Jak zabezpieczyć PCB? Kompletny przewodnik ochrony płytek drukowanych
Płytki drukowane, czyli PCB (Printed Circuit Board), są podstawą praktycznie każdego nowoczesnego urządzenia elektronicznego. Występują w komputerach, systemach automatyki, elektronice samochodowej, sprzęcie przemysłowym czy urządzeniach IoT. Każda płytka PCB odpowiada za połączenie wszystkich elementów elektronicznych i umożliwia prawidłowe działanie całego układu.
Jednocześnie płytka PCB jest bardzo wrażliwa na warunki środowiskowe. Wilgoć, kurz, temperatura czy chemikalia mogą powodować korozję płytek drukowanych, pogorszenie lutowności oraz awarie urządzeń.
Dlatego zabezpieczenie PCB jest niezwykle ważnym etapem w produkcji i użytkowaniu elektroniki. Odpowiednio dobrana powłoka ochronna PCB oraz prawidłowe zabezpieczanie elektroniki pozwalają znacząco zwiększyć trwałość urządzeń.
Zabezpieczenie PCB – dlaczego jest tak ważne w elektronice?
W praktyce wiele awarii elektroniki wynika z wpływu środowiska. Zawilgocenie płytek PCB, zanieczyszczenia lub wysoka temperatura mogą prowadzić do degradacji ścieżek i elementów lutowanych.
Dlatego Zabezpieczenie PCB jest standardem w wielu branżach, takich jak:
- przemysł,
- energetyka,
- automatyka,
- motoryzacja.
Dobrze dobrana powłoka ochronna PCB chroni płytki drukowane przed wilgocią, temperaturą oraz chemikaliami.
Skuteczne czyszczenie płytek i czyszczenie płytek drukowanych
Zanim zostanie wykonane zabezpieczenie PCB, konieczne jest dokładne czyszczenie płytek drukowanych.
Podczas montażu elektroniki na powierzchni PCB pozostają:
- resztki topników,
- kalafonia,
- zabrudzenia produkcyjne,
- tłuszcze technologiczne.
Dlatego skuteczne czyszczenie płytek jest pierwszym krokiem w procesie ochrony elektroniki.
Jeżeli chcesz dowiedzieć się więcej o tym procesie, opisaliśmy go szczegółowo w poprzednim artykule:
https://termopasty.com/czy-czyszczenie-pcb-jest-konieczne/
Dokładne czyszczenie płytek drukowanych zwiększa skuteczność powłok ochronnych i poprawia zabezpieczenie PCB.
Zabezpieczenie PCB po wytrawianiu – lakier topnik LT4
Zacznijmy od początku – czym jest wytrawianie PCB?
Wytrawianie PCB to proces chemiczny stosowany podczas produkcji płytek drukowanych, polegający na usuwaniu nadmiaru miedzi z powierzchni laminatu. W jego wyniku powstają ścieżki przewodzące, które zgodnie z projektem łączą poszczególne elementy elektroniczne.
Jednym z pierwszych momentów, w których warto pomyśleć o ochronie elektroniki, jest etap bezpośrednio po wytrawieniu. Świeżo odsłonięta miedź bardzo szybko reaguje z powietrzem, co prowadzi do jej utleniania nawet w krótkim czasie.
Aby temu zapobiec, stosuje się lakier topnikowy LT4, który skutecznie chroni płytki drukowane podczas przechowywania, a dodatkowo poprawia proces lutowania. Preparat ten:
- chroni miedź przed utlenianiem,
- zwiększa zwilżalność lutowia,
- umożliwia lutowanie nawet utlenionych powierzchni.
Rozwiązanie to jest szczególnie często wykorzystywane przy produkcji prototypowych płytek drukowanych.
Lakiery i powłoki ochronne PCB – powłoka konformalna
Jedną z najczęściej stosowanych metod jest zabezpieczenie PCB lakierem.
Specjalne lakiery tworzą cienką powłokę ochronną PCB, która chroni elektronikę przed wilgocią, kurzem oraz chemikaliami.
Takie powłoki konforemne dopasowują się do kształtu elementów i zapewniają skuteczną ochronę całego układu.
Czy lakier PVB 16 i PVB 60 to skuteczne powłoki ochronne PCB?
Do grupy lakierów poliwinylowych należą lakiery PVB 16 oraz PVB 60. Tworzą one przezroczystą powłokę ochronną, która skutecznie zabezpiecza płytki PCB przed wilgocią oraz zabrudzeniami.
PVB 16 tworzy cienką warstwę ochronną, idealną do standardowych zastosowań, natomiast PVB 60 zapewnia grubszą i trwalszą powłokę, oferując zwiększoną ochronę płytek PCB w trudniejszych warunkach eksploatacyjnych. Dodatkową zaletą obu lakierów jest możliwość bezproblemowego lutowania bez konieczności usuwania warstwy lakieru, co znacząco ułatwia prace serwisowe i montażowe.
Jak zdejmować powłoki ochronne ?
Podczas napraw elektroniki może być konieczne zdejmowanie powłok ochronnych.
W przypadku lakierów PVB stosuje się Rozpuszczalnik PVB, który pozwala na bezpieczne usuwanie powłok.
Dzięki temu zabezpieczenie PCB nie utrudnia późniejszego serwisowania urządzeń.
Silikony – właściwości powłoki silikonowej
W bardziej wymagających aplikacjach stosuje się silikony.
Powłoki silikonowe zapewniają:
- elastyczność,
- odporność na wilgoć,
- odporność na zmienne i wysokie temperatury.
Najważniejszymi właściwościami powłok silikonowych są bardzo dobra izolacja elektryczna oraz wysoka odporność na skrajne temperatury i czynniki środowiskowe, co czyni je niezastąpionymi w ochronie układów elektronicznych.
