Soorten Conforme Coatings voor PCB-bescherming

Inleiding tot conforme coatings

Conforme coatings werken stilletjes achter de schermen om ervoor te zorgen dat PCB's bestand zijn tegen de ontberingen van hun beoogde toepassingen. Deze dunne, beschermende films, typisch 25-250 micrometer dik, worden aangebracht op het oppervlak van een PCB en bedekken en beschermen de soldeerverbindingen, component leads, blootgestelde sporen en andere gemetalliseerde gebieden tegen corrosie. Door een diëlektrische barrière te bieden, handhaven conforme coatings de isolatieweerstand (SIR) niveaus op lange termijn, waardoor de operationele integriteit van de assemblage wordt gewaarborgd.

Het primaire doel van conforme coatings is om PCB's te beschermen tegen omgevingsfactoren die kunnen leiden tot degradatie en defecten. Deze omvatten vocht, zoutnevel, chemicaliën en extreme temperaturen, die allemaal corrosie, schimmelgroei en elektrische storingen kunnen veroorzaken. De bescherming die wordt geboden door conforme coatings maakt hogere spanningsgradiënten en kleinere spoorafstanden mogelijk, waardoor ontwerpers kunnen voldoen aan de steeds toenemende eisen voor miniaturisatie en betrouwbaarheid in moderne elektronica.

Conforme coatings zijn samengesteld uit polymere harsen, die de ruggengraat vormen van de beschermende film. Deze harsen worden vaak opgelost in oplosmiddelen om de applicatie te vergemakkelijken en een goede vloei en dekking te garanderen. Bovendien kunnen verschillende additieven worden opgenomen in de coatingformulering om specifieke eigenschappen te verlenen, zoals verbeterde hechting, flexibiliteit of UV-bestendigheid.

Het belang van conforme coatings kan niet genoeg worden benadrukt in het huidige elektronicalandschap. Naarmate apparaten kleiner en krachtiger worden en naar verwachting betrouwbaar zullen functioneren in steeds uitdagendere omgevingen, is de behoefte aan effectieve PCB-bescherming nog nooit zo groot geweest. Industrieën zoals de automobiel-, lucht- en ruimtevaart-, militaire, industriële en consumentenelektronica zijn sterk afhankelijk van conforme coatings om de prestaties en betrouwbaarheid van hun producten op lange termijn te waarborgen.

Bovendien heeft de trend naar miniaturisatie en de groeiende vraag naar draagbare elektronica de behoefte aan conforme coatings verder benadrukt. Omdat PCB's in kleinere ruimtes worden verpakt en worden blootgesteld aan zwaardere omstandigheden, zoals menselijk zweet in het geval van wearables, worden de beschermende eigenschappen van conforme coatings nog crucialer.

Soorten conforme coatings

Conforme coatings zijn er in verschillende formuleringen, elk met zijn eigen unieke set eigenschappen en voordelen. De belangrijkste categorieën conforme coatings omvatten acrylhars (AR), siliconenhars (SR), urethaan (polyurethaan) hars (UR), epoxy, paryleen en opkomende technologieën zoals nano-coatings.

Acrylhars (AR) Coatings

Acrylhars coatings behoren tot de meest voorkomende en economische opties voor PCB-bescherming. Ze zijn samengesteld uit thermoplastische acrylpolymeren die zijn opgelost in een mengsel van organische oplosmiddelen. AR-coatings bieden een goede diëlektrische sterkte en redelijke vocht- en slijtvastheid. Een van hun belangrijkste voordelen is het gemak van aanbrengen en verwijderen, omdat ze gemakkelijk kunnen worden opgelost met behulp van een verscheidenheid aan oplosmiddelen zonder dat er agitatie nodig is. Dit maakt herwerking en veldreparaties praktisch en kosteneffectief. AR-coatings hebben echter een slechte weerstand tegen oplosmiddelen en oplosmiddeldampen, wat hun gebruik in bepaalde toepassingen kan beperken, zoals die waarbij blootstelling aan brandstofdampen plaatsvindt.

