Kuinka valita paras PCB-kapselointimateriaali projektiisi

Johdatus istutukseen ja kapselointiin

Potting tai kapselointi on laajalti käytetty menetelmä piirilevyjen suojaamiseksi vaurioilta, ja se on osoittautunut tehokkaaksi. Erilaisissa piiriympäristöissä käytetään erilaisia ​​​​patatusseoksia materiaalien etujen ja ominaisuuksien perusteella. Yleisiä materiaaleja ovat:

• Eteeni-vinyyliasetaatti (EVA)
• Polyfenyleenisulfidi (PPS)
• Polyfenyleenioksidi
• Polyamidi-imidi
• akryylit
• polyesterit

Tässä artikkelissa Highleap Electronic antaa yksityiskohtaisen kuvauksen eri materiaalien eduista, haitoista ja sovellusskenaarioista. Integrointi Design for Manufacturability (DFM) -tarkastukset osaksi PCB:n valmistusprosessi varmistaa parhaat tulokset projektillesi.

Mikä on potting PCB?

Kiinnitys on yleinen suojatoimenpide, jota useimmat PCBA-levyjen valmistajat käyttävät suojaamaan elektronisia piirejä kuumuudelta, ympäristövaaroilta, kemikaaleilta ja vaikutuksilta. Tämä saavutetaan täyttämällä piirilevyn kotelo tiivisteaineella, joka toimii kapselointihartsina ja suojaa siten koko levyä ja sen komponentteja. Tässä on joitain syitä, miksi sinun pitäisi harkita piirilevyn asentamista:

• Potting parantaa elektroniikan suorituskykyä ja piirien luotettavuutta suojaamalla piirilevyjä peukaloitumiselta, kosteudelta ja jännitevuodoilta. Potting suojaa myös elektroniikkaa tärinän ja rasituksen vaikutuksilta, mikä estää johtojen katkeamisia ja varhaisia ​​järjestelmävikoja.
• Lisäksi piirilevyn ja piirilevykotelon värähtelyaallot voivat muodostaa pariliitoksen, mikä lisää piirilevyyn kohdistuvaa rasitusta ja aiheuttaa varhaisen vian. Piirilevyistä tulee jännitystä ja tärinää kestäviä kastelun ansiosta.
• Lisäksi kapselointi suojaa piirilevyjä lialta ja pölyltä, mikä voi aiheuttaa ylikuumenemista, signaalihäiriöitä ja heikentää nopeutta tai suorituskykyä.
• Lopuksi PCB-levyjen pinnoitus parantaa elektronisen laitteen turvallisuutta ja yksityisyyttä. Valaistuksen luonne tekee piirilevyn käyttämisestä ja laitteesi käänteissuunnittelusta uskomattoman haastavaa, mikä parantaa piirilevysi yksityisyyttä ja turvallisuutta.

Yleiset materiaalit PCB-kapselointiin

Eteeni-vinyyliasetaatti (EVA)

Etyleeni-vinyyliasetaatti (EVA) on elektroniikkateollisuudessa laajalti käytetty valaistusmateriaali sen monikäyttöisten etujen vuoksi. Se on ihanteellinen ulkokäyttöön, joka vaatii iskunkestoa, koska se vaimentaa iskuja ja tärinää. Lisäksi se tarttuu hyvin erilaisiin materiaaleihin, kuten metalleihin, muoveihin ja muihin alustoihin. Se säilyttää ominaisuutensa myös alhaisissa lämpötiloissa ja tarjoaa erinomaisen sähköeristyksen.

Huolimatta eduistaan, tällä ruukkumassalla on joitain haittoja, joita on vaikea jättää huomiotta. Vaikka joustavat materiaalit tekevät halkeilun mahdottomaksi taivutettaessa, ne eivät voi tarjota yhtä paljon mekaanista suojaa kuin jäykät materiaalit eivätkä välttämättä sovellu joillekin herkälle osalle. Lisäksi sitä ei suositella erityisen äärimmäisiin ympäristöihin, kuten korkeisiin lämpötiloihin tai happamiin ympäristöihin. Vaikka se ei ole kallista, se ei ehkä ole helppoa saada PCBA-valmistajille tietyillä alueilla.

