Hur man väljer det bästa PCB-inkapslingsmaterialet för ditt projekt

Introduktion till ingjutning och inkapsling

Ingjutning eller inkapsling är en mycket använd metod för att skydda kretskort från skador, och den har visat sig vara effektiv. Olika ingjutningsblandningar används i olika kretsmiljöer, baserat på materialens fördelar och egenskaper. Vanliga material inkluderar:

• Eten-vinylacetat (EVA)
• Polyfenylensulfid (PPS)
• Polyfenylenoxid
• Polyamid-imid
• akryler
• polyestrar

I den här artikeln ger Highleap Electronic en detaljerad beskrivning av fördelar, nackdelar och tillämpningsscenarier för olika material. Integrering av Design for Manufacturability (DFM)-kontroller i kretskortstillverkningsprocessen säkerställer bästa möjliga resultat för ditt projekt.

Vad är ingjutning av PCB?

Ingjutning är en vanlig skyddsåtgärd som används av de flesta PCBA-korttillverkare för att skydda elektroniska kretsar mot värme, miljöfaror, kemikalier och påverkan. Detta uppnås genom att fylla kretskortskortets hölje med en ingjutningsmassa, som fungerar som en inkapslingsharts och på så sätt skyddar hela kortet och dess komponenter. Här är några anledningar till varför du bör överväga att sätta in PCB-kort:

• Potting förbättrar elektronisk prestanda och kretspålitlighet genom att skydda PCB från manipulering, fukt och spänningsläckor. Potting skyddar också elektroniken från effekterna av vibrationer och stress, vilket förhindrar kabelbortkopplingar och tidiga systemfel.
• Dessutom kan PCB- och PCB-höljets vibrationsvågor paras ihop, vilket ökar stressen på PCB:n och orsakar tidigt fel. PCB blir stress- och vibrationsbeständiga genom ingjutning.
• Encapsulation skyddar också PCB från smuts och damm, vilket kan orsaka överhettning, signalstörningar och minskad hastighet eller prestanda.
• Slutligen förbättrar ingjutning av PCB-kort den elektroniska enhetens säkerhet och integritet. Karaktären av ingjutning gör det otroligt utmanande att komma åt din PCB och omvänd konstruktion av din enhet, vilket förbättrar integriteten och säkerheten för ditt PCB-kort.

Vanliga material för PCB-inkapsling

Eten-vinylacetat (EVA)

Etylen-vinylacetat (EVA) är ett flitigt använt ingjutningsmaterial inom elektronikindustrin på grund av dess multifunktionella fördelar. Den är idealisk för utomhusapplikationer som kräver stöttålighet på grund av dess förmåga att absorbera stötar och vibrationer. Dessutom uppvisar den god vidhäftning till en mängd olika material såsom metaller, plaster och andra substrat. Den behåller sina egenskaper även vid låga temperaturer och ger utmärkt elektrisk isolering.

Trots sina fördelar har denna krukmassa några nackdelar som är svåra att ignorera. Även om flexibla material gör det omöjligt att spricka när de böjs, kan de inte ge lika mycket mekaniskt skydd som styva material och kanske inte är lämpliga för vissa ömtåliga komponenter. Dessutom rekommenderas det inte för särskilt extrema miljöer, såsom höga temperaturer eller sura miljöer. Även om det inte är dyrt, är det kanske inte lätt att få tag på för PCBA-tillverkare i vissa regioner.

Med tanke på dess fördelar och nackdelar är det uppenbart att EVA kan användas i olika scenarier och tillämpningar. Det används ofta i konsumentelektronik- kretskort, såsom mobiltelefoner, surfplattor och bärbara datorer. Det kanske dock inte är lämpligt för industriella tillämpningar där vissa tillverkares industriprodukter, såsom motordrivare, PLC:er och sensorer, kräver att tryckta kretsar har en viss grad av mekaniskt motstånd som EVA kanske inte uppfyller. Dessutom används det inte i avancerade applikationer såsom medicinsk utrustning , marinelektronik, flyg- och försvarselektronik, fordonselektronik och förnybara energiapplikationer. Trots sina begränsningar är EVA fortfarande ett mångsidigt och kostnadseffektivt inkapslingsmaterial för många elektroniska enheter.