Siliconenhars (SR) Coatings

Siliconenhars coatings bieden uitstekende bescherming over een breed temperatuurbereik, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die worden blootgesteld aan extreme hitte of kou. Ze bieden een goede chemische bestendigheid, vochtbestendigheid en flexibiliteit vanwege hun rubberachtige aard. Deze eigenschap maakt ze echter ook vatbaar voor slijtage. SR-coatings worden vaak gebruikt in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid en hebben toepassingen gevonden in het beschermen van LED-verlichtingssystemen, omdat speciale formuleringen rechtstreeks over LED's kunnen worden aangebracht zonder kleurverschuiving of intensiteitsvermindering te veroorzaken. Het belangrijkste nadeel van SR-coatings is de moeilijkheid bij het verwijderen, wat vaak gespecialiseerde oplosmiddelen, lange inweektijden en agitatie vereist.

Urethaan (Polyurethaan) Hars (UR) Coatings

Urethaanhars coatings staan bekend om hun uitstekende vocht- en chemische bestendigheid, evenals hun superieure slijtvastheid. In combinatie met hun oplosmiddelbestendigheid zijn UR-coatings zeer moeilijk te verwijderen, wat vaak gespecialiseerde oplosmiddelen, lange inweektijden en agitatie vereist, vergelijkbaar met SR-coatings. UR-coatings worden vaak gespecificeerd voor lucht- en ruimtevaarttoepassingen, waar blootstelling aan brandstofdampen een primaire zorg is.

Epoxy Conforme Coatings

Epoxy conforme coatings zijn typisch tweecomponentensystemen die uitharden tot een harde, duurzame coating. Ze bieden uitstekende vochtbestendigheid, chemische bestendigheid en slijtvastheid. Epoxy coatings bieden ook een sterke hechting aan het substraat, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen die een hoge mate van bescherming vereisen. Hun stijfheid kan echter een nadeel zijn, omdat ze minder flexibel zijn dan andere coatingtypen. Epoxy coatings zijn ook notoir moeilijk te verwijderen zodra ze zijn uitgehard, wat herwerkingsprocessen kan bemoeilijken.

Parylene Conforme Coatings

Parylene coatings worden aangebracht met behulp van een uniek dampdepositieproces, wat resulteert in een dunne, uniforme en porievrije coating. Ze bieden een uitstekende diëlektrische sterkte en superieure weerstand tegen vocht, oplosmiddelen en extreme temperaturen. De dampdepositie methode maakt het mogelijk om zeer dunne coatings te creëren die nog steeds uitzonderlijke bescherming bieden. De gespecialiseerde apparatuur die nodig is voor de applicatie en de moeilijkheid bij het verwijderen voor herwerkingsdoeleinden kunnen echter aanzienlijke nadelen zijn.

Opkomende Coating Technologieën

Naarmate de elektronica-industrie zich blijft ontwikkelen, geldt dat ook voor de technologieën die worden gebruikt in conforme coatings. Nano-coatings zijn bijvoorbeeld een opkomende klasse van ultradunne coatings die verbeterde hydrofobiciteit en bescherming tegen het binnendringen van vocht bieden. Hoewel deze coatings zich nog in de vroege stadia van ontwikkeling en adoptie bevinden, zijn ze veelbelovend voor toekomstige toepassingen waar minimale coatingdikte en gewicht kritieke factoren zijn.

Eigenschappen en voordelen van conforme coatings

Conforme coatings bieden een breed scala aan eigenschappen en voordelen die ze onmisbaar maken voor het beschermen van PCB's in verschillende toepassingen. Deze eigenschappen kunnen grofweg worden ingedeeld in milieubescherming, elektrische eigenschappen, mechanische bescherming, verbeterde betrouwbaarheid en ontwerpvoordelen.