Ottaen huomioon sen edut ja haitat, on selvää, että EVA:ta voidaan käyttää erilaisissa skenaarioissa ja sovelluksissa. Sitä käytetään yleisesti mm viihde-elektroniikka PCB:t, kuten matkapuhelimet, tabletit ja kannettavat tietokoneet. Se ei kuitenkaan välttämättä sovellu teollisiin sovelluksiin, joissa joidenkin valmistajien teollisuustuotteet, kuten moottorinohjaimet, PLC: t, ja anturit, edellyttävät, että painetuilla piireillä on tietty mekaaninen kestävyys, jota EVA ei välttämättä täytä. Lisäksi sitä ei käytetä huippuluokan sovelluksissa, kuten lääkinnällisiä laitteita, merielektroniikka, ilmailu- ja puolustuselektroniikka, autoelektroniikka ja uusiutuvan energian sovellukset. Rajoituksistaan ​​huolimatta EVA on edelleen monipuolinen ja kustannustehokas kapselointimateriaali monille elektronisille laitteille.

Polyfenyleenisulfidi (PPS)

Polyfenyleenisulfidi (PPS) on erittäin kestävä ja lämmönkestävä termoplastinen materiaali, joka kestää jopa 260 °C lämpötiloja, joten se sopii erinomaisesti korkeisiin lämpötiloihin. Tämä materiaali on erittäin palosuojattu ja täyttää UL 94 V-0 syttyvyysstandardeja, mikä varmistaa sen luotettavuuden ja turvallisuuden ankarissa ympäristöissä. Sen suuri lujuus ja jäykkyys yhdistettynä hyvään kutistumiseen ja mittapysyvyyteen tekevät siitä erinomaisen valinnan PCB-levyille, jotka vaativat tarkkoja toleransseja. Lisäksi sen poikkeuksellinen korroosionkestävyys mahdollistaa altistumisen hapoille ja emäksille.

On kuitenkin tärkeää huomata, että PPS on suhteellisen kallis vaihtoehto ja vaatii erikoislaitteita PCBA-käsittelyyn. Lisäksi se on jäykkä materiaali, eikä se voi täyttää joustavien piirilevyjen tarpeita. Sen ominaisuudet voivat myös heiketä tietyissä ympäristöissä, kuten pehmeneminen matalissa lämpötiloissa ja värimuutos tai hajoaminen altistuessaan UV-säteilylle.

PPS:ää käytetään laajalti huippuluokan ja kalliissa sovelluksissa, kuten ilmailuviestintälaitteissa, puolustuselektroniikan navigointijärjestelmissä ja ohjausmoduuleissa sekä itseohjautuvien autojen antureissa. Sitä arvostavat kuitenkin myös teollisuusasiakkaat, joiden on toimittava haastavissa ympäristöissä, kuten korkeissa lämpötiloissa ja kemiallisessa korroosiossa. Vaikka teollisuuden valvonta levyjen vaihtaminen tai korjaaminen voi olla kallista, PPS tarjoaa luotettavan ja kustannustehokkaan ratkaisun, joten se on ihanteellinen valinta sovelluksiin, kuten moottorikäyttöihin ja PLC:ihin.

Polyfenyleenioksidi

Käyttäjille, jotka etsivät monikäyttöistä materiaalia, polyfenyleenioksidi (PPO) on erinomainen vaihtoehto, jossa on tasapainoinen yhdistelmä ominaisuuksia ja kohtuuhintaisuutta. Vaikka se ei ole yhtä lämmönkestävä kuin polyfenyleenisulfidi, se voi silti toimia jopa 140 °C:n ympäristöissä, mikä riittää useimpiin sovelluksiin. Lisäksi PPO tarjoaa riittävän mekaanisen suojan ja mittapysyvyyden ja kestää hyvin sekä ulkona että happamia/emäksisiä ympäristöjä. Sen muutamat puutteet varjostavat sen monet edut, ja ainoa huomattava haittapuoli on sen satunnainen hankintavaikeus.

