Как выбрать лучший материал для герметизации печатной платы для вашего проекта

Введение в заливку и инкапсуляцию

Заливка или инкапсуляция — широко используемый метод защиты печатных плат от повреждений, который доказал свою эффективность. В различных схемах используются разные заливочные массы в зависимости от преимуществ и характеристик материалов. Общие материалы включают в себя:

• Этиленвинилацетат (ЭВА)
• Полифениленсульфид (ППС)
• Полифениленоксид
• Полиамид-имид
• Акрил
• Полиэфиры

В этой статье компания Highleap Electronic подробно опишет преимущества, недостатки и сценарии применения различных материалов. Внедрение проверок на технологичность (DFM) в процесс производства печатных плат гарантирует наилучшие результаты для вашего проекта.

Что такое заливка печатной платы?

Заливка — это обычная защитная мера, используемая большинством производителей печатных плат для защиты электронных схем от тепла, вредных воздействий окружающей среды, химикатов и ударов. Это достигается путем заполнения корпуса печатной платы заливочным компаундом, который действует как герметизирующая смола, защищая тем самым всю плату и ее компоненты. Вот несколько причин, по которым вам следует рассмотреть возможность заливки печатной платы:

• Герметизация повышает производительность электроники и надежность схемы, защищая печатные платы от несанкционированного доступа, влаги и утечек напряжения. Герметизация также защищает электронику от воздействия вибрации и напряжения, предотвращая отсоединение проводов и преждевременный выход системы из строя.
• Кроме того, волны вибрации печатной платы и корпуса печатной платы могут спариваться, усиливая нагрузку на печатную плату и вызывая преждевременный выход из строя. Благодаря заливке печатные платы становятся устойчивыми к нагрузкам и вибрации.
• Кроме того, инкапсуляция защищает печатные платы от грязи и пыли, которые могут вызвать перегрев, помехи сигнала и снижение скорости или производительности.
• Наконец, герметизация печатной платы повышает безопасность и конфиденциальность электронного устройства. Характер заливки делает доступ к вашей печатной плате и обратное проектирование вашего устройства невероятно сложным, тем самым повышая конфиденциальность и безопасность вашей печатной платы.

Распространенные материалы для инкапсуляции печатных плат

Этиленвинилацетат (ЭВА)

Этиленвинилацетат (ЭВА) широко используется в электронной промышленности благодаря своим многофункциональным преимуществам. Он идеально подходит для наружного применения, где требуется ударопрочность, благодаря своей способности поглощать удары и вибрацию. Кроме того, он демонстрирует хорошую адгезию к различным материалам, таким как металлы, пластики и другие подложки. Он сохраняет свои свойства даже при низких температурах и обеспечивает отличную электроизоляцию.

Несмотря на свои преимущества, этот заливочный состав имеет некоторые недостатки, которые трудно игнорировать. Хотя гибкие материалы не допускают растрескивания при сгибании, они не могут обеспечить такую ​​же механическую защиту, как жесткие материалы, и могут не подходить для некоторых хрупких компонентов. Кроме того, его не рекомендуется использовать в особенно экстремальных условиях, таких как высокие температуры или кислая среда. Хотя это и не дорого, производителям печатных плат в некоторых регионах может быть непросто его приобрести.

Учитывая его преимущества и недостатки, очевидно, что EVA может использоваться в различных сценариях и областях применения. Он широко используется в печатных платах бытовой электроники , такой как мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки. Однако он может быть непригоден для промышленного применения, где некоторые промышленные изделия производителей, такие как драйверы двигателей, ПЛК и датчики, требуют от печатных плат определенной степени механической прочности, которой EVA может не соответствовать. Кроме того, он не используется в высокотехнологичных областях применения, таких как медицинское оборудование , морская электроника, аэрокосмическая и оборонная электроника, автомобильная электроника и возобновляемая энергетика. Несмотря на свои ограничения, EVA остается универсальным и экономически эффективным материалом для герметизации многих электронных устройств.