Milieubescherming

Een van de belangrijkste functies van conforme coatings is het beschermen van PCB's tegen de schadelijke effecten van hun werkomgeving. Belangrijke eigenschappen voor milieubescherming zijn:

Vochtbestendigheid: Conforme coatings vormen een barrière tegen het binnendringen van vocht, waardoor corrosie en kortsluiting worden voorkomen die worden veroorzaakt door blootstelling aan vochtigheid, condensatie of vloeibaar water.
Chemische bestendigheid: Veel conforme coatings bieden uitstekende weerstand tegen een breed scala aan chemicaliën, waaronder oplosmiddelen, zuren, basen en andere agressieve stoffen die anders de PCB en de componenten ervan zouden kunnen beschadigen.
Temperatuurbestendigheid: Sommige conforme coatings, met name formuleringen op basis van siliconen en epoxy, zijn bestand tegen extreme temperatuurbereiken, waardoor een betrouwbare werking wordt gegarandeerd in zowel omgevingen met hoge als lage temperaturen.
UV-bestendigheid: Bepaalde conforme coatings zijn samengesteld om bestand te zijn tegen degradatie veroorzaakt door blootstelling aan ultraviolet (UV) licht, wat vooral belangrijk is voor toepassingen buitenshuis of toepassingen met langdurige blootstelling aan zonlicht.

Elektrische eigenschappen

Conforme coatings spelen een cruciale rol bij het handhaven van de elektrische integriteit van PCB's door isolatie te bieden en kortsluiting te voorkomen. Belangrijke elektrische eigenschappen zijn:

Diëlektrische sterkte: Conforme coatings hebben een hoge diëlektrische sterkte, waardoor ze bestand zijn tegen hoge spanningen zonder door te slaan, waardoor vonkvorming en kortsluiting tussen dicht op elkaar geplaatste geleiders worden voorkomen.
Isolatieweerstand: De hoge isolatieweerstand van conforme coatings helpt de elektrische isolatie tussen geleiders te behouden, waardoor lekstromen worden voorkomen en de goede werking van de PCB wordt gegarandeerd.

Mechanische bescherming

Naast milieu- en elektrische bescherming bieden conforme coatings ook mechanische bescherming aan PCB's en hun componenten. Belangrijke mechanische eigenschappen zijn:

Slijtvastheid: Sommige conforme coatings, met name formuleringen op basis van urethaan en epoxy, bieden uitstekende weerstand tegen slijtage, waardoor de PCB wordt beschermd tegen schade veroorzaakt door wrijving of contact met andere oppervlakken.
Flexibiliteit en spanningsontlasting: Bepaalde conforme coatings, zoals siliconen en sommige acrylformuleringen, bieden flexibiliteit en spanningsontlasting, waardoor de PCB bestand is tegen trillingen, schokken en thermische cycli zonder te barsten of te delamineren.

Verbeterde betrouwbaarheid

Door uitgebreide bescherming te bieden tegen milieu-, elektrische en mechanische spanningen, verbeteren conforme coatings de betrouwbaarheid en levensduur van PCB's aanzienlijk. Enkele belangrijke voordelen in dit opzicht zijn:

Preventie van corrosie: Door de PCB te beschermen tegen vocht en andere corrosieve stoffen, helpen conforme coatings de corrosie van geleiders, soldeerverbindingen en componentaansluitingen te voorkomen, wat kan leiden tot elektrische storingen en een kortere levensduur.
Beperking van de groei van tin whiskers: Conforme coatings kunnen helpen de groei van tin whiskers te beperken. Dit zijn dunne, geleidende filamenten die kunnen groeien vanuit soldeerverbindingen op basis van tin en kortsluiting kunnen veroorzaken. Door de soldeerverbindingen in te kapselen, kunnen conforme coatings de groei van tin whiskers onderdrukken en de betrouwbaarheid van de PCB op lange termijn verbeteren.
Bescherming tegen verontreiniging: Conforme coatings werken als een barrière tegen verontreinigingen in de lucht, zoals stof, vuil en andere deeltjes, die zich op het PCB-oppervlak kunnen ophopen en elektrische of mechanische problemen kunnen veroorzaken.

Ontwerpvoordelen

Het gebruik van conforme coatings kan ook verschillende voordelen bieden op het gebied van PCB-ontwerp en -fabricage, waaronder:

Miniaturisatiemogelijkheden: Door isolatie te bieden en hogere spanningsgradiënten en kleinere spoorafstanden mogelijk te maken, stellen conforme coatings ontwerpers in staat om compactere en dichter bevolkte PCB's te creëren zonder concessies te doen aan prestaties of betrouwbaarheid.
Verhoogde componentdichtheid: De beschermende eigenschappen van conforme coatings maken het mogelijk om componenten dichter bij elkaar te plaatsen, waardoor hogere componentdichtheden en een efficiënter gebruik van PCB-ruimte mogelijk zijn.
Verminderde behoefte aan mechanische behuizingen: In sommige gevallen kan het gebruik van conforme coatings de behoefte aan omvangrijke en dure mechanische behuizingen verminderen of elimineren, omdat de coating zelf voldoende bescherming biedt tegen omgevingsfactoren.

