Jak zabezpečit PCB? Kompletní průvodce ochranou desek plošných spojů
Desky plošných spojů, tedy PCB (Printed Circuit Board), jsou základem prakticky každého moderního elektronického zařízení. Vyskytují se v počítačích, systémech automatizace, automobilové elektronice, průmyslovém vybavení či zařízeních IoT. Každá deska PCB zajišťuje propojení všech elektronických součástek a umožňuje správnou funkci celého systému.
Současně je deska PCB velmi citlivá na okolní prostředí. Vlhkost, prach, teplota či chemikálie mohou způsobovat korozi desek plošných spojů, zhoršení pájitelnosti a poruchy zařízení.
Proto je ochrana PCB mimořádně důležitou etapou ve výrobě i používání elektroniky. Vhodně zvolený ochranný povlak PCB a správné zabezpečení elektroniky umožňují výrazně zvýšit životnost zařízení.
Ochrana PCB – proč je v elektronice tak důležitá?
V praxi řada poruch elektroniky vyplývá z vlivu okolního prostředí. Navlhnutí desek PCB, znečištění nebo vysoká teplota mohou vést k degradaci vodivých cest a pájených spojů.
Proto je Ochrana PCB standardem v mnoha odvětvích, jako jsou:
průmysl, energetika, automatizace, automobilový průmysl.
Správně zvolený ochranný povlak PCB chrání desky plošných spojů před vlhkostí, teplotou a chemikáliemi.
Efektivní čištění desek a čištění desek plošných spojů
Než bude provedena ochrana PCB, je nutné důkladné čištění desek plošných spojů.
Během montáže elektroniky zůstávají na povrchu PCB:
zbytky tavidel,
kalafuna,
výrobní nečistoty,
technologické tuky.
Proto je efektivní čištění desek prvním krokem v procesu ochrany elektroniky.
Pokud se chcete o tomto procesu dozvědět více, podrobně jsme jej popsali v předchozím článku:
Je nutné čištění PCB? – TermoPasty
Důkladné čištění desek plošných spojů zvyšuje účinnost ochranných povlaků a zlepšuje ochranu PCB.
Ochrana PCB po leptání – tavidlový lak LT4
Začněme od začátku – co je leptání PCB?
Leptání PCB je chemický proces používaný při výrobě desek plošných spojů, který spočívá v odstraňování přebytečné mědi z povrchu laminátu. Výsledkem jsou vodivé cesty, které podle návrhu propojují jednotlivé elektronické součástky.
Jedním z prvních momentů, kdy je vhodné uvažovat o ochraně elektroniky, je fáze bezprostředně po leptání. Čerstvě odhalená měď velmi rychle reaguje se vzduchem, což vede k jejímu oxidování i v krátkém čase.
Aby se tomu zabránilo, používá se tavidlový lak LT4, který účinně chrání desky plošných spojů během skladování a navíc zlepšuje proces pájení. Tento přípravek:
chrání měď před oxidací,
zvyšuje smáčivost pájky,
umožňuje pájení i oxidovaných povrchů.
Toto řešení se obzvláště často využívá při výrobě prototypových desek plošných spojů.
Laky a ochranné povlaky PCB – konformní povlak
Jednou z nejčastěji používaných metod je ochrana PCB lakováním.
Speciální laky vytvářejí tenkou ochrannou vrstvu PCB, která chrání elektroniku před vlhkostí, prachem a chemikáliemi.
Takové konformní povlaky se přizpůsobují tvaru součástek a zajišťují účinnou ochranu celého systému.
Jsou laky PVB 16 a PVB 60 účinnými ochrannými povlaky PCB?
Do skupiny polyvinylových laků patří laky PVB 16 a PVB 60. Vytvářejí transparentní ochranný povlak, který účinně chrání desky PCB před vlhkostí a nečistotami.
PVB 16 vytváří tenkou ochrannou vrstvu, ideální pro standardní aplikace, zatímco PVB 60 poskytuje silnější a odolnější povlak, který nabízí zvýšenou ochranu desek PCB v náročnějších provozních podmínkách. Další výhodou obou laků je možnost bezproblémového pájení bez nutnosti odstraňování vrstvy laku, což výrazně usnadňuje servisní a montážní práce.
Jak odstraňovat ochranné povlaky?
Během oprav elektroniky může být nutné odstraňování ochranných povlaků.
V případě laků PVB se používá Rozpouštědlo PVB, které umožňuje bezpečné odstranění povlaků.
Díky tomu ochrana PCB nekomplikuje následný servis zařízení.
Silikony – vlastnosti silikonového povlaku
V náročnějších aplikacích se používají silikony.
Silikonové povlaky zajišťují:
elasticitu,
odolnost vůči vlhkosti,
odolnost vůči proměnlivým a vysokým teplotám.
Nejdůležitějšími vlastnostmi silikonových povlaků jsou velmi dobrá elektrická izolace a vysoká odolnost vůči extrémním teplotám a vlivům prostředí, což je činí nenahraditelnými při ochranně elektronických obvodů.
