Wie schützt man ein PCB? Vollständiger Leitfaden zum Schutz von Leiterplatten
Gedruckte Leiterplatten, also PCB (Printed Circuit Board), bilden die Grundlage nahezu jedes modernen elektronischen Geräts. Sie kommen in Computern, Automatisierungssystemen, Automobilelektronik, Industrieausrüstung sowie in IoT-Geräten zum Einsatz. Jede PCB ist für die Verbindung sämtlicher elektronischer Komponenten verantwortlich und ermöglicht die ordnungsgemäße Funktion des gesamten Systems.
Gleichzeitig ist die Leiterplatte sehr empfindlich gegenüber Umgebungsbedingungen. Feuchtigkeit, Staub, Temperatur oder Chemikalien können Korrosion von Leiterplatten, eine Verschlechterung der Lötbarkeit sowie Geräteausfälle verursachen.
Daher ist der Schutz von PCB ein äußerst wichtiger Schritt bei der Herstellung und Nutzung von Elektronik. Eine entsprechend ausgewählte Schutzbeschichtung für PCB sowie eine fachgerechte Absicherung der Elektronik ermöglichen eine deutliche Erhöhung der Lebensdauer von Geräten.
PCB-Schutz – warum ist er in der Elektronik so wichtig?
In der Praxis resultieren viele Ausfälle von Elektronik aus Umwelteinflüssen. Feuchtigkeitseinwirkung auf Leiterplatten, Verunreinigungen oder hohe Temperaturen können zur Degradation von Leiterbahnen und Lötverbindungen führen.
Daher ist der PCB-Schutz in vielen Branchen Standard, wie zum Beispiel:
Industrie,
Energiewirtschaft,
Automatisierung,
Automobilindustrie.
Eine entsprechend ausgewählte Schutzbeschichtung für PCB schützt Leiterplatten vor Feuchtigkeit, Temperatur sowie Chemikalien.
Effektive Reinigung von Leiterplatten und Reinigung von gedruckten Leiterplatten
Bevor der PCB-Schutz durchgeführt wird, ist eine gründliche Reinigung von Leiterplatten erforderlich.
Während der Montage von Elektronik verbleiben auf der PCB-Oberfläche:
Flussmittelrückstände,
Kolophonium,
Produktionsverunreinigungen,
technologische Fette.
Daher ist eine effektive Reinigung von Leiterplatten der erste Schritt im Prozess des Elektronikschutzes.
Wenn Sie mehr über diesen Prozess erfahren möchten, haben wir ihn im vorherigen Artikel ausführlich beschrieben:
Ist die Reinigung der Leiterplatte notwendig? – TermoPasty
Eine gründliche Reinigung von Leiterplatten erhöht die Wirksamkeit von Schutzbeschichtungen und verbessert den PCB-Schutz.
PCB-Schutz nach dem Ätzen – Flussmittellack LT4
Beginnen wir von Anfang an – was ist das Ätzen von PCB?
Das Ätzen von PCB ist ein chemischer Prozess, der bei der Herstellung von Leiterplatten eingesetzt wird und darin besteht, überschüssiges Kupfer von der Oberfläche des Laminats zu entfernen. Dadurch entstehen Leiterbahnen, die gemäß dem Entwurf die einzelnen elektronischen Komponenten miteinander verbinden.
Einer der ersten Zeitpunkte, an dem es sinnvoll ist, über den Schutz der Elektronik nachzudenken, ist die Phase unmittelbar nach dem Ätzen. Frisch freigelegtes Kupfer reagiert sehr schnell mit der Luft, was bereits nach kurzer Zeit zu Oxidation führt.
Um dies zu verhindern, wird der Flussmittellack LT4 eingesetzt, der Leiterplatten während der Lagerung wirksam schützt und zusätzlich den Lötprozess verbessert. Dieses Präparat:
schützt Kupfer vor Oxidation,
erhöht die Benetzbarkeit des Lots,
ermöglicht das Löten auch oxidierter Oberflächen.
Diese Lösung wird besonders häufig bei der Herstellung von Prototypen-Leiterplatten eingesetzt.
Lacke und Schutzbeschichtungen für PCB – konforme Beschichtung
Eine der am häufigsten angewendeten Methoden ist der PCB-Schutz durch Lackierung.
