O Wodoodporne PCB, Większość ludzi wymaga, aby elektronika funkcjonowała w wilgotnych i mokrych warunkach. związku z tym muszą one być zabezpieczone przed wilgocią i korozją. W związku z tym, pierwszym krokiem jest zapewnienie, że rdzeń ich obwodów jest wodoodporny. tej sytuacji z pomocą przychodzi wodoodporna płytka PCB. W poniższym przewodniku przeanalizujemy czym one są, jakie jest ich znaczenie, jakie są ich zastosowania i jak producenci je produkują.
Co to jest wodoodporna płytka PCB?
Zielona płytka drukowana.
Wodoodporna płytka drukowana to specjalna płytka PCB (lub PCBA), której funkcjonalność nie jest ograniczana przez ciecze. Zasadniczo oferują one pełną ochronę przed wnikaniem wody. Tego typu płytki mają zwykle stopień ochrony IP68+. W ten sposób często zapewniają dalszą ochronę przed pyłem i innymi zanieczyszczeniami. Prawdę mówiąc, większość komercyjnych PCB ma wodoodporne podłoże. Komponenty PCB są często narażone na działanie cieczy. W przeciwieństwie do tego, cała struktura wodoodpornej płytki PCB jest odporna na działanie cieczy.
Korzyści wynikające z zastosowania wodoodpornych płytek PCB
Tylna strona zielonej płytki PCB
Źródło: Piqsels
Niektóre z najważniejszych zalet wodoodpornych PCB to:
Wysoka trwałość: Wodoodporne PCB mogą tolerować nadmierne ilości wody i kurzu. Posiadają ochronę przed utlenianiem i korozją.
Bardziej wszechstronny zakres zastosowań: Na przykład aplikacje przenośne, takie jak telefon komórkowy lub smartfon w trudniejszych warunkach pogodowych.
Dłuższa żywotność: Ze względu na bardziej rygorystyczne kontrole jakości i wodoszczelność, te typy PCB mają tendencję do dłuższej żywotności niż standardowe PCB.
Doskonała funkcjonalność: Wodoodporne płytki PCB są zazwyczaj płytkami o wysokiej precyzji i wysokim współczynniku przenoszenia. Muszą więc mieć stałą funkcjonalność niezależnie od warunków pogodowych. Ponownie, wymagają one dodatkowych testów, aby zapewnić ich jakość i funkcjonalność.
Ograniczenia wodoodpornych płytek PCB
Płytka PCB z różnymi komponentami elektronicznymi
Niektóre istotne ograniczenia wodoodpornych płytek PCB obejmują:
Są droższe w produkcji i zakupie.
Wodoodporne PCB wymagają więcej czasu na produkcję. Ten czynnik wynika głównie z zastosowania powłok konformalnych i żywicznych. Dodatkowo, wymagają one rygorystycznych testów.
Metody zabezpieczania wodoodpornych płytek PCB
Inżynier elektronik projektujący koncepcję na laptopie z obrazem płytki drukowanej za nim
Istnieje wiele sposobów na impregnację płytek PCB. W tym rozdziale poznamy kilka najpopularniejszych z nich oraz podkreślimy ich zalety i wady.
Wodoszczelność strukturalna
Obudowa PCB
Należy zauważyć, że ta metoda nie obejmuje nakładania materiałów powłokowych lub substancji chemicznych na płytę PCB. Zamiast tego, wymaga otoczenia płytki drukowanej w wodoodpornej obudowie. Możesz również odnieść się do tej metody jako uszczelnienie lub ekranowanie. Ta metoda może być preferowana przez większość firm i inżynierów, ponieważ jest to mniej inwazyjna metoda hydroizolacji. Dodatkowo, większość ludzi uważa ją za bezpieczniejszą, ponieważ istnieje niewielkie ryzyko uszkodzenia płytki drukowanej podczas procesu hydroizolacji.