Полифениленсульфид (ППС)

Полифениленсульфид (PPS) — это высокопрочный и термостойкий термопластичный материал, способный выдерживать температуру до 260 °C, что делает его идеальным для применения в условиях высоких температур. Этот материал обладает высокой огнестойкостью и соответствует стандартам воспламеняемости UL 94 V-0 , что гарантирует его надежность и безопасность в агрессивных средах. Его высокая прочность и жесткость в сочетании с хорошей усадкой и стабильностью размеров делают его отличным выбором для печатных плат, требующих точных допусков. Кроме того, его исключительная коррозионная стойкость позволяет использовать его в условиях воздействия кислот и щелочей.

Однако важно отметить, что PPS является относительно дорогим вариантом и требует специального оборудования для обработки PCBA. Кроме того, это жесткий материал и он не может удовлетворить потребности гибких печатных плат. Его свойства также могут ухудшаться в определенных средах, например, из-за размягчения при низких температурах, а также обесцвечивания или разрушения под воздействием УФ-излучения.

PPS широко используется в передовых и дорогостоящих областях применения, таких как аэрокосмическое коммуникационное оборудование, оборонная электроника, навигационные системы и модули управления, а также датчики в беспилотных автомобилях. Однако он также высоко ценится промышленными заказчиками, которым необходимо работать в сложных условиях, включая высокие температуры и химическую коррозию. В то время как замена или ремонт промышленных плат управления могут быть дорогостоящими, PPS обеспечивает надежное и экономически эффективное решение, что делает его идеальным выбором для таких применений, как приводы двигателей и ПЛК.

Полифениленоксид

Для пользователей, которым нужен многофункциональный материал, полифениленоксид (ППО) является отличным вариантом со сбалансированным сочетанием возможностей и доступности. Хотя он и не такой термостойкий, как полифениленсульфид, он все же может работать при температуре до 140°C, что достаточно для большинства применений. Кроме того, ППО обеспечивает достаточную механическую защиту и стабильность размеров, а также обладает хорошей устойчивостью как к наружным, так и к кислотным/щелочным средам. Его немногие недостатки затмеваются многочисленными преимуществами, причем единственным заметным недостатком являются периодические трудности с закупками.

Благодаря широкому диапазону сопротивлений, PPO может использоваться во многих областях. Например, он широко применяется в бытовой технике, такой как телевизоры и кондиционеры , а также в общественных объектах, таких как солнечные батареи , ветряные турбины и системы хранения энергии. PPO также хорошо подходит для использования в медицинских печатных платах , включая имплантируемые датчики и системы доставки лекарств, и может найти применение в таких отраслях, как авиация, военная промышленность и промышленное производство. В целом, универсальность и доступность PPO делают его отличным выбором для многих применений.

Полиамид-имид

Полиамидимид (ПАИ) — это соединение, широко используемое в промышленной сфере, поскольку оно более устойчиво в экстремальных условиях и может обеспечить длительную защиту. Он совместим с высокой термостойкостью и низким водопоглощением, что делает его идеальным для предотвращения проблем, связанных с влажностью, в промышленных применениях, где высокие температуры могут вызвать распыление водяного пара в окружающей среде, что приводит к короткому замыканию печатной платы.

Однако, как и другие жаростойкие составы, для обработки требуется специальное оборудование, а в процессе может возникнуть коробление, что может привести к деформации изделия. Полиамидимид не подходит для применений, требующих определенного цвета, поскольку он имеет естественный цвет, который нелегко изменить во время обработки. Кроме того, он становится хрупким в условиях низких температур, и чрезмерная внешняя сила может привести к его поломке.

Несмотря на эти ограничения, PAI обладает лучшей совместимостью с алюминиевыми печатными платами, что делает его подходящим компаундом для заливки светодиодных систем освещения и солнечной электроники. Он также полезен для заливки оборудования для разведки нефти и газа, такого как датчики и контроллеры бурения.

Акрил

Акрил представляет собой герметизирующий состав, который легко обрабатывать и быстро затвердевает, что делает его привлекательным выбором для клиентов, которым требуются возможности быстрой сборки печатных плат от производственной компании. Это также подходящий материал для заливки печатных плат, поскольку он помогает сократить время производства. Хотя акрил обладает отличной адгезией и химической стойкостью, он обладает плохой термостойкостью и со временем может стать хрупким, что приводит к короткому сроку службы. Однако его можно сделать оптически прозрачным, что делает его идеальным для электронных приложений, требующих пропускания света.

