Wir stellen gründliche Untersuchungen an, aber eine detaillierte Auflistung unserer Ergebnisse würde den Rahmen dieser Kolumne sprengen. Einige der Ursachen für das Versagen von Schutzlacken treten jedoch häufiger auf und ich möchte ein paar dieser Probleme aufzeigen, Tipps dazu geben und den einen oder anderen Mythos entlarven. Genau wie in früheren Kolumnen von mir und meinen Kollegen werde ich sie in unserem gewohnten Frage-und-Antwort-Format präsentieren. Also…
Warum können Schutzlacke versagen? Schutzlacke können aus den unterschiedlichsten Gründen versagen – einige treten häufiger und andere weniger häufig auf. Im Folgenden sind fünf Hauptgründe für das Versagen aufgeführt, die im Großen und Ganzen auf eine schlechte Auswahl und/oder Auftragung oder ein grundlegendes Problem wie unzureichende Oberflächenvorbereitung bzw. chemische Aktivität unter dem Lack, die nichts mit der chemischen Zusammenstellung des Lackes zu tun hat, zurückzuführen sind:
1. Die Schutzlackzusammenstellung ist ganz einfach nicht „stark genug“ für die Anwendung. Dadurch ist beispielsweise das gebotene Isolationsniveau nicht ausreichend, wenn die Leiterplatte einer feuchten Umgebung ausgesetzt wird und Kondensation eintritt. Es gibt viele Produkte, die solchen Umgebungen standhalten und deshalb kann diese Art Problem einfach verhindert werden, indem von Anfang an das richtige Material gewählt wird.
2. Die Beschichtung konnte nicht ausreichend aushärten, wodurch die Schutzeigenschaften nicht vollständig ausgeprägt werden konnten. Ich kann nicht oft genug betonen, dass Auftragung und Aushärtung äußerst wichtige Vorgänge sind. Wenn Sie dieses Hauptelement korrekt durchführen, lösen Sie nicht nur dieses, sondern auch noch viele andere Probleme!
3. Schlechte Abdeckung oder zu dünne Schicht. Die Abdeckung scharfer Kanten ist mit vielen Schutzlacken so schwierig, dass die für den effektiven Schutz benötigte Dicke oft kaum hergestellt werden kann. Eine Kombination aus Materialauswahl und Auftragungstechnik/Verarbeitung kann dieses Problem verhindern. Auf die Schichtdicke komme ich später noch einmal zurück.
4. Es tritt eine unerwartete Interaktion mit einigen anderen Prozessmaterialien auf, die im Prozess der Fertigung der bestückten der Leiterplatte eingesetzt wurden. Flussmittelreste sind ein gutes Beispiel für dieses Problem. Bei einem „rückstandslosen“ Prozess kann dies z. B. dazu führen, dass die Aushärtung von einigen Schutzlacktypen gehemmt wird bzw. die Isolation des Systems noch weiter abnimmt, als wenn nur eines der Probleme vorhanden wäre. Dies kann Stromlecks und Kurzschlüsse verursachen.
5. Es gibt noch weitere Faktoren, die in Bezug auf Schutzlacke eine indirekte Rolle spielen. Außer wenn die Vorbereitung oder Reinigungsmethoden der Untergründe überaus gründlich durchgeführt wurden, können korrosive Rückstände die Leiterbahnen der Leiterplatte miteinander verbinden und im Laufe der Zeit zu Ausfällen führen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Schutzlack solche Ausfälle zwar um mehrere Jahre verzögern kann, aber früher oder später tritt er doch ein.
Was sind die besten Tipps, um ein Versagen des Schutzlacks zu verhindern? Wie oben bereits erwähnt: wählen Sie das richtige Material für den erforderlichen Schutz, und sorgen Sie für die korrekte Auftragung und Aushärtung. Prüfen Sie es auf Interaktionen mit anderen Prozesschemikalien und reinigen Sie die Baugruppe vor der Beschichtung gründlich.
Gilt dann bei der Auftragung: je mehr desto besser? Das kommt darauf an. Bis zu einem bestimmten Punkt ist „dicker“ auch „besser“. Aber dann wird die Beschichtung zu dick und bildet entweder Risse oder erzeugt sogar Risse in den beschichteten Komponenten – beispielsweise bei Temperaturwechseln oder thermischer Wechselbeanspruchung. Abhängig von der Art des verwendeten Beschichtungsmaterials können Einschlüsse von Lösungsmittel (d. h. Lösungsmittel, das vor dem Aushärten nicht mehr aus dem aufgetragenen Beschichtungsmaterial entweichen konnte) ein Problem bereiten und zu schlechten Eigenschaften oder der Bildung von Bläschen führen – beides hat negative Auswirkungen auf den Schutz.
Darüber hinaus wird das Beschichtungsmaterial bei zu dickem Auftrag eigentlich verschwendet, wodurch die Kosten und – was bei bestimmten Anwendungen ausschlaggebend ist – das Gewicht steigen. Außerdem kann ein eingeschränktes thermisches Management Probleme verursachen, da die Ableitung von Wärme von den dick beschichteten Komponenten erschwert werden kann.
Man sollte immer daran denken, dass die Wirkung des Schutzlacks ab einer bestimmten Dicke – der genaue Wert unterscheidet sich von Material zu Material – wieder abnimmt. Lassen Sie sich hierzu durch einen anerkannten Lieferanten beraten: diese haben hart gearbeitet, um die optimale Beschichtungsdicke für ihre Produkte in allen möglichen Betriebsumgebungen zu optimieren.
Wie wichtig ist die Auftragungsmethode für die Zuverlässigkeit der Beschichtungen? Gute Frage! Es ist vielleicht sogar der allerwichtigste Faktor für den Erfolg. Oft kann ein gut aufgetragenes aber schlechtes Material genauso gut oder sogar besser sein, als ein Material mit tollen Eigenschaften, das schlecht aufgetragen ist. Letztendlich geht es bei dem Schutzlack darum, dass die scharfen Kanten und metallischen Oberflächen ausreichend abgedeckt werden, ohne dass das Material an den anderen Stellen zu dick aufgetragen wird. Natürlich sind einige Materialien „leichter“ aufzutragen als andere, sodass dieser Vorgang so einfach und „idiotensicher“ wie möglich wird. Aber am Ende zählt für die Leistung von flüssig aufgetragenen Lacken nur, wie gut sie aufgetragen wurden.
Macht das Design einiger Leiterplatten ein Beschichten „unmöglich“? Nichts ist unmöglich! (Wenn Sie genug Zeit und Geld haben). Aber das Design ist natürlich ausschlaggebend bei der Entscheidung für eine bestimmte Auftragungsmethode und dadurch für die Taktzeiten und die zusammenhängenden Kosten. Einfache Dinge, wie die Anordnung aller Anschlüsse oder anderen Bereiche, die nicht beschichtet werden sollen, an der gleichen Kante der Baugruppe können bei der Beschichtung selber, den Kosten dafür und natürlich auch der Zuverlässigkeit der Baugruppe einen riesigen Unterschied machen.
Ich hoffe, dass ich mit diesen Tipps einen guten Anfang für die neue Reihe mit Ratschlägen zu Schutzlacken machen konnte. In meiner nächsten Kolumne werde ich mich dann genauer mit einem anderen Bereich der Schutzlacke beschäftigen.
Falls Sie in der Zwischenzeit noch Fragen haben sollten, schicken Sie sie bitte an info@electrolube.com.
Foto: ElectrolubeDer Autor Phil Kinner ist Global Business/Technical Director bei Electrolube.
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