Защитные покрытия для печатных плат: Лучшие практики проектирования и производства печатных плат для управления влажностью

У меня когда-то была система наружных датчиков с защитным покрытием для печатной платы, которая переставала записывать данные на два часа на рассвете каждый день. Это было не потому, что плате нужен был отдых перед началом работы на день. На самом деле, коробка датчика собирала утренний конденсат и вызывала сбои в работе платы. Очевидно, нам и в голову не приходило, что наша печатная плата может подвергаться воздействию влаги при использовании на местности. Хотя это и звучит не очень хорошо, мы считали себя повезшими, что ничего не замкнуло и система возобновила свою нормальную работу после высыхания.

Так повезет редко, но теперь я знаю, что влага - это очень частая причина неисправностей печатных плат. Теперь, когда вы знаете, что конденсат может "убить", существует несколько вариантов защитного покрытия для печатных плат, чтобы справиться с управлением влажностью печатных плат.

Держите ваши платы сухими - поместите их в пластиковый корпус!

Поместите ваши печатные платы в корпуса

Самое простое решение для управления влажностью печатной платы - поместить ее в коробку. Корпуса минимизируют изменения в вашем дизайне печатной платы и относительно недороги. Для прототипа это может быть что-то настолько простое, как герметичный контейнер Tupperware, закрытый силиконом. (Профессиональный совет: используйте только чистые контейнеры Tupperware. Чипсы и электроника никогда не должны смешиваться.)

Вы можете купить готовые коробки и корпуса с различными вариантами герметизации практически любого размера.

Если вы решите самостоятельно разработать корпус, рассмотрите возможность использования закругленных сторон, чтобы конденсат на стенках стекал от вашей печатной платы. Также включите пазы для удержания печатной платы на месте. Вы должны спроектировать вашу плату с достаточным запасом, чтобы она поместилась в пазы, не касаясь компонентов.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

Вы также можете включить в пакет силикагель (знаете, пакетики с надписью НЕ ЕСТЬ из коробок для обуви и вяленого мяса), чтобы поглощать влагу в коробке.

Герметичный корпус часто является простым решением, поскольку вам все равно придется упаковывать вашу электронику. Однако в некоторых ситуациях этого может быть недостаточно. Вам, вероятно, следует рассмотреть дополнительные варианты защиты, если:

• Вам нужна строгая защита из-за условий окружающей среды,

• Корпус будет регулярно открываться

• В корпусе есть отверстия для проводки или других вводов/выводов.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

Нанесите конформное покрытие

Конформное покрытие является наиболее защитным вариантом покрытия для печатных плат. Существует несколько типов, но в целом они дешевы в применении и могут масштабироваться в производстве.

Перед выбором материала для конформного покрытия определите, нужно ли вам защищать что-то кроме влаги. Наши системы были развернуты на открытом воздухе, иногда рядом с сельскохозяйственными угодьями, поэтому нас беспокоили температура, непогода и пестициды, которые могли проникнуть в корпус (который нам приходилось часто открывать). У нас также был неожиданный грибок в одной из систем! Это превратило переработку плат в особенно значимое событие.

Выбирая конформное покрытие, следует учитывать следующие свойства:

• Сопротивление влаге: Вот почему мы все здесь. Большинство конформных покрытий рекламируются как защита от влаги. Однако любой воздушный зазор на печатной плате может повлиять на защиту от влаги. Не все покрытия созданы одинаковыми, поэтому проверьте спецификации вашего производителя, чтобы убедиться, что оно защитит от дождя, влажности или любых других условий, которые вы ожидаете.

• Химическая стойкость: Это должно быть ключевым фактором, если с вашей печатной платой могут соприкоснуться пестициды, соленая вода или другие коррозийные химикаты. Не все покрытия защитят от всех химических веществ.

• Температурный диапазон: Нужно ли вашему покрытию выдерживать большие или быстрые температурные изменения? Если да, то ваше покрытие должно быть гибким вместе с печатной платой, чтобы оно не вызывало напряжения или трещин в компонентах и пайке.

• Диэлектрические свойства: Диэлектрические свойства некоторых покрытий могут быть как хорошими, так и плохими. Изоляция от покрытия может дать вам больше свободы в дизайне за счет уменьшения расстояния. С другой стороны, диэлектрические свойства некоторых покрытий могут полностью подвести вас, изменяя согласование импеданса РЧ, над оптимизацией которого вы работали недели.