Zapouzdření PCB – hermetizace elektroniky
Nejvyšší úrovní ochrany je zapouzdření PCB.
V tomto procesu je elektronika zcela pokryta speciální ochrannou hmotou.
Takové řešení zajišťuje:
ochranu před vlhkostí,
odolnost vůči vibracím,
vysokou mechanickou odolnost.
Zalévací hmoty pro hermetizaci se používají v průmyslové elektronice, elektrotechnice a všude tam, kde obvody vyžadují účinnou ochranu před vlhkostí, prachem a vlivem vnějšího prostředí.
V závislosti na požadavcích aplikace se používají různé typy zalévacích hmot – včetně silikonových zalévacích hmot, které kombinují velmi dobré izolační vlastnosti s odolností vůči atmosférickým vlivům a trvanlivostí v širokém rozsahu teplot.
Silikonová zalévací hmota 011 je inovativní zesíťující materiál v kondenzačním systému, aplikovaný jako dvousložkový systém. Transparentní kapalina se po smíchání s katalyzátorem přeměňuje na průhledný, pevný kaučuk, který přesně obklopuje chráněné prvky. Její vlastnosti zahrnují:
vysokou dielektrickou pevnost,
velký měrný objemový odpor,
schopnost pronikat i do velmi jemných spár,
vytváření trvalého, stabilního a těsného povlaku.
Díky své kapalné formě před vytvrzením hmota 011 proniká do každého prostoru a zajišťuje plnou hermetizaci. Po vytvrzení účinně chrání elektronické obvody před vlhkostí, prachem i proměnlivými teplotami. Osvědčuje se zejména při hermetizaci součástí a ochraně výkonových vodičů.
Silikonová zalévací hmota 019 je rovněž dvousložkový zesíťující materiál v kondenzačním systému, avšak s odlišnou aplikační charakteristikou. Před vytvrzením se vyznačuje vysokou viskozitou, což omezuje její pronikání do drobných otvorů a umožňuje efektivní vyplňování větších prostor. Po vytvrzení vytváří:
tvrdý, mléčný kaučuk,
vysokou mechanickou odolnost,
velmi dobrou dielektrickou pevnost,
účinnou bariéru proti vlhkosti a vnějším vlivům.
Díky těmto vlastnostem nachází hmota 019 uplatnění tam, kde je klíčová mechanická stabilita a dlouhodobá ochrana komponentů. Výborně se osvědčuje při ochraně elektronických a elektrických obvodů pracujících v náročných podmínkách prostředí.
Výběr vhodné zalévací hmoty tedy závisí na charakteru aplikace – v případě potřeby přesné penetrace a plné hermetizace bude lepší volbou 011, zatímco tam, kde je důležité vyplňování větších prostor a vyšší mechanická odolnost, se lépe osvědčí 019.
Skladování PCB a magazinování PCB – jak to dělat správně?
Velmi důležité je také skladování PCB.
Při skladování PCB je třeba zajistit:
kontrolu vlhkosti,
ochranu před prachem,
antistatické obaly.
Správné skladování PCB zabraňuje oxidaci vodivých cest a zvyšuje životnost elektroniky.
Výběr ochrany PCB – jak zvolit vhodnou metodu?
Správná volba chrání desky plošných spojů před několika faktory:
pracovním prostředím,
teplotou,
vlhkostí,
možnostmi servisu.
Nejčastěji používané metody jsou:
čištění desek plošných spojů (alkoholový čistič PCB, vodní čistič PCB, kontakt PCB plus, termosonik PCB),
tavidlový lak LT4,
laky PVB 16 a PVB 60,
zalévací hmoty pro hermetizaci (silikonová zalévací hmota 011, silikonová zalévací hmota 019).
Takto zvolené ochranné povlaky PCB zajišťují účinnou ochranu PCB ve většině aplikací.
Další ochranné povlaky:
Parylen – pokročilé ochranné povlaky PCB
Jednou z nejpokročilejších technologií ochrany elektroniky je parylen (tenký, bezbarvý polymerní povlak nanášený metodou chemického depozičního procesu z plynné fáze (CVD)).
Tento povlak je nanášen ve vakuovém procesu a vytváří velmi tenkou ochrannou vrstvu s vysokou chemickou odolností.
Uretany – použití polyuretanových povlaků
Druhou skupinou materiálů jsou uretany, tedy polyuretanové povlaky, což jsou moderní ochranné povlaky vyráběné na bázi polyuretanových pryskyřic, používané k ochraně povrchů před působením mechanických, chemických a atmosférických vlivů.
Jejich hlavní výhodou je velmi vysoká chemická odolnost.
Proto použití polyuretanových povlaků zahrnuje průmyslovou elektroniku.
Ochrana PCB – výzkum a praktické aplikace
Výzkumy životnosti elektroniky ukazují, že správná ochrana PCB může výrazně zvýšit spolehlivost zařízení.
V mnoha průmyslových aplikacích umožňuje ochrana elektroniky prodloužit životnost zařízení až několikanásobně.
Proto je použití vhodných ochranných povlaků PCB dnes standardem při výrobě moderní elektroniky.