Elektronik darf nicht ausfallen, wird aber im Kfz von vielen Einflüssen angegriffen. Die letzte Barriere nach Einbauort und Gehäuse ist dann die passende Schutzlackierung der Elektronikschaltung. Eine mögliche Lösung ist die Anwendungen von Purocoat Elektronik-Schutzbeschichtungen im Kfz. Sie verspricht viele Unannehmlichkeiten während der Verarbeitung zu vermeiden und ist für hohe Stückzahlen geradezu ideal.
Ultradünne Fluorpolymer-PCBA-Beschichtungen in Automobil-Anwendungen mit Purocoat von Puretecs sind besonders gut geeignet, da Purocoat 17/02 hochtransparent ist, nicht im Sonnenlicht vergilbt, Farbe oder Abstrahlcharakteristik der LEDs nicht verändert, keine HF-Schaltungen bis in den hohen GHz Bereich hinein stört und dennoch kompliziert aufgebaute LP problemlos komplett beschichtet werden können. Bis 175°C einsatzfähig ist die Beschichtung beständig gegen alle an Bord befindlichen Flüssigkeiten und macht die Leiterplatte im Gehäuse sicherer vor Schwitzwasser und korrosiven Gasen.
Beschichtungsprozess
Empfohlen wird hier der Tauchprozess. Eintauchen der PCB senkrecht oder schräg in Gestelle, Körbe, Magazine. Komplett oder nur teilweise, um z. B. Stecker, Kabel, Anzeigen, Kühlkörper etc. nicht zu beschichten. Eine Tauchzeit von mind. 30 Sek. wird angestrebt.
Abtropfen nach dem Auftauchen in ausreichender Höhe über dem Bad, wenigstens 4 cm. Das Abtropfen erfolgt in Sekunden. Das vollständige Verdunsten des Lösemittels in der Schutzschicht dauert je nach der bestückten Bauteile zwischen 2 und 5 Minuten. Reine SMD-Bestückung trocknet sehr schnell ab. Spulen, Hohlkörper, Steckverbinder etc. benötigen länger.
Die austretenden, aus dem Bad aufsteigenden Lösemitteldämpfe sollten an Kühlschlangen im oberen Bereich der Trockenzone kondensieren können und über einen Wasserabscheider dem Bad wieder zugeführt werden. Dafür gibt es professionelle Anlagentechnik.
Schichtdickenkontrolle
Auf eine generelle Schichtdickenkontrolle kann im laufenden Prozess weitgehend verzichtet werden, wenn im Tauchverfahren beschichtet wird und sichergestellt ist, dass die Tauchbadkonzentration im Bereich von 1,8 bis 2,2 Prozent bleibt. Die abgeschiedene Schichtdicke beim freien Ablauf der Beschichtungsflüssigkeit nach dem Tauchen hängt direkt von dieser Feststoffkonzentration ab.
Prozesskontrolle
Durch die Entnahme der reinen Feststoffe als Film auf der PCB und der Rückführung des zurückgewonnenen Lösemittels sinkt die Feststoffkonzentration kontinuierlich. Unterhalb von 1,8 % Feststoffanteil sollte dem Bad wieder Feststoff zugesetzt werden. Das geschieht in Form von 10%igem Konzentrat, das noch homogen und flüssig genug für eine Nachdosierung ist. Die Nachdosierung erfolgt nach der Feststellung der verbliebenen Konzentration und der Füllmenge des Bades.
Die Konzentration sollte 2,2 % nicht übersteigen, um die für eine sichere Kontaktierung notwendige Schichtdicke so konstant wie möglich zu halten. Dies kann durch Undichtigkeiten der Anlagen oder durch händisch ausgeführte Beschichtungen im offenen Behälter passieren. Dann muss mit Verdünner der Feststoffanteil wieder gesenkt werden. Die Konzentration kann manuell mittels einer Präzisionswaage durch die Verdunstung einer Probemenge ermittelt werden. Für Purocoat 17/02 gibt es auch vollautomatische Mess- und Dosiersysteme.