Spezielle Lacke bilden eine dünne Schutzbeschichtung für PCB, die die Elektronik vor Feuchtigkeit, Staub sowie Chemikalien schützt.
Solche konformen Beschichtungen passen sich der Form der Bauteile an und gewährleisten einen wirksamen Schutz des gesamten Systems.
Sind PVB 16- und PVB 60-Lacke wirksame Schutzbeschichtungen für PCB?
Zu der Gruppe der Polyvinyl-Lacke gehören die Lacke PVB 16 und PVB 60. Sie bilden eine transparente Schutzbeschichtung, die Leiterplatten wirksam vor Feuchtigkeit sowie Verunreinigungen schützt.
PVB 16 bildet eine dünne Schutzschicht, die ideal für Standardanwendungen ist, während PVB 60 eine dickere und widerstandsfähigere Beschichtung bietet und einen erhöhten Schutz von Leiterplatten unter anspruchsvolleren Betriebsbedingungen gewährleistet. Ein zusätzlicher Vorteil beider Lacke ist die Möglichkeit des problemlosen Lötens ohne Entfernung der Lackschicht, was Service- und Montagearbeiten erheblich erleichtert.
Wie entfernt man Schutzbeschichtungen?
Beim Reparieren von Elektronik kann es erforderlich sein, Schutzbeschichtungen zu entfernen.
Im Fall von PVB-Lacken wird ein PVB-Lösungsmittel verwendet, das eine sichere Entfernung der Beschichtungen ermöglicht.
Dadurch erschwert der PCB-Schutz die spätere Wartung von Geräten nicht.
Silikone – Eigenschaften der Silikonbeschichtung
In anspruchsvolleren Anwendungen werden Silikone eingesetzt.
Silikonbeschichtungen bieten:
Flexibilität,
Feuchtigkeitsbeständigkeit,
Beständigkeit gegenüber wechselnden und hohen Temperaturen.
Die wichtigsten Eigenschaften von Silikonbeschichtungen sind eine sehr gute elektrische Isolierung sowie eine hohe Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen und Umwelteinflüssen, was sie in der Schutz von elektronischen Schaltungen unersetzlich macht.
Vergießen von PCB – Verguss der Elektronik
Der höchste Schutzgrad wird durch das Vergießen von PCB erreicht.
In diesem Prozess wird die Elektronik vollständig mit einer speziellen Schutzmasse überzogen.
Eine solche Lösung gewährleistet:
Schutz vor Feuchtigkeit,
Beständigkeit gegen Vibrationen,
hohe mechanische Festigkeit.
Vergussmassen werden in der Industrieelektronik, der Elektrotechnik sowie überall dort eingesetzt, wo Schaltungen einen wirksamen Schutz vor Feuchtigkeit, Staub und Einflüssen der Außenumgebung erfordern.
Je nach Anforderung der Anwendung werden unterschiedliche Vergussarten eingesetzt – darunter Silikonvergüsse, die sehr gute Isolationseigenschaften mit Beständigkeit gegenüber Witterungseinflüssen sowie Stabilität in einem weiten Temperaturbereich verbinden.
Die Silikonvergussmasse 011 ist ein innovatives Material, das im Kondensationsvernetzungssystem aushärtet und als Zweikomponentensystem appliziert wird. Die transparente Flüssigkeit verwandelt sich nach dem Mischen mit dem Katalysator in einen transparenten, festen Kautschuk, der die zu schützenden Elemente exakt umhüllt. Ihre Eigenschaften umfassen:
hohe Durchschlagsfestigkeit,
hohen spezifischen Durchgangswiderstand,
die Fähigkeit, selbst sehr feine Spalten zu durchdringen,
die Bildung einer dauerhaften, stabilen und dichten Beschichtung.
Dank ihrer flüssigen Form vor der Aushärtung gelangt die Vergussmasse 011 in jeden Zwischenraum und gewährleistet eine vollständige Hermetisierung. Nach dem Aushärten schützt sie elektronische Schaltungen wirksam vor Feuchtigkeit, Staub sowie wechselnden Temperaturen. Sie eignet sich besonders für die Hermetisierung von Baugruppen sowie für den Schutz von Leistungsleitern.