Plusy
Zapewnienie PCB odpowiedniej hydroizolacji
Łatwa do wykonania
Niewielkie ryzyko uszkodzenia płytki PCB
Wady
Drogie
Może nie zawsze być skuteczny w przypadku ciśnienia lub wilgotności
Zamknij się
Ogólnie rzecz biorąc, wypełnienie obejmuje zastosowanie warstwy ochronnej do płytki drukowanej przez zanurzenie jej w wodoodpornym związku Jednak używamy uszczelnień wodoodpornych, ale używamy także uszczelnień w wysokociśnieniowych projektach PCB Jednak odnosi się do otoczenia głównego ciała PCB żywicą opakowaną (zwaną również związkiem napełniającym) Możemy również ograniczyć pakiet do pojedynczych komponentów W przeciwieństwie do wodoodporności konstrukcji, wypełnienie jest bardziej inwazyjne, ponieważ dodaje się dodatkową warstwę na płycie drukowanej W związku z tym może to zakłócać funkcjonalność płyty drukowanej lub uszkodzić jej integralność konstrukcyjną
Zgadzam się
Silna ochrona przed wilgotnością
Doskonała ochrona pogody
Zapewnia ochronę przed pyłem, solą i zanieczyszczeniem ponad średnią
zapewnia odporność na wstrząsy
Biuro Oszustw
drogie rzeczy
Wymagają znakomitych umiejętności i uwagi na szczegóły
To utrudnia naprawę PCB
Wykończenie powierzchni (wykończenie trójwymiarowe)
To najlepsze rozwiązanie dla tych, którzy próbują zrobić coś wodoodpornego Obejmuje to malowanie pędzlem oleju ochronnego zwanego trzema lakierami To najtańsza metoda wodoodporności PCB
Chociaż trzy antyaliasingi nie chronią PCB przed wilgotnością, skutecznie chronią przed przepełnieniem, lekkim wilgotnością i wilgotnością atmosferyczną Jeśli jednak całkowicie zanurzymy płytkę drukowaną w wodzie przez długi czas, nie będzie działać
Zgadzam się
Wysoki stosunek ceny do wydajności
Możesz malować w domu
Łatwe w użyciu
Biuro Oszustw
zapewnia najmniejszą ochronę wodoodporną
Nieprzyjazne dla środowiska
Warstwa wykończeniowa
Możemy użyć niektórych wykończeń bez powietrza
Powłoka zabezpieczająca obejmuje rozpylanie PCB środkiem ochronnym przed wodą Używamy tych samych związków (żywicy epoksydowej, silikonu, poliuretanu itp.) ) W wypełnieniu, które używamy do wykończenia Wypełnienie obejmuje zanurzenie płytki drukowanej w mieszaninie wypełniającej, a wykończenie zabezpieczające wymaga rozpylania pęcherza Można użyć jednego z trzech sposobów
Ręcznie przesuń się Obejmuje to malowanie wykończenia za pomocą pistoletu odręcznego lub puszki aerozolowej Ręcznie nie można zapewnić równomiernej warstwy Może być bardziej odpowiednie do zrobienia samodzielnie, ale nie do produkcji wielkich rekwizytów
Automatyzacja przestrzeni dystrybucyjnej Obejmuje to wykończenie za pomocą programowalnych maszyn Maszyna lub operator umieszcza płytkę drukowaną na przenośniku taśmowym, który powoduje, że płytka drukowana przechodzi przez wiele dysz Ten proces zapewnia bardziej spójne opryskiwanie niż sztuczne opryskiwanie Dlatego lepiej nadaje się do prowadzenia dużych produkcji
Wykończenie selektywne Jest to rodzaj automatycznego rozpylania, który spryskuje powłokę zabezpieczającą tylko do określonych części płyty drukowanej Ponadto urządzenie może mieć wbudowane oświetlenie UV, które po zastosowaniu dyszy suszy i utwardza warstwę
Metoda utwardzania farby zabezpieczającej
Testowanie przygotowań opartych na PCB w otwartych polach testowych temperatury i klimatu
Stosowanie nierozpuszczalnikowej powłoki UV obejmuje zastosowanie specjalnej powłoki zabezpieczającej, która szybko utwardza się pod światłem UV Większość firm bardziej ją lubi, ponieważ produkują szybko Należy jednak zauważyć, że wykończenie ultrafioletowe jest trudne do usunięcia, naprawienia i powrotu do pracy Ręcznie trudno je zastosować Jednak często zapewniają dobrą odporność cieplną i odporność na chłodzenie Poza tym są przyjazne dla środowiska Jednak powłoki UV zazwyczaj wymagają drugiego utwardzania, na przykład ogrzewania
Ogień przeciwko niemu Niektóre powłoki konforemne możemy utwardzać poprzez zastosowanie ciepła.
Utwardzanie oksydacyjne: Niektóre powłoki konformalne pozwalają nam na utwardzenie ich przy użyciu tlenu atmosferycznego. Oznacza to, że możemy pozwolić warstwie utwardzić się samodzielnie lub umieścić ją w komorze bogatej w tlen w większości przypadków. Większość powłok utwardzanych oksydacyjnie to powłoki rozpuszczalnikowe. W związku z tym proces suszenia następuje przed procesem utwardzania.
Utwardzanie katalityczne: W tym procesie dodajemy do powłoki konformalnej związek chemiczny. Proces ten wywołuje reakcję chemiczną w początkowej mieszaninie, powodując jej utwardzenie i utwardzenie. Po zainicjowaniu tego procesu nie możemy go zatrzymać.
System podwójnego utwardzania: System podwójnego utwardzania obejmuje dwie (lub więcej) metody utwardzania. Na przykład, możemy zastosować światło UV i ogrzewanie do powłoki konforemnej.
