Im ersten Teil unserer Beitragsreihe zum Conformal Coating erklären wir, welche Arten der Schutzlackierung es gibt, wie der Beschichtungsprozess abläuft und welche Auftragungs- und Messmethoden Ihnen zur Verfügung stehen.
Was ist Conformal Coating?
Früher war Leiterplattenschutz nur wenigen Bereichen vorbehalten, wie zum Beispiel in der Raum- und Luftfahrt, wo sensible Teile extremen Umweltbedingungen ausgesetzt waren. Doch durch zunehmende Vernetzung und Einzug von elektronischen Geräten in viele andere Bereiche, haben sich die Anforderungen an den Schutz kritischer Bauteile verändert.
Beim Conformal Coating können sensible Elektronikbauteile mit einer dünnen Beschichtung vor Feuchtigkeit, Temperatur, elektrostatischer Ladung und weiteren Umwelteinflüssen geschützt werden. Der Leiterplatten-Schutzlack besteht dabei in der Regel aus einem Harz, das je nach Bedarf mit einem Verdünner vermischt wird, um bestimmte Produkteigenschaften zu erzielen.
Welche Arten von Conformal Coating gibt es?
Zur besseren Übersichtlichkeit werden die vielen Arten von Schutzlackierungen in diesem Artikel in drei Hauptkategorien und zusätzliche Spezialanwendungen unterteilt.
Drei Hauptarten - Silikon, Acryl und Urethan
Silikon
Wegen ihrer gummiartigen Eigenschaften schützen Silikonbeschichtungen zwar gegen Vibrationen, nicht jedoch vor Abrieb. Diese Art der Beschichtung wird häufig in feuchten Umgebungen eingesetzt, beispielsweise in der Außenbeschilderung. Die Entfernung gestaltet sich schwierig: Spezielle Lösungsmittel, lange Einwirkzeiten und Ultraschallbad oder Bürste sind notwendig
Acryl
Urethan
Weitere Arten: Spezialanwendungen
Epoxidharz (ER - Epoxy Resin)
Die Zweikomponenten-Beschichtungen aus Epoxidharz bilden einen äußerst widerstandsfähigen Schutzlack. Sie zeichnen sich durch sehr gute Feuchtigkeitsresistenz aus und sind im Kontrast zu traditionellen Conformal Coatings undurchlässig. Dadurch bieten sie auch einen guten Schutz gegenüber Chemikalien und Abrieb. Die guten Schutzeigenschaften werden dafür mit schwieriger Entfernbarkeit und geringer Flexibilität „erkauft“. Aufgrund ihrer Beschaffenheit wird Epoxidharz häufig im Potting verwendet, also als Vergussmasse, die das gesamte Bauteil umgiebt, anstatt nur gezielte Bereiche wie im Conformal Coating.
Parylen
Die Beschichtung mit Parylen erfolgt in einer Vakuumkammer durch Verdampfung und Pyrolyse. Die Schutzlackierung weißt hohe Resistenz gegen Feuchtigkeit, Lösungsmittel und Extremtemperaturen auf. Zudem dient sie als Korrosions- und Durchschlagschutz und weißt isolierende Eigenschaften auf. Die Auftragung und Entfernung des Coatings ist aufwändig und nur mit speziellem Equipment möglich.
Nano Coating - Nanobeschichtung
Der Beschichtungsprozess
Die Leiterplattenbeschichtung läuft in folgenden Schritten ab:
In diesem Teil des Conformal Coating Guides werden die ersten drei Schritte genauer erklärt: Reinigung, Maskierung und Beschichtung. Im zweiten Teil werden die nachfolgenden Schritte und häufige Fehler behandelt.
Reinigung
Um optimale Beschichtungsergebnisse zu gewährleisten, ist es unerlässlich, die Leiterplatte gründlich von jeglichen Produktionsrückständen und Verunreinigungen zu reinigen. Insbesondere stellen Flussmittelrückstände ein häufiges Problem dar, das die Qualität der Beschichtung beeinträchtigen kann.