• Простота нанесения: Кто будет наносить покрытие и насколько аккуратно вы хотите это сделать? Вы можете нанести покрытие кистью или краской, но это обычно оказывается неаккуратным. Я рекомендую распыление или погружение ваших плат. В качестве альтернативы, автоматизированные процессы обеспечивают более последовательное нанесение, хотя они и значительно дороже.
  В стартапе мы покрывали все платы вручную. Утром - лицевая сторона платы, затем босс уводил нас на обед, и после обеда - обратная сторона платы. Я ручаюсь за такой график.

• Гибкость: Если на вашей плате много острых краев, паяльных точек или другой неровной топографии, вам нужно покрытие, которое будет очень гибким и равномерно распределяться по плате. Спросите у поставщика о вязкости покрытия и его способности растекаться, чтобы понять, какое вам нужно.

• Переработка: Покрытия предназначены для защиты платы и не должны легко сниматься. Если вы предвидите необходимость в переработке, выберите покрытие, которое легко удаляется без использования странных химикатов или ужасающих растворителей.

Manufacturing Made Easy

Send your product to manufacturing in a click without any email threads or confusion.

Learn More

Никому не нравится ремонтировать свои платы!

Большинство материалов для покрытия - это

• Силиконы: Они, как правило, выдерживают высокие температуры и их легко наносить самостоятельно. Они гибкие и устойчивы к многим химическим веществам и условиям влажности.

• Уретаны: Они отлично подходят, когда вам нужна настоящая прочность. Это включает в себя устойчивость к царапинам. Обычно для удаления такого покрытия и переработки платы требуются такие же серьезные средства для снятия покрытия.

• Лаки: Они имеют натуральную смолистую основу и представлены огромным разнообразием видов. У них также широкий диапазон температурной стойкости, защиты от влаги и гибкости.

• Акрилы: Это хороший вариант для общей защиты. К тому же, они обычно легко удаляются с печатной платы, если это необходимо.

Requirements Management Made Easy

Connect design data and requirements for faster design with fewer errors

Find Out More

Miller-Stephenson, ACC Silicones, ElectroLube и HumiSeal предоставляют хорошие обзоры ваших вариантов, когда вы выбираете продукты для покрытия.

Кроме того, не забудьте закрыть любые компоненты, которые не должны быть покрыты, прежде чем начать защиту ваших плат.

Заливка Электроники

Иногда вам нужно обеспечить максимальную защиту, что означает заливку. Это включает в себя встраивание всей печатной платы в защитный материал, обычно эпоксидную смолу или силикон.

Заливка обычно производится на уровне компонентов, но печатные платы в морской или другой электронно агрессивной среде могут требовать защиты всей платы. Когда вы переходите к масштабированию, вам понадобится производитель, который сделает это. Избежать пустот или воздушных промежутков в материале сложно, и это может свести на нет все ваши усилия по защите платы.

Требования к температуре являются важным фактором. Как только вся плата будет покрыта эпоксидной смолой, сжатие и расширение, вызванные изменениями температуры, могут оказывать давление на пайку и упакованные компоненты. Если из-за напряжения появятся трещины, вас ждут неприятности; действительно сложно отремонтировать плату после её повреждения. Компании вроде Epic Resins и Master Bond предлагают варианты с высокой теплопроводностью и низким тепловым расширением, чтобы помочь предотвратить подобные проблемы.

Облегчите себе задачу!

Когда вы проектируете с учетом производства, защита печатной платы так же важна, как выбор компонентов. В противном случае вы окажетесь как я, пробираясь через болото на рассвете для ручных измерений, пока ваша плата на солнце возвращается в рабочее состояние.

Чтобы отслеживать характеристики моей разводки, я создал огромные таблицы, содержащие их шаг и температурные понижающие коэффициенты. Это ужасно. Поддерживать их в актуальном состоянии почти так же плохо, как извлекать неисправную Печатную Плату из багрового болота на закате. Как только вы отмахнетесь от одного кровососущего раздражителя, на его место приходит другой. Безболезненным решением является использование профессионального программного обеспечения для проектирования печатных плат, такого как Altium Designer^®, где вы можете включить характеристики ваших компонентов в встроенные правила проектирования. Более того, их дополнение поможет вам отслеживать спецификации ваших компонентов и проверять, подходят ли они для конкретного конформного покрытия или эпоксидной смолы печатной платы. Altium также может проверить 3D зазор для вашего корпуса в процессе проектирования. Используя эти инструменты, вы можете успешно и с легкостью проектировать ваши печатные платы, без необходимости тяжелого труда.

Для получения дополнительной информации о том, как программное обеспечение для проектирования печатных плат может помочь вам, свяжитесь с экспертом в Altium Designer.