Utwardzanie kondensacyjne: Podobnie jak w przypadku utwardzania oksydacyjnego, możemy utwardzać powłoki konformalne poprzez wprowadzenie wilgoci. Jak szybko związek utwardza się zależy od ilości wilgoci w otoczeniu.
Zalety:
Dostępnych jest wiele związków konformalnych
Łatwa aplikacja (w zależności od metody)
Odpowiednia ochrona przed chemikaliami, brudem i wysoką temperaturą
Wady:
Nieefektywna w przypadku znacznych ilości wilgoci
Materiały i środki do impregnacji PCB
Roztwór żywicy epoksydowej
Źródło: Wikimedia commons
W tej części przewodnika poznamy typowe związki i materiały do impregnacji PCBA.
Rodzaje mas zalewowych
Epoxy
Dwie ręce łączące epoksyd w celu stworzenia kleju
Mimo, że używamy epoksydów do uszczelniania, możemy połączyć je z hydroizolacją strukturalną. Jednakże, Epoxy może być drogie.
Jest to żywica nasycona, co oznacza, że jej łańcuch węglowy składa się z jednego wiązania. Mimo to ma doskonałą przyczepność i sprawia, że gruntowanie nie jest konieczne. Ponadto jest odporna na wysoką temperaturę (maksymalnie 205°C) i oferuje odporność na ekstremalne warunki pogodowe. Jest również kompatybilny z wieloma rodzajami podłoży.
Uretan
Zastosowanie uretanu jako masy zalewowej jest korzystne ze względu na jego elastyczność, odporność na ścieranie i rozciągliwość. Mogą mieć temperaturę zeszklenia niższą niż -40°C i są bardzo odpowiednie do łączenia płytek SMT PCB. Czas żelowania można wydłużyć stosując akcelerator bez wpływu na jakość.
Silikon
Epoxy one jest jednym z najbardziej popularnych alternatyw dla doniczek ze względu na jego kosztEpoxyctiveness. W porównaniu do Epoxy, jest miękki, elastyczny i ma lepszą rozciągliwość. Jednak może nie działać dobrze w wysokich temperaturach i konkurować z Epoxy współczynników przyczepności. Niemniej jednak, ma najszerszy zakres temperatur pracy. Specjalne mieszanki silikonowe mogą pracować w temperaturach poniżej -100 i nieco powyżej 200°C.
Akryl
Akryl może być znany jako związek, który ludzie używają w farbach. Jednak my również stosujemy żywicę akrylową w mieszankach garncarskich. To, co czyni akryl wyjątkowym, to jego szybkie schnięcie i twardnienie. Do jego wysuszenia i utwardzenia można użyć światła ultrafioletowego (UV) lub ciepła. Żywica akrylowa ma przezroczysty wygląd. Dodatkowo, może zapewnić Ci umiarkowaną odporność na chemikalia i odpowiednią ochronę przed wilgocią.
Rodzaje epoksydów Conformal Coating
Człowiek nakładający uretan na płytę przez dyszę natryskową
W powłokach konforemnych możemy używać niektórych materiałów do potażu. Oprócz thEpoxy'seriali możemy użyć również:
Para-xylylene
Para-ksylen zapewnia powłokę typu skinny. Może być nieco trudny w aplikacji i często jest dość drogi. Dodatkowo jego ochrona przed wilgocią jest niewystarczająca. Można go jednak używać do ochrony przed erozją lub zabrudzeniami.
Fluoropolimer
Fluoropolimer to związek, który stosujemy do nano-powlekania. Jest to doskonała alternatywa dla para-ksylenu, ponieważ kosztuje mniej, oferując jednocześnie ten sam standard ochrony. Ponownie, fluoropolimer zapewnia minimalną ochronę przed wilgocią.
Rodzaje materiałów do powlekania powierzchni
Farba trójodporna
Farba trójpowłokowa to rodzaj powłoki odpornej na działanie czynników chemicznych. Możemy ją również określić jako olej ochronny, klej wodoodporny, olej powłokowy, farba izolacyjna lub farba odporna na wilgoć.
Podobnie jak w przypadku innych materiałów z tego poradnika, wodoodporność nie jest jej jedynym przeznaczeniem. Może chronić przed niskimi i wysokimi temperaturami, erozją, wstrząsami i brudem. Farba trójodporna jest gęstą cieczą, której wyschnięcie zajmuje sporo czasu. Efektywnie, może to zająć do 2 godzin, aby całkowicie wyschnąć.