Applicatiemethoden voor conforme coatings

De effectiviteit van een conforme coating bij het beschermen van een PCB hangt niet alleen af van het type coating dat is geselecteerd, maar ook van de methode die wordt gebruikt om deze aan te brengen. Verschillende factoren beïnvloeden de keuze van de applicatiemethode, waaronder het type coating, de grootte en complexiteit van de PCB, de vereiste coatingdikte en het productievolume.

Handmatig spuiten

Handmatig spuiten is een gebruikelijke methode voor het aanbrengen van conforme coatings, met name bij productie in kleine volumes of prototyping. Bij dit proces wordt de coating aangebracht met behulp van een handspuitpistool of een spuitbus. De operator richt de spray handmatig over het PCB-oppervlak en zorgt voor een gelijkmatige dekking. Handmatig spuiten biedt flexibiliteit en controle, waardoor de operator de coatingdikte en dekking naar behoefte kan aanpassen. De kwaliteit en consistentie van de coating kunnen echter variëren, afhankelijk van de vaardigheid en ervaring van de operator, en het proces kan tijdrovend zijn, vooral als maskering vereist is om bepaalde delen van de PCB tegen coating te beschermen.

Geautomatiseerd spuiten

Voor productie in grotere volumes kunnen geautomatiseerde spuitsystemen worden gebruikt om conforme coatings aan te brengen. Deze systemen bestaan doorgaans uit een programmeerbare spuitmond die is gemonteerd op een robotarm of een transportsysteem dat de PCB onder de spuitkop beweegt. Geautomatiseerd spuiten zorgt voor een consistente coatingdikte en dekking, waardoor de variabiliteit die gepaard gaat met handmatig spuiten wordt verminderd. Het maakt ook snellere productiesnelheden mogelijk en kan eenvoudig worden geïntegreerd in bestaande productielijnen. Geautomatiseerde spuitsystemen kunnen echter duurder zijn dan handmatige methoden en vereisen mogelijk extra installatie- en programmeertijd.

Selectieve coating

Selectieve coating is een geavanceerde vorm van geautomatiseerd spuiten waarbij programmeerbare robotspuitmonden worden gebruikt om conforme coatings aan te brengen op specifieke delen van de PCB. Deze methode is vooral handig voor productie in grote volumes en kan de noodzaak van maskering elimineren, omdat de robotspuitmonden de toepassing van de coating nauwkeurig kunnen regelen. Selectieve coatingsystemen bevatten vaak UV-uithardingslampen om een snelle uitharding van de coating direct na het aanbrengen mogelijk te maken. Hoewel selectieve coating een hoge precisie en efficiëntie biedt, vereist het gespecialiseerde apparatuur en kunnen er beperkingen zijn met betrekking tot de coatingmaterialen die kunnen worden gebruikt.

Dompelcoating

Dompelcoating omvat het onderdompelen van de PCB in een tank met het vloeibare conforme coatingmateriaal. De PCB wordt vervolgens met een gecontroleerde snelheid uit de tank gehaald, waardoor de overtollige coating eraf kan druppelen en er een uniforme laag op het oppervlak achterblijft. Dompelcoating is geschikt voor productie in grote volumes en kan beide zijden van de PCB tegelijkertijd coaten. Deze methode vereist echter doorgaans uitgebreide maskering om connectoren en andere gebieden te beschermen waar geen coating gewenst is. Bovendien kan de coatingdikte worden beïnvloed door factoren zoals de dompel- en terugtreksnelheid, de viscositeit van het coatingmateriaal en de drainage tijd.