Laajan vastusvalikoimansa ansiosta PPO:ta voidaan käyttää monissa sovelluksissa. Esimerkiksi sitä käytetään yleisesti kodinkoneissa, kuten televisiot ja ilmastointilaitteet, sekä julkiset tilat, kuten aurinkopaneelit, tuuliturbiinit ja energian varastointijärjestelmät. PPO soveltuu hyvin myös käytettäväksi lääketieteellinen PCB, mukaan lukien implantoitavat anturit ja lääkkeiden annostelujärjestelmät, ja ne voivat löytää paikan ilmailu-, sotilas- ja teollisuusteollisuudessa. Kaiken kaikkiaan PPO:n monipuolisuus ja edullisuus tekevät siitä erinomaisen valinnan moniin sovelluksiin.

Polyamidi-imidi

Polyamidi-imidi (PAI) on yleisesti käytetty yhdiste teollisuudessa, koska se on sitkeämpi äärimmäisissä ympäristöissä ja voi tarjota pitkäkestoisen suojan. Se on yhteensopiva korkean lämpötilan kestävyyden ja alhaisen veden imeytymisen kanssa, mikä tekee siitä ihanteellisen kosteuden aiheuttamien ongelmien estämiseen teollisissa sovelluksissa, joissa korkeat lämpötilat voivat aiheuttaa vesihöyryn hajoamisen ympäristössä, mikä johtaa piirilevyn oikosulkuun.

Kuitenkin, kuten muutkin korkeita lämpötiloja kestävät yhdisteet, käsittely vaatii erikoislaitteita ja prosessin aikana voi tapahtua vääntymistä, mikä voi johtaa tuotteen muodonmuutokseen. Polyamidi-imidi ei sovellu sovelluksiin, jotka vaativat tiettyä väriä, koska sillä on luonnollinen väri, jota ei voida helposti muuttaa käsittelyn aikana. Lisäksi se muuttuu hauraaksi matalissa lämpötiloissa, ja liiallinen ulkoinen voima voi aiheuttaa sen rikkoutumisen.

Näistä rajoituksista huolimatta PAI:lla on parempi yhteensopivuus alumiinisten PCB-levyjen kanssa, mikä tekee siitä sopivan kasteluyhdisteen LED valaistusjärjestelmät ja aurinkoelektroniikka. Se on hyödyllinen myös öljyn ja kaasun etsintälaitteiden, kuten porausanturien ja ohjaimien, istuttamisessa.

akryylit

Akryyli on kapselointiyhdiste, joka on helppo käsitellä ja kovettuu nopeasti, joten se on houkutteleva valinta asiakkaille, jotka etsivät nopeaa PCB-kokoonpanoa valmistusyritykseltä. Se on myös sopiva materiaali PCB-valaukseen, koska se auttaa lyhentämään tuotantoaikaa. Vaikka akryylillä on erinomainen tarttuvuus ja kemiallinen kestävyys, sillä on huono lämmönkestävyys ja se voi haurastua ajan myötä, mikä johtaa lyhyeen käyttöikään. Se voidaan kuitenkin muotoilla optisesti läpinäkyväksi, mikä tekee siitä ihanteellisen elektronisiin sovelluksiin, jotka vaativat valonläpäisyä.

Mitä etuja tulee, akryylillä ei ole monia muita materiaaleja verrattuna. Sen tärkein etu on, että se on halpa, joten se sopii paremmin kulutuselektroniikkasovelluksiin pienemmillä voittomarginaaleilla, koska se ei lisää merkittävästi tuotantokustannuksia.

polyesterit

Polyesterillä on erinomaiset sähköä eristävät ominaisuudet, joten se soveltuu erilaisiin sähkösovelluksiin, kuten autoelektroniikkaan, virtalähteisiin ja LVI-järjestelmiin. Vaikka se on halvempi ruukkuseos, sen käyttöikä on lyhyempi, joten se on taloudellinen valinta. Lääketieteellisissä laitteissa sitä käytetään yleisesti valvontalaitteissa ja diagnostisissa työkaluissa.

Mitkä ovat PCB-kapseloinnin edut?