Jak przetestować wodoodporną płytkę PCB
Wąż zanurzający zestaw płytek PCB w wodzie
Istnieją dwie metody testowania wodoodpornych płytek PCB
Użycie innego związku: Możesz przetestować zastosowanie powłok konformalnych, nakładając na nie inną mieszankę. Na przykład można użyć epoksydu na nieepoksydową powłokę konformalną. Jeśli pokryłeś PCB równomiernie, mieszanina nie będzie się do niego przyklejać.
Użycie sprayu z alkoholem: Używamy tej metody do testowania płynnych powłok konformalnych. Jeśli po zastosowaniu sprayu alkoholowego zaczną się tworzyć krople, oznacza to, że wodoodporna płytka PCB jest pokryta płynną powłoką konforemną.
Inspekcja ręczna lub automatyczna: Inspektor może ręcznie sprawdzić powłokę wodoodporną za pomocą lampy. Możemy też użyć automatycznego skanera lub urządzenia optycznego.
Jedynym innym sposobem sprawdzenia skuteczności powłoki wodoodpornej jest poddanie płytki PCB działaniu wilgoci. Ta metoda może być ryzykowna. Dlatego sugerujemy, aby w ten sposób wypróbować tylko prototypowe płytki PCB.
Inżynier testujący płytę PCB
Jak usunąć powłokę konformalną z wodoodpornej płytki PCB
Może zaistnieć potrzeba usunięcia powłoki konforemnej z płyty EpoxyPCB, aby móc ją naprawić lub przerobić. W tym celu można użyć następujących metod:
Użycie rozpuszczalnika: Rozpuszczalniki takie jak związki acetonu mogą usunąć wodoodporne powłoki, które są na nie podatne.
Odklejanie: Skomplikowany proces, w którym operator będzie ręcznie odklejać powłokę od PCB. Generalnie, obieranie działa tylko w przypadku twardych powłok silikonowych.
Zastosowanie skoncentrowanego ciepła: Większość powłok konformalnych możemy usunąć za pomocą ciepła. Jednak ta metoda może spowodować uszkodzenie płytki drukowanej i jej elementów elektronicznych.
Urządzenie do nagrzewania PCB
Mikrowybuch: Operatorzy stosują spray zawierający kombinację sprężonego powietrza i miękkiego ścierniwa w celu usunięcia powłoki z PCB. Ta metoda jest najbardziej skuteczna w przypadku żywic epoksydowych i parylenowych.
Szlifowanie (AKA Scraping): Ta metoda może grozić uszkodzeniem płytki PCB. Polega ona na ręcznym zeskrobaniu powłoki z płytki drukowanej. Jest ona najbardziej skuteczna w przypadku żywic epoksydowych, parylenowych i poliuretanowych. Jednak szlifowanie jest ryzykowne, ponieważ może uszkodzić płytkę drukowaną.
Jak zmiany temperatury wpływają na wodoodporne PCB
Płytka drukowana z procesorem, który się pali
Jak wykazano w tym przewodniku, odpowiedni związek hydroizolacyjny może wytrzymać ekstremalne temperatury. Jednak większość z nich ma określone progi. Jeśli poddamy wodoodporną płytkę PCB działaniu temperatur powyżej (lub znacznie poniżej) tych progów, może ona ulec pewnym uszkodzeniom.
Na przykład, nadmierne ciepło lub zimno może uszkodzić powłokę wodoodporną. Ponadto, struktura rdzenia PCB może stracić niektóre właściwości dielektryczne, powodując jej nieprawidłowe działanie. Co więcej, może dojść do uszkodzenia połączeń lutowanych. Dlatego musimy zadbać o to, aby płyta PCB nie była zbyt gorąca lub zimna.
Czy można dostosować wodoodporne PCB do potrzeb klienta?
Inżynierowie projektanci używają oprogramowania CAD do projektowania płytek drukowanych.．
Możemy dostosować większość wodoodpornych płytek drukowanych na etapie produkcji. Jednak po nałożeniu wodoodpornej powłoki zmiana projektu płytki drukowanej jest prawie niemożliwa, chyba że użyjesz hydroizolacji strukturalnej, aby usunąć obudowę bez jej uszkodzenia.
zakończenie
Hydroizolacja PCB może być kosztowna. Jest to jednak konieczne w przypadku, gdy budowany przez Ciebie sprzęt będzie pracował w mokrych lub mokrych warunkach. Ponadto należy przyznać, że większość technologii hydroizolacji służy wielu celom. Na przykład określone metody ochronią Twoją płytkę drukowaną przed wstrząsami, warunkami pogodowymi, kurzem, brudem, brudem itp. Więc nawet jeśli nie planujesz używać PCB w mokrych warunkach, zalewanie lub dodanie powłoki ochronnej może być dla ciebie bardzo korzystne. Niemniej jednak mamy nadzieję, że lektura tego przewodnika sprawiła Ci przyjemność i okazała się pomocna. Jak zwykle dziękujemy za przeczytanie.
