1. Überlegen Sie zuerst sehr sorgfältig, in welcher Umgebung die Platine eingesetzt wird. Es ist einfach, ein Produkt übermäßig zu schützen, damit es auch die ungünstigsten Umgebungsbedingungen überlebt. „Schlechte Umgebungsbedingungen“ sind aber möglicherweise nur von kurzer Dauer, weshalb oft ein Vergussmaterial mit einer geringeren Leistungsfähigkeit im oberen Temperaturbereich ausreichend ist. Nehmen Sie zum Beispiel Temperaturextreme: Ihre Anwendung weist gelegentliche Temperaturspitzen von bis zu 180°C auf, weshalb angenommen wird, dass ein Spezialharz erforderlich ist. Diese Bedingungen halten jedoch oft nur kurz an. Auch ist die Platine unter „normalen“ Betriebsbedingungen häufig nur einer Höchsttemperatur von 120°C ausgesetzt, wodurch eine größere Auswahl an Materialien und Auftragungsarten zur Verfügung stehen.
Ebenso hängt die erforderliche chemische Beständigkeit des von Ihnen gewählten Harzes von der Dauer und/oder der Stärke der chemischen Kontamination ab. In Hinsicht auf den resultierenden Schaden macht es einen großen Unterschied, ob eine dünne Schicht einer verunreinigenden Chemikalie auf der Harzoberfläche vorhanden ist und innerhalb von fünf Minuten abgewischt wird. Oder ob 500 ml einer Chemikalie eine Stunde oder länger auf das Kunstharz einwirkt – ganz zu schweigen von vollständigem Eintauchen! Darüber hinaus ist die Menge der unterschiedlichen Chemikalien, der die Platine möglicherweise ausgesetzt wird, oft sehr eingeschränkt. Meistens wird in der Design-Phase ein zu großer Bereich aufgelistet, nur um auf der „sicheren Seite“ zu sein.
2. Umweltfaktoren, die einen Einfluss auf die Platine haben, sind Temperatur, chemischer Angriff, physische Stöße (Vibration) und thermischer Schock. Hier muss man festlegen, welcher Aspekt die größten Auswirkungen auf Ihre Platine haben wird. Entsprechend muss ein geeignetes Harz ausgewählt werden. Jede der drei wichtigsten Harzarten (Epoxid, Polyurethan und Silikon) hat individuelle Stärken und Schwachpunkte.
Silikone weisen den breitesten Betriebstemperaturbereich aller Harzsysteme auf und sind deshalb die bevorzugte Wahl für Anwendungen mit niedrigen und hohen Temperaturen sowie thermischen Schocks. Außerdem behalten sie in dem entsprechenden Temperaturbereich ihre Flexibilität und weisen im Laufe der Zeit kaum Verschlechterung auf. Ihr Nachteil ist jedoch, dass sie auf bestimmten Substraten kaum haften und dass sie eine viel schlechtere chemische Beständigkeit aufweisen als Epoxidharze.
Epoxidharze hingegen haben nicht nur eine exzellente chemische Beständigkeit, sondern auch eine gute Leistung in verschiedenen Temperaturen. Aufgrund ihrer steifen Beschaffenheit schützen sie allerings nicht so gut gegen Stöße. Polyurethanharze haben wiederum eine sehr gute Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Stöße, bieten jedoch eine schlechtere Temperaturleistung. Dementsprechend werden Polyurethane am besten in Anwendungen mit Betriebstemperaturen von -40 bis +120°C eingesetzt. Sie verfügen über eine ähnliche Flexibilität und sogar bessere Haftung auf vielen Substraten als Silikone und sind dabei kostengünstiger.
3. Wenn die bestückte Leiterplatte in einem Gehäuse eingebaut ist, in das ein Gießharz zum vollständigen Verguss gefüllt wird, ist auch das Gehäusematerial zu berücksichtigen. Kunststoffgehäuse sind meist aus Spritzguss gefertigt. Daher können Reste von Formtrennmitteln auf der Oberfläche vorhanden sein, die eine gute Haftung des Harzes verhindern. Einige Kunststoffe sind feuchtigkeitsempfindlich. Unter feuchten Bedingungen können dimensionale und andere physische Änderungen auftreten, die das Gehäuse, das Gießharz, die Leiterplatte und die Komponenten physischen Belastungen aussetzen. Bei Gehäusen aus Stahl, Aluminium oder anderen Metallen sind die Unterschiede des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Gehäuse und Kunstharz zu berücksichtigen, sowie die angewendete Oberflächenbehandlung, die ebenso Auswirkungen auf die Haftung des Harzes hat.
4. Je dicker die Harzschicht, desto höher der Schutzgrad. Wenn jedoch nicht alle Komponenten auf der Leiterplatte die gleiche Höhe aufweisen, gibt es Unterschiede bei der Dicke der Harzschicht und dem Schutzgrad für die einzelnen Komponenten. Ein gutes Leiterplattendesign sowie eine sorgfältige Komponentenauswahl kann dieses Problem weitestgehend beheben. Allerdings ist bei dem auf der gesamten Leiterplatte gebotene Schutzgrad von der dünnsten Kunstharzschicht auszugehen. Um Gewicht/Volumen zu minimieren, sind Ingenieure geneigt, die aufgetragene Menge zu reduzieren. Dennoch muss die erwartete Lebensdauer berücksichtigt werden, wobei dicke Schichten allgemein einen besseren Langzeitschutz bieten.
5. Nicht vergessen: bevor Sie an ein Umhüllen oder Vergießen denken, muss die Leiterplatte gründlich gereinigt werden. Oberflächenkontamination kann negative Auswirkungen auf den Schutzgrad haben, besonders auf die chemische Beständigkeit (da Chemikalien so leichter eindringen können). Darüber beeinträchtigen Verunreinigungen die Adhäsion und so Fähigkeit des Harzes, Stöße und thermische Schocks aufzufangen. Nach der Reinigung müssen alle Lösungsmittel- bzw. Reinigungslösungsreste entfernt und die Leiterplatte gründlich getrocknet werden, bevor Harz aufgetragen werden kann.
Bei Berücksichtigung dieser grundlegenden Designtipps, können Sie den gewünschten Schutzgrad und eine Lebensdauer erreichen, die zu langen und glücklichen Beziehungen mit Ihren Kunden führen! jke
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