Zalanie PCB – hermetyzacja elektroniki
Najwyższym poziomem ochrony jest zalanie PCB.
W tym procesie elektronika jest całkowicie pokrywana specjalną masą ochronną.
Takie rozwiązanie zapewnia:
- ochronę przed wilgocią,
- odporność na drgania,
- wysoką odporność mechaniczną.
Zalewy hermetyzujące stosuje się w elektronice przemysłowej, elektrotechnice oraz wszędzie tam, gdzie układy wymagają skutecznej ochrony przed wilgocią, pyłem i wpływem środowiska zewnętrznego.
W zależności od wymagań aplikacji wykorzystuje się różne typy zalew – w tym zalewy silikonowe, które łączą bardzo dobre właściwości izolacyjne z odpornością na czynniki atmosferyczne oraz trwałością w szerokim zakresie temperatur.
Zalewa silikonowa 011 to innowacyjny materiał sieciujący w systemie kondensacyjnym, aplikowany jako układ dwuskładnikowy. Transparentna ciecz po zmieszaniu z katalizatorem przekształca się w przezroczysty, stały kauczuk, który dokładnie otula zabezpieczane elementy. Jej właściwości obejmują:
- wysoką wytrzymałość dielektryczną,
- dużą oporność właściwą skrośną,
- zdolność penetracji nawet bardzo drobnych szczelin,
- tworzenie trwałej, stabilnej i szczelnej powłoki.
Dzięki swojej płynnej formie przed utwardzeniem zalewa 011 dociera do każdej przestrzeni, zapewniając pełną hermetyzację. Po utwardzeniu skutecznie chroni układy elektroniczne przed wilgocią, pyłem oraz zmiennymi temperaturami. Sprawdza się szczególnie w hermetyzacji podzespołów oraz zabezpieczaniu przewodników mocy.
Z kolei zalewa silikonowa 019 to również dwuskładnikowy materiał sieciujący w systemie kondensacyjnym, jednak o odmiennej charakterystyce aplikacyjnej. Przed utwardzeniem cechuje się wysoką lepkością, co ogranicza jej przenikanie przez drobne otwory i pozwala na efektywne wypełnianie większych przestrzeni. Po utwardzeniu tworzy:
- twardy, mleczny kauczuk,
- wysoką odporność mechaniczną,
- bardzo dobrą wytrzymałość dielektryczną,
- skuteczną barierę przed wilgocią i czynnikami zewnętrznymi.
Dzięki tym właściwościom zalewa 019 znajduje zastosowanie tam, gdzie kluczowa jest stabilność mechaniczna oraz trwała ochrona komponentów. Doskonale sprawdza się w zabezpieczaniu układów elektronicznych i elektrycznych pracujących w wymagających warunkach środowiskowych.
Dobór odpowiedniej zalewy zależy więc od charakteru aplikacji – w przypadku potrzeby dokładnej penetracji i pełnej hermetyzacji lepszym wyborem będzie 011, natomiast tam, gdzie istotne jest wypełnianie większych przestrzeni oraz wyższa odporność mechaniczna, lepiej sprawdzi się 019.
Przechowywanie PCB i magazynowanie PCB – jak robić to prawidłowo?
Bardzo ważne jest także przechowywanie PCB.
Podczas magazynowania PCB należy zadbać o:
- kontrolę wilgotności,
- ochronę przed kurzem,
- opakowania antystatyczne.
Odpowiednie magazynowanie PCB zapobiega utlenianiu ścieżek i zwiększa trwałość elektroniki.
Wybór ochrony PCB – jak dobrać odpowiednią metodę?
Dobry wybór chroni płytki drukowane od kilku czynników:
- środowiska pracy,
- temperatury,
- wilgotności,
- możliwości serwisowania.
Najczęściej stosowane metody to:
- czyszczenie płytek drukowanych (zmywacz PCB alkoholowy, zmywacz PCB wodny, kontakt PCB plus, termosonik PCB),
- lakier topnik LT4,
- lakiery PVB 16 i PVB 60,
- zalewy hermetyzujące (zalewa silikonowa 011, zalewa silikonowa 019).
Tak dobrane powłoki ochronne PCB zapewniają skuteczne zabezpieczenie PCB w większości zastosowań.
Inne powłoki ochronne:
Parylen – zaawansowane powłoki ochronne PCB
Jedną z najbardziej zaawansowanych technologii ochrony elektroniki jest parylen (cienka, bezbarwna powłoka polimerowa nanoszona metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD)).
Powłoka ta nanoszona jest w procesie próżniowym i tworzy bardzo cienką warstwę ochronną o wysokiej odporności chemicznej.
Uretany – zastosowania powłok poliuretanowych
Drugą grupą materiałów są uretany, czyli powłoki poliuretanowe to nowoczesne powłoki ochronne wytwarzane na bazie żywic poliuretanowych, stosowane w celu zabezpieczania powierzchni przed działaniem czynników mechanicznych, chemicznych i atmosferycznych.
Ich główną zaletą jest bardzo wysoka odporność chemiczna.
Dlatego zastosowania powłok poliuretanowych obejmują elektronikę przemysłową.
Zabezpieczenie PCB – badania i praktyczne zastosowania
Badania nad trwałością elektroniki pokazują, że odpowiednie zabezpieczenie PCB może znacząco zwiększyć niezawodność urządzeń.
W wielu zastosowaniach przemysłowych zabezpieczanie elektroniki pozwala wydłużyć żywotność urządzeń nawet kilkukrotnie.
Dlatego stosowanie odpowiednich powłok ochronnych PCB jest dziś standardem w produkcji nowoczesnej elektroniki.