Abhängig von der Art der Kontamination und den spezifischen Anforderungen des Prozesses ist die Auswahl des geeigneten Reinigers von entscheidender Bedeutung. Verschiedene Reinigungsmittel kommen je nach Art der Rückstände und den Materialien der Leiterplatte zum Einsatz, um eine effektive Reinigung zu gewährleisten und eine optimale Haftung der Beschichtung zu ermöglichen.
Maskierung
Die Maskierung ist ein essenzieller Schritt im Beschichtungsprozess von Leiterplatten, der bestimmt, welche Bereiche der Platine von der Beschichtung ausgenommen werden sollen, um eine präzise und kontrollierte Beschichtung zu ermöglichen. Maskierungen sind insbesondere dann notwendig, wenn keine selektiven Beschichtungsmethoden eingesetzt werden.
Zur Markierung stehen verschiedene Technologien und Materialien zur Verfügung, um den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden. Zu den gängigen Maskierungsmethoden gehören spezielle Klebebänder, die präzise auf die gewünschten Bereiche aufgebracht werden können, sowie Kappen oder Schablonen, die bestimmte Bereiche der Leiterplatte vor der Beschichtung schützen. Die Auswahl der geeigneten Maskierungstechnik hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Komplexität des Designs, die Art der Beschichtung und die gewünschte Genauigkeit bzw. Geschwindigkeit. Durch die sorgfältige Auswahl und Anwendung der richtigen Maskierungstechnologie kann eine effiziente und zuverlässige Beschichtung gewährleistet werden, die den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entspricht.
Beschichtungsmethoden
Für herkömmliche Beschichtungen gibt es verschiedene Auftragungsmethoden:
Manuelles Sprühen
Bei dieser Methode wird die Beschichtung per Hand mit einer Sprühdose oder einer Handsprüheinrichtung aufgetragen. Sinnvoll ist das vor allem bei niedriger Produktionszahl und/oder fehlendem Automatisierungsequipment. Manuelles Sprühen ist zeitaufwändig, da nicht zu beschichtende Bereiche händisch abgedeckt werden müssen. Außerdem ist diese Methode fehleranfällig und liefert keine einheitlichen Ergebnisse.
Automatisches Sprühen
Hier wird die Leiterplatte auf einem Fließband unter einem Sprühkopf hindurchgeführt. Die nicht zu beschichtenden Bereiche müssen hier nach wie vor abgedeckt werden. Automatisches Sprühen bildet den Mittelweg zwischen manuellem Sprühen und der nächsten Variante – der selektiven Beschichtung.
Selektive Beschichtung
Tauchbeschichtung
Bürstverfahren
Mit einer Bürste wird die Beschichtung an bestimmten Stellen der Leiterplatte angebracht. Dieses Verfahren wird vor allem zu Reparaturzwecken genutzt. Es ist kostengünstig, die Ergebnisse sind jedoch je nach Anwender sehr unterschiedlich und das Verfahren ist arbeitsaufwändig.
Messmethoden: Wie dick ist die Beschichtung?
Nassfilmkamm
Mikrometer
Wirbelstromprüfung
Mit diesem Messverfahren kann die Beschichtungsdicke sehr genau und zerstörungsfrei gemessen werden. Mithilfe eines Wirbelstromprüfgerätes kann durch ein erzeugtes Magnetfeld die Schichtdicke auf Leiterplatten mit metallischer Backplane oder Metall unterhalb der Beschichtung gemessen werden. Für exakte Messergebnisse muss das Messobjekt außerdem flach liegen.
Ultraschall-Dickenmessung
Bei dieser Methode kann mit einem Ultraschall-Dickenmessgerät die Beschichtungsdicke auch dann gemessen werden, wenn keine metallische Rückseite vorhanden ist. Zur Messung wird ein leitendes Material benötigt, um die Schallwellenübertragung sicherzustellen. Das kann zum Beispiel Wasser oder Propylenglycol sein.
Teil 2: Aushärtung, Entfernung und Fehler
Im zweiten Teil unseres Conformal Coating Guides erklären wir, welche Aushärtemethoden Ihnen zur Verfügung stehen, wie Sie Beschichtungen entfernen können und welche Fehler in der Verarbeitung häufig auftreten. Jetzt lesen!