Borstelcoating

Borstelcoating is een handmatige applicatiemethode waarbij een borstel wordt gebruikt om de conforme coating op specifieke delen van de PCB aan te brengen. Deze methode wordt vaak gebruikt voor nabewerking, reparatie of retoucheerdoeleinden, omdat het een nauwkeurige controle over het applicatiegebied mogelijk maakt. Borstelcoating is ook handig voor het aanbrengen van coatings op moeilijk bereikbare plaatsen of voor kleinschalige productie. Borstelcoating kan echter arbeidsintensief zijn en kan resulteren in een inconsistente coatingdikte en dekking, afhankelijk van de vaardigheid van de operator.

Opkomende Applicatietechnologieën

Naarmate de elektronica-industrie zich blijft ontwikkelen, worden er nieuwe applicatietechnologieën voor conforme coatings ontwikkeld om de uitdagingen van miniaturisatie, productie in grote volumes en de toenemende complexiteit van PCB's aan te pakken. Enkele opkomende technologieën zijn:

Plasma-afzetting: deze methode omvat het gebruik van een plasma om een dunne, uniforme laag conforme coating op het PCB-oppervlak aan te brengen. Plasma-afzetting kan worden gebruikt om ultradunne coatings aan te brengen en kan eenvoudig worden geïntegreerd in geautomatiseerde productielijnen.
Dampafzetting: vergelijkbaar met plasma-afzetting kunnen dampafzettingstechnieken, zoals chemische dampafzetting (CVD) en fysische dampafzetting (PVD), worden gebruikt om dunne, uniforme coatings op PCB's aan te brengen. Deze methoden bieden een hoge precisie en kunnen worden gebruikt om complexe geometrieën en moeilijk bereikbare gebieden te coaten.

Dikte meting en controle

Een goede controle van de dikte van de conforme coating is cruciaal voor het waarborgen van optimale bescherming en prestaties van PCB's. Als de coating te dun is, biedt deze mogelijk onvoldoende bescherming tegen omgevingsfactoren, terwijl een te dikke coating kan leiden tot problemen zoals het vasthouden van oplosmiddelen, bellen of andere defecten die de integriteit van de coating in gevaar kunnen brengen. In deze sectie bespreken we het belang van de coatingdikte, typische diktebereiken voor verschillende coatingtypen en de verschillende methoden die worden gebruikt om de coatingdikte te meten en te controleren.

De dikte van de conforme coating wordt doorgaans gemeten in micrometers (μm) of mils (1 mil = 25,4 μm). Het aanbevolen diktebereik varieert afhankelijk van het type coatingmateriaal en de specifieke toepassingsvereisten. Acryl-, epoxy- en urethaancoatings worden bijvoorbeeld doorgaans aangebracht met een dikte van 25 tot 130 μm (1 tot 5 mils), terwijl siliconencoatings kunnen worden aangebracht met een dikte tot 210 μm (8 mils) om een betere bescherming te bieden in ruwe omgevingen.

Er zijn verschillende methoden om de dikte van de conforme coating te meten, die grofweg kunnen worden onderverdeeld in natte film- en droge filmtechnieken.

Dikte meten van natte film

Meters voor de dikte van natte films worden gebruikt om de dikte van de coating direct na het aanbrengen te meten, terwijl deze zich nog in vloeibare toestand bevindt. Deze meters bestaan doorgaans uit een reeks inkepingen of tanden met gekalibreerde diepten. De meter wordt direct op de natte coating geplaatst en de dikte wordt bepaald door te observeren welke inkepingen of tanden door de coating worden bevochtigd. De gemeten dikte van de natte film kan vervolgens worden gebruikt om de verwachte dikte van de droge film te berekenen, rekening houdend met het vaste stofgehalte van het coatingmateriaal.

Het meten van de dikte van de natte film biedt een snelle en eenvoudige manier om de coatingdikte tijdens het aanbrengen te controleren, waardoor real-time aanpassingen mogelijk zijn om ervoor te zorgen dat de gewenste dikte wordt bereikt. Deze methode is echter minder nauwkeurig dan meettechnieken voor droge films en houdt mogelijk geen rekening met variaties in de coatingdikte als gevolg van onregelmatigheden in het oppervlak of drainage-effecten.