Sicherheit
Purocoat Flüssigkeiten und die darin verwendeten Lösemittel bieten eine größere Sicherheitsspanne als alternative Lösungsmittel und erfordern im Standardeinsatz keine besonderen Schutzvorkehrungen. Sie sind nicht als KMR-Stoffe (Karzinogen, Mutagen, Reproduktionstoxisch) eingestuft. Der Geruch ist nicht störend, der Geschmack abstoßend, beim Verschlucken nicht giftig und chemisch nicht reaktiv.
Die zweite Verordnung zur Emissionsbegrenzung von leichtflüchtigen halogenierten organischen Verbindungen (2. BimSchV) regelt den Einsatz des Lösemittelverbrauchs des Hydrofluorethers im Purocoat 17/02. Beim Betrieb einer Beschichtungsanlage darf der Verlust von Hydroflourether 30 gr pro Stunde nicht überschreiten. Bei entsprechender Bauart und durch Einsatz von Kühlfallen zur Re-Kondensierung der Lösemitteldämpfe während des Trocknungsvorgangs in der Anlage ist das leicht zu erreichen. Professionelle Tauchanlagen sind damit ausgestattet und getestet. Eine Absaugung der freiwerdenden Lösemitteldämpfe in den Außenbereich ist nicht sinnvoll. Die Anlagen können jederzeit direkt in der Produktionslinie integriert werden und erfordern keine besonderen Räumlichkeiten.
Nachhaltigkeit
Basierend auf der eingesetzten Chemie von getrennten Hydrofluorethern und Fluorpolymeren haben Purocoat-Flüssigkeiten ein hervorragendes Umweltprofil. Sie haben ein Ozonabbaupotential (ODP) von Null, was bedeutet, dass sie keinen Einfluss auf das stratosphärische Ozon haben. Zudem haben sie auch ein niedriges GWP im Vergleich zu anderen Lösungsmitteln wie Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW). Das Umweltprofil von denen im Purocoat verwendeten Fluorpolymeren und Hydrofluorethern hat zu einer breiten Akzeptanz für den kommerziellen Einsatz bei Regulierungsbehörden weltweit.
In Europa sind sie nicht im Anhang I der F-Gase-Verordnung (EU 517/2014) aufgeführt, d. h. sie sind innerhalb der EU nicht eingeschränkt oder verboten.
Beschichtungsprozess für den Einsatz in der Automobilindustrie
Jeder zusätzliche Behandlungsprozess einer Leiterplatte gilt es zu vermeiden, da es Entwicklungsaufwand, Test, Zeit und Materialkosten bedeutet. Also ist es ein notwendiges Übel, wenn die fertige Baugruppe den Test an seinem endgültigen Einsatzort nicht besteht, einen Schutz per Beschichtung oder über das Gehäuse zu realisieren, sofern eine Umhausung überhaupt vorhanden ist.
Wählt man den Weg der Schutzbeschichtung, gilt es den Prozess so kostengünstig wie möglich zu gestalten. Das Zusammenspiel von Materialpreis, Anlageninvestition und Energie- sowie Arbeitskosten gilt es mit den Möglichkeiten der unterschiedlichen Schutzlacksysteme abzugleichen. Hier stellen wir das für die ultradünne Schutzbeschichtung mit dem Purocoat Produkt dar.
Die Fluorpolymerbeschichtung wurde aus der Notwendigkeit heraus entwickelt, sehr große Mengen an Leiterplatten effektiv und ohne großen Aufwand zu schützen. Es hat seinen Ursprung in der Telekommunikationsindustrie, deren Elektronikverteiler und Sendeanlagen letztendlich im Freien in einem nur regensicheren Gehäuse in allen Gegenden der Welt funktionssicher und langlebig arbeiten müssen. Frost, Betauung, Pilze, Hitze, Seeluft und Insekten dürfen der Baugruppe nichts anhaben. Purocoat 17/02 erfüllt dies in der Regel.