С точки зрения преимуществ акрил не так уж и много по сравнению с другими материалами. Его основным преимуществом является то, что он недорогой, что делает его более подходящим для приложений бытовой электроники с более низкой нормой прибыли, поскольку он не приводит к значительному увеличению производственных затрат.

Полиэфиры

Полиэстер обладает превосходными электроизоляционными свойствами, что делает его пригодным для различных электрических применений, включая автомобильную электронику, блоки питания и системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Хотя это менее дорогой заливочный состав, срок его службы короче, что делает его экономичным выбором. В медицинских устройствах он обычно используется в оборудовании для мониторинга и диагностических инструментах.

Каковы преимущества инкапсуляции печатной платы?

Как инженер, я могу подтвердить многочисленные преимущества, которые дает инкапсуляция печатных плат. Этот процесс имеет решающее значение для повышения надежности и долговечности электронных компонентов. Вот почему:

• Надежная защита от воды и ударов : герметизация имеет решающее значение для защиты печатных плат от повреждений водой и физических ударов, которые являются распространенными угрозами в различных средах.

• Химическая и коррозионная стойкость : Этот метод обеспечивает исключительную защиту от воздействия химических веществ и коррозии, что делает его идеальным для печатных плат, работающих в суровых условиях.

• Улучшенная изоляция и функциональность : Благодаря улучшению изоляции между электрическими компонентами, герметизация помогает снизить потери тока, обеспечивая оптимальную функциональность устройства в течение длительного времени.

• Защита от механических вибраций : Герметизация эффективно предотвращает повреждения, вызванные механическими вибрациями, сохраняя целостность компонентов на печатной плате.

• Снижение уровня радиочастотных и электромагнитных помех : Этот процесс очень эффективен для уменьшения радиочастотных помех (РЧП) и электромагнитных помех (ЭМП), которые могут нарушать работу устройства.

• Снижение напряжения в паяных соединениях : герметизация обеспечивает прочную основу для проволочного соединения, значительно снижая напряжение в паяных соединениях и предотвращая потенциальные отказы или обрывы.

• Защита от загрязнений : образует надежное уплотнение, предотвращающее попадание пыли, грязи и других загрязнений внутрь, защищая печатную плату от потенциальных повреждений.

• Защита от образования оловянных нитевидных кристаллов : инкапсуляция служит барьером, предотвращающим образование вредных оловянных нитевидных кристаллов, которые могут вызывать короткие замыкания и другие неисправности.

• Сложности обратного проектирования : С точки зрения безопасности, инкапсулированные печатные платы гораздо сложнее подвергнуть обратному проектированию по сравнению с платами, имеющими только защитное покрытие, предохраняющее ваши проекты от копирования.

• Защита от теплового расширения : Этот метод также защищает компоненты от проблем, связанных с тепловым расширением, обеспечивая сохранение ионной чистоты и влагостойкости печатной платы.

• Экономичность и эффективность : Инкапсуляция, как правило, быстрее и экономичнее, чем другие методы защиты, требует меньшего количества этапов нанесения и исключает необходимость повторной сборки. Кроме того, для тех, кто обеспокоен воздействием на окружающую среду, доступны варианты без летучих органических соединений.

• Простота применения : Процесс прост и эффективен даже при больших объемах производства, что делает его практичным выбором для производителей, стремящихся оптимизировать свои операции.

В целом, герметизация печатных плат — это незаменимый процесс, обеспечивающий всестороннюю защиту, повышающий производительность и гарантирующий долговременную надежность электронных устройств.

Заключение

Для повышения качества вашего проекта важно выбрать подходящий материал, исходя из различных областей применения и потребностей. В случае защиты печатных плат конформное покрытие является жизнеспособной альтернативой заливке компаундом. Хотя оба варианта обеспечивают защиту, между ними есть существенные различия. Прочтение статьи « Конформное покрытие против заливки компаундом» поможет вам определить, какая услуга больше подходит для ваших нужд.

Свяжитесь с нами, чтобы получить расценки на сборку печатной платы прямо сейчас