat die Witterungsbeständigkeit verschiedener Schutzlacke getestet. Die Tests entsprachen ISO 4892, Teil 3, Zyklus 1: „Kunststoffe – Künstliches Bestrahlen oder Bewittern in Geräten“ und wurden mit einem „QUV SE Accelerated Weathering Tester“ für beschleunigte Bewitterung durchgeführt. Nach einer Beanspruchung von 1000 Stunden zeigten die Ergebnisse, dass die Acrylschutzlacke AFA, APL, HPA und TFA von Electrolube eine außergewöhnlich gute Beständigkeit gegen UV-Licht besitzen und ihre Klarheit während der gesamten Testdauer beibehalten haben.

Die Intensität der Belastung variiert je nach dem geografischen Standort, und deshalb ist es wichtig, für Ihre Region die richtige beschleunigte Beanspruchungszeit zu ermitteln. Dieser Test entspricht z. B. ungefähr einer Witterungsbeständigkeit von vier Jahren in einem typischen nordeuropäischen Klima.