Sicher sind die Anforderungen im KFZ höher als in anderen Einsatzgebieten, aber im Grundsatz kann hier die Schutzbeschichtung gute Ergebnisse abliefern. Diese sind nicht nur von der Testschärfe, sondern auch von der Auswahl der Materialien auf der LP und deren Sauberkeit abhängig. Durch das Tauchverfahren wird ein sicheres Ergebnis erzielt, da es damit zu keiner Fehlbeschichtung kommen kann. Vorausgesetzt alle Bauteile vertragen das. So ist eine 100%ige Abdeckung aller Oberflächen gewährleistet. Besser als beim selektiven Verfahren. Außerdem können die Baugruppen dicht gepackt und in einem Batchprozess in wenigen Sekunden getaucht werden oder sie laufen einzeln, aber kontinuierlich durch das Bad. Die Trocknung erfolgt bestenfalls in der Anlage mit Rückgewinnung des Lösemittels. Ein Kostenvorteil, da dann überwiegend mit einem Konzentrat nachdosiert werden muss.
Die Schnelligkeit des Prozesses und die hohe Durchlaufrate sparen enorme Produktionszeiten. Dazu kommt die Möglichkeit, die Baugruppen nur einmal nach dem Beschichtungsvorgang zu testen. Kontakte im Nadelbettadapter sind möglich. Muss repariert werden, kann man sofort auslöten, reparieren und den Vorgang der Beschichtung wiederholen. Auch das spart Aufwand und Zeit. Die Tauchanlagen selbst sind einfach konstruiert, klein, benötigen wenig Energie und Wartung und sind ständig betriebsbereit durch die Stand-by-Funktion. Die Bedienung ist denkbar einfach und benötigt kein geschultes Fachpersonal.
Das fluorierte Material ist teurer in der Herstellung als andere Basismaterialien, aber man benötigt davon sehr wenig. Mit einem Kilogramm Beschichtungsflüssigkeit kann man theoretisch bis zu 23 m2 Fläche abdecken.
Die Kostenvorteile liegen somit auf der Hand:
- geringe Anlageninvestition
- hohe Anlagenverfügbarkeit
- geringer Prozessaufwand
- minimale Personalkosten
- kurze Behandlungszeiten
- geringste Materialverluste
Weitere Vorteile:
- sicher, da ungefährlich, nicht brennbar und nicht toxisch
- umweltfreundlich, da Ausstoß der VOC minimiert und das GWP gering ist.
Solche Punkte lassen sich nicht in Kosten fassen, sind aber letztendlich auch ein wichtiger Entscheidungsfaktor für die Auswahl eines Verfahrens. Alle diese Faktoren sollten dann in die Kostenberechnung mit einfließen.
Fazit / Ausblick
Mit der Purocoat Schutzbeschichtung können zwar viele, jedoch nicht alle Anforderungen im Kfz erfüllt werden. Das Gehäuse ist immer noch der beste Schutz für die Elektronikschaltung, aber nicht immer so sicher wie notwendig. Die Bestückungs- und Lackieranlagen für Schaltungen bevorzugen ein solch Verfahren gegenüber denen mit langen Prozesszeiten sowie oftmals giftigen Inhaltsstoffen und unterm Strich ein Gewinn für den Geldbeutel, wenn der Prozess zufriedenstellend läuft. Der immer größer werdende Anteil an Leiterplatten und die wachsenden Sicherheitsaufgaben sollten dazu führen, generell Schutzbeschichtungen durchzuführen mit einem Prozess, der diese hohen Stückzahlen wirtschaftlich behandeln lässt. Mit Purocoat existiert so ein Produkt, welches diese Herausforderungen annimmt.
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