Dikte meten van droge film

Meettechnieken voor de dikte van droge films worden gebruikt om de dikte van de conforme coating te bepalen nadat deze volledig is uitgehard. Een veelgebruikte methode is het gebruik van een micrometer, waarbij de dikte van de PCB op verschillende punten wordt gemeten voor en na het aanbrengen van de coating. Het verschil tussen de twee metingen, gedeeld door twee, geeft een schatting van de coatingdikte aan één kant van de PCB. Door meerdere metingen over het PCB-oppervlak te verrichten, kan ook de uniformiteit van de coating worden beoordeeld.

Hoewel de micrometermethode relatief eenvoudig en goedkoop is, kan deze tijdrovend zijn en mogelijk geen nauwkeurige resultaten opleveren voor zachte of samendrukbare coatings. Bovendien vereist deze methode toegang tot het kale PCB-oppervlak, wat niet altijd mogelijk is.

Geavanceerde Meettechnieken

Meer geavanceerde technieken voor het meten van de dikte van conforme coatings omvatten het gebruik van gespecialiseerde instrumenten, zoals wervelstroomprobes en ultrasone diktemeters.

Wervelstroomprobes werken door een hoogfrequent elektromagnetisch veld te genereren dat in wisselwerking staat met het geleidende substraat onder de coating. De aanwezigheid van de coating beïnvloedt de sterkte van het elektromagnetische veld, waardoor de probe de coatingdikte kan meten op basis van de veranderingen in het veld. Wervelstroomprobes bieden een hoge nauwkeurigheid en kunnen niet-destructieve metingen uitvoeren, maar ze vereisen de aanwezigheid van een geleidend substraat en kunnen worden beïnvloed door onregelmatigheden in het oppervlak of variaties in het substraatmateriaal.

Ultrasone diktemeters gebruiken hoogfrequente geluidsgolven om de dikte van de conforme coating te meten. De meter zendt een puls van ultrasone energie uit die door de coating reist, reflecteert op het substraat en terugkeert naar de meter. Door de tijd te meten die de puls nodig heeft om door de coating te reizen en terug te keren, kan de meter de coatingdikte berekenen op basis van de bekende geluidssnelheid in het coatingmateriaal. Ultrasone meters bieden een hoge nauwkeurigheid en kunnen de dikte van coatings op niet-geleidende substraten meten, maar ze vereisen mogelijk het gebruik van een koppelmedium om een goed contact tussen de meter en het coatingoppervlak te garanderen.

Diktecontrole bij het aanbrengen

Het controleren van de dikte van conforme coatings tijdens het aanbrengen is essentieel voor het bereiken van een consistente en betrouwbare bescherming. Verschillende factoren kunnen de coatingdikte beïnvloeden, waaronder de aanbrengmethode, de viscositeit van het coatingmateriaal, de oppervlakte-energie van het substraat en omgevingsomstandigheden zoals temperatuur en vochtigheid.

Om een consistente coatingdikte te behouden, kunnen fabrikanten verschillende technieken toepassen, zoals:

Het aanpassen van de applicatieparameters: Voor spuitcoatingmethoden kan de coatingdikte worden geregeld door factoren aan te passen zoals de spuitdruk, de spuitmondgrootte en de afstand tussen de spuitmond en het PCB-oppervlak. Voor dompelcoaten kunnen de dompel- en terugtreksnelheden, evenals de drainage-tijd, worden geoptimaliseerd om de gewenste dikte te bereiken.
Het gebruik van diktemeters: Het opnemen van natte film- of droge filmdiktemeters in het applicatieproces maakt real-time monitoring en aanpassing van de coatingdikte mogelijk, waardoor ervoor wordt gezorgd dat de gewenste dikte consistent wordt bereikt.
Het implementeren van procescontroles: Het vaststellen en onderhouden van strikte procescontroles, zoals omgevingsomstandigheden, materiaalbehandeling en onderhoud van apparatuur, kan helpen om variaties in de coatingdikte te minimaliseren en consistente resultaten te garanderen.
Het gebruik van geautomatiseerde systemen: Geautomatiseerde coatingapplicatiesystemen, zoals selectieve coating of robotsprayen, kunnen een hoge mate van precisie en herhaalbaarheid bieden, waardoor een consistente coatingdikte over meerdere PCB's kan worden gehandhaafd.

Uithardingsmethoden voor conforme coatings

Een goede uitharding van conforme coatings is essentieel voor het