Die Silikonvergussmasse 019 ist ebenfalls ein zweikomponentiges, im Kondensationssystem vernetzendes Material, jedoch mit einer unterschiedlichen anwendungstechnischen Charakteristik. Vor der Aushärtung zeichnet sie sich durch eine hohe Viskosität aus, was ihr Eindringen in feine Öffnungen begrenzt und ein effektives Ausfüllen größerer Hohlräume ermöglicht. Nach dem Aushärten bildet sie:
einen harten, milchigen Kautschuk,
eine hohe mechanische Festigkeit,
eine sehr gute Durchschlagsfestigkeit,
eine wirksame Barriere gegen Feuchtigkeit und Umwelteinflüsse.
Dank dieser Eigenschaften wird die Vergussmasse 019 dort eingesetzt, wo mechanische Stabilität und ein dauerhafter Schutz von Komponenten entscheidend sind. Sie eignet sich hervorragend zum Schutz elektronischer und elektrischer Schaltungen, die unter anspruchsvollen Umweltbedingungen betrieben werden.
Die Auswahl der geeigneten Vergussmasse hängt daher vom Charakter der Anwendung ab – im Falle des Bedarfs an präziser Penetration und vollständiger Hermetisierung ist 011 die bessere Wahl, während dort, wo das Ausfüllen größerer Hohlräume sowie eine höhere mechanische Festigkeit entscheidend sind, 019 besser geeignet ist.
Lagerung von PCB und Aufbewahrung von PCB – wie führt man dies richtig durch?
Auch die Lagerung von PCB ist von großer Bedeutung.
Bei der Lagerung von PCB sollte Folgendes sichergestellt werden:
Feuchtigkeitskontrolle,
Schutz vor Staub,
antistatische Verpackungen.
Eine sachgerechte Lagerung von PCB verhindert die Oxidation von Leiterbahnen und erhöht die Lebensdauer der Elektronik.
Auswahl des PCB-Schutzes – wie wählt man die geeignete Methode aus?
Die richtige Auswahl schützt Leiterplatten vor mehreren Faktoren:
Betriebsumgebung,
Temperatur,
Feuchtigkeit,
Wartungsmöglichkeiten.
am häufigsten angewendete Methoden sind:
Reinigung von Leiterplatten (alkoholischer PCB-Reiniger, wasserbasierter PCB-Reiniger, Kontakt PCB Plus, Termosonik PCB),
Flussmittellack LT4,
PVB 16– und PVB 60-Lacke,
Vergussmassen (Silikonvergussmasse 011, Silikonvergussmasse 019).
So ausgewählte Schutzbeschichtungen für PCB gewährleisten einen wirksamen PCB-Schutz in den meisten Anwendungen.
Weitere Schutzbeschichtungen:
Parylen – fortschrittliche Schutzbeschichtungen für PCB
Eine der fortschrittlichsten Technologien zum Schutz von Elektronik ist Parylen (eine dünne, farblose Polymerbeschichtung, die mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) aufgebracht wird).
Diese Beschichtung wird im Vakuumverfahren appliziert und bildet eine sehr dünne Schutzschicht mit hoher chemischer Beständigkeit.
Urethane – Anwendungen von Polyurethanbeschichtungen
Eine andere Materialgruppe sind Urethane, das heißt Polyurethanbeschichtungen – moderne Schutzbeschichtungen auf Basis von Polyurethanharzen, die zum Schutz von Oberflächen vor mechanischen, chemischen und atmosphärischen Einflüssen eingesetzt werden.
Ihr Hauptvorteil ist eine sehr hohe chemische Beständigkeit.
Daher umfassen die Anwendungen von Polyurethanbeschichtungen die Industrieelektronik.
PCB-Schutz – Untersuchungen und praktische Anwendungen
Untersuchungen zur Lebensdauer von Elektronik zeigen, dass ein geeigneter PCB-Schutz die Zuverlässigkeit von Geräten erheblich erhöhen kann.
In vielen industriellen Anwendungen ermöglicht der Schutz von Elektronik eine Verlängerung der Lebensdauer von Geräten sogar um ein Vielfaches.
Daher ist die Anwendung geeigneter Schutzbeschichtungen für PCB heute ein Standard in der Herstellung moderner Elektronik.