Insinöörinä voin todistaa ne lukuisat edut, joita PCB-kapselointi tuo pöytään. Tämä prosessi on kriittinen elektronisten komponenttien luotettavuuden ja pitkäikäisyyden parantamiseksi. Tässä syy:

• Vankka suoja vedeltä ja iskuilta: Kapselointi on elintärkeää suojattaessa PCB:tä vesivahingoilta ja fyysisiltä iskuilta, jotka ovat yleisiä uhkia eri ympäristöissä.

• Kemiallinen ja korroosionkestävyys: Tämä menetelmä tarjoaa poikkeuksellisen suojan kemiallista altistumista ja korroosiota vastaan, joten se on ihanteellinen piirilevyille, jotka toimivat ankarissa olosuhteissa.

• Parannettu eristys ja toiminnallisuus: Parantamalla sähkökomponenttien välistä eristystä kapselointi auttaa vähentämään virtahäviöitä ja varmistamaan, että laite säilyttää optimaalisen toiminnan ajan mittaan.

• Mekaaninen tärinäsuojaus: Kapselointi estää tehokkaasti mekaanisen tärinän aiheuttamat vauriot ja säilyttää piirilevyn komponenttien eheyden.

• RFI/EMI-häiriöiden vähentäminen: Tämä prosessi on erittäin tehokas radiotaajuushäiriöiden (RFI) ja sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) vähentämisessä, jotka voivat häiritä laitteen suorituskykyä.

• Stressin vähentäminen juotosliitoksissa: Kapselointi tarjoaa vankan perustan johtimien liittämiselle, mikä vähentää merkittävästi juotosliitosten rasitusta ja ehkäisee mahdollisia vikoja tai murtumia.

• Este kontaminantteja vastaan: Se muodostaa turvallisen tiivisteen, joka pitää pölyn, lian ja muut epäpuhtaudet loitolla ja suojaa piirilevyä mahdollisilta vaurioilta.

• Suoja tinaviiksiä vastaan: Kapselointi toimii ympäristön esteenä, joka estää haitallisten tinaviiksien muodostumisen, jotka voivat aiheuttaa oikosulkuja ja muita vikoja.

• Vaikeus käänteisessä suunnittelussa: Turvallisuusnäkökulmasta katsottuna kapseloituja piirilevyjä on paljon vaikeampi palauttaa kuin ne, joissa on pelkkä muodollinen pinnoite, mikä suojaa malliasi kopioimiselta.

• Suoja lämpölaajenemiselta: Tämä menetelmä suojaa myös komponentteja lämpölaajenemiseen liittyviltä ongelmilta ja varmistaa, että piirilevy säilyttää ionipuhtaus- ja kosteudenkesto-ominaisuudet.

• Kustannustehokas ja tehokas: Kapselointi on yleensä nopeampaa ja kustannustehokkaampaa kuin muut suojamenetelmät, mikä vaatii vähemmän levitysvaiheita ja eliminoi uudelleenkokoonpanon tarpeen. Lisäksi VOC-vapaita vaihtoehtoja on saatavilla niille, jotka ovat huolissaan ympäristövaikutuksista.

• Helppokäyttöisyys: Prosessi on suoraviivainen ja tehokas jopa suurissa sovelluksissa, joten se on käytännöllinen valinta valmistajille, jotka haluavat tehostaa toimintaansa.

Kaiken kaikkiaan piirilevyjen kapselointi on välttämätön prosessi, joka tarjoaa kattavan suojan, parantaa suorituskykyä ja varmistaa elektronisten laitteiden pitkäaikaisen luotettavuuden.

Yhteenveto

Projektin laadun edistämiseksi on tärkeää valita sopiva materiaali eri sovellusten ja tarpeiden mukaan. Mitä tulee PCB-suojaukseen, konforminen pinnoite on varteenotettava vaihtoehto kastelulle. Vaikka molemmat vaihtoehdot tarjoavat suojaa, näiden kahden välillä on joitain merkittäviä eroja. Lukeminen"Muodollinen pinnoite VS Potting” auttaa sinua määrittämään, mikä palvelu sopii paremmin tarpeisiisi.

Ota yhteyttä ja pyydä piirilevyn kokoonpanotarjous nyt