Polyfenylensulfid (PPS)

Polyfenylensulfid (PPS) är ett mycket hållbart och värmebeständigt termoplastmaterial som tål temperaturer upp till 260 °C, vilket gör det idealiskt för högtemperaturapplikationer. Materialet är mycket flamskyddat och uppfyller UL 94 V-0- standarderna för brandfarlighet, vilket säkerställer dess tillförlitlighet och säkerhet i tuffa miljöer. Dess höga hållfasthet och styvhet, i kombination med god krympning och dimensionsstabilitet, gör det till ett utmärkt val för kretskort som kräver exakta toleranser. Dessutom tillåter dess exceptionella korrosionsbeständighet exponering för syror och baser.

Det är dock viktigt att notera att PPS är ett relativt dyrt alternativ och kräver specialutrustning för PCBA-bearbetning. Dessutom är det ett styvt material och kan inte möta behoven hos flexibla PCB. Dess egenskaper kan också försvagas i vissa miljöer, såsom uppmjukning vid låga temperaturer och missfärgning eller nedbrytning vid exponering för UV-strålning.

PPS används ofta i avancerade och dyra applikationer som flyg- och rymdkommunikationsutrustning, försvarselektronik, navigationssystem och styrmoduler samt sensorer i självkörande bilar. Det är dock också högt värderat av industriella kunder som behöver arbeta i krävande miljöer, inklusive höga temperaturer och kemisk korrosion. Även om industriella styrkort kan vara dyra att byta ut eller reparera, erbjuder PPS en pålitlig och kostnadseffektiv lösning, vilket gör det till ett idealiskt val för applikationer som motorstyrningar och PLC:er.

Polyfenylenoxid

För användare som söker ett multifunktionellt material är polyfenylenoxid (PPO) ett utmärkt alternativ, med en balanserad blandning av kapacitet och prisvärdhet. Även om den inte är lika värmebeständig som polyfenylensulfid, kan den fortfarande fungera i miljöer upp till 140°C, vilket är tillräckligt för de flesta applikationer. Dessutom ger PPO adekvat mekaniskt skydd och dimensionsstabilitet, och har god motståndskraft mot både utomhus och sura/alkaliska miljöer. Dess få brister överskuggas av dess många fördelar, med den enda anmärkningsvärda nackdelen att det ibland är svårt att upphandla.

Tack vare sitt breda resistansområde kan PPO användas i många tillämpningar. Det används till exempel ofta i hushållsapparater som TV-apparater och luftkonditioneringsapparater , såväl som i offentliga anläggningar som solpaneler , vindkraftverk och energilagringssystem. PPO är också väl lämpat för användning i medicinska kretskort , inklusive implanterbara sensorer och läkemedelsleveranssystem, och kan hitta en plats i industrier som flyg, militär och industriell tillverkning. Sammantaget gör PPOs mångsidighet och överkomliga pris det till ett utmärkt val för många tillämpningar.

Polyamid-imid

Polyamid-imid (PAI) är en vanlig förening inom industriområdet eftersom den är mer seg i extrema miljöer och kan ge långvarigt skydd. Den är kompatibel med hög temperaturbeständighet och låg vattenabsorption, vilket gör den idealisk för att förebygga fuktrelaterade problem i industriella applikationer, där höga temperaturer kan orsaka atomisering av vattenånga i miljön, vilket leder till kortslutning på kretskortet.

Men precis som andra högtemperaturbeständiga föreningar krävs speciell utrustning för bearbetning, och det kan ske skevheter under processen, vilket kan leda till produktdeformation. Polyamidimid är inte lämplig för applikationer som kräver en specifik färg, eftersom den har en naturlig färg som inte lätt kan ändras under bearbetningen. Dessutom blir den ömtålig i lågtemperaturmiljöer och överdriven yttre kraft kan få den att gå sönder.

Trots dessa begränsningar har PAI högre kompatibilitet med aluminium-PCB, vilket gör det till en lämplig ingjutningsmassa för LED- belysningssystem och solelektronik. Det är också användbart i ingjutningsapplikationer för olje- och gasprospekteringsutrustning, såsom borrsensorer och styrenheter.

akryler

Akryl är en inkapslingsblandning som är lätt att bearbeta och härdar snabbt, vilket gör den till ett attraktivt val för kunder som söker snabba kretskortsmontagemöjligheter från ett tillverkningsföretag. Det är också ett lämpligt material för PCB-ingjutning, eftersom det hjälper till att minska produktionstiden. Även om akryl har utmärkt vidhäftning och kemisk beständighet, har den dålig värmebeständighet och kan bli skör med tiden, vilket resulterar i en kort livslängd. Den kan dock formuleras för att vara optiskt transparent, vilket gör den idealisk för elektroniska applikationer som kräver ljustransmission.

När det gäller fördelar har akryl inte många jämfört med andra material. Dess främsta fördel är att den är billig, vilket gör den mer lämpad för konsumentelektronikapplikationer med lägre vinstmarginaler, eftersom den inte ökar produktionskostnaderna avsevärt.

polyestrar

Polyester har utmärkta elektriska isoleringsegenskaper, vilket gör den lämplig för olika elektriska applikationer, inklusive bilelektronik, strömförsörjningsenheter och HVAC-system. Även om det är en billigare ingjutningsmassa, är dess livslängd kortare, vilket gör det till ett ekonomiskt val. I medicinsk utrustning används det ofta i övervakningsutrustning och diagnostiska verktyg.

Vilka är fördelarna med PCB-inkapsling?

Som ingenjör kan jag intyga de många fördelar som PCB-inkapsling ger till bordet. Denna process är avgörande för att förbättra tillförlitligheten och livslängden hos elektroniska komponenter. Här är varför:

• Robust skydd mot vatten och stötar : Inkapsling är avgörande för att skydda kretskort mot vattenskador och fysiska stötar, vilka är vanliga hot i olika miljöer.

• Kemisk och korrosionsbeständighet : Denna metod erbjuder exceptionellt skydd mot kemisk exponering och korrosion, vilket gör den idealisk för kretskort som används under tuffa förhållanden.

• Förbättrad isolering och funktionalitet : Genom att förbättra isoleringen mellan elektriska komponenter bidrar inkapslingen till att minska strömförlusten, vilket säkerställer att enheten bibehåller optimal funktionalitet över tid.

• Skydd mot mekaniska vibrationer : Inkapsling förhindrar effektivt skador orsakade av mekaniska vibrationer och bevarar komponenternas integritet på kretskortet.

• Minskning av RFI/EMI-störningar : Denna process är mycket effektiv för att mildra radiofrekvensstörningar (RFI) och elektromagnetiska störningar (EMI), vilka kan störa enhetens prestanda.

• Spänningsreducering på lödfogar : Inkapsling ger en solid grund för trådbindning, vilket avsevärt minskar spänningen på lödfogar och förhindrar potentiella fel eller brott.

• Barriär mot föroreningar : Den bildar en säker tätning som håller damm, smuts och andra föroreningar borta och skyddar kretskortet från potentiella skador.

• Skydd mot tennhår : Inkapsling fungerar som en miljöbarriär och förhindrar bildandet av skadliga tennhår som kan orsaka kortslutningar och andra fel.

• Svårigheter med omvänd ingenjörskonst : Ur säkerhetssynpunkt är inkapslade kretskort mycket svårare att omvändenjörskonstruera jämfört med de med enbart konforma beläggningar, vilket skyddar dina konstruktioner från att kopieras.

• Termiskt expansionsskydd : Denna metod skyddar även komponenter från problem relaterade till termisk expansion, vilket säkerställer att kretskortet behåller sin jonrenhet och fuktbeständighetsegenskaper.

• Kostnadseffektivt och ändamålsenligt : ​​Inkapsling tenderar att vara snabbare och mer kostnadseffektivt än andra skyddsmetoder, kräver färre appliceringssteg och eliminerar behovet av ommontering. Dessutom finns VOC-fria alternativ tillgängliga för de som är oroliga för miljöpåverkan.

• Enkel användning : Processen är enkel och effektiv, även i stora volymer, vilket gör den till ett praktiskt val för tillverkare som vill effektivisera sin verksamhet.

Sammantaget är PCB-inkapsling en oumbärlig process som erbjuder omfattande skydd, förbättrar prestanda och säkerställer långsiktig tillförlitlighet hos elektroniska enheter.

Slutsats

För att främja kvaliteten på ditt projekt är det viktigt att välja lämpligt material baserat på olika tillämpningar och behov. När det gäller kretskortsskydd är konformbeläggning ett gångbart alternativ till ingjutning. Även om båda alternativen ger skydd finns det några betydande skillnader mellan de två. Att läsa " Konformbeläggning VS Gjutning" hjälper dig att avgöra vilken tjänst som är mer lämplig för dina behov.

Kontakta oss för att få en offert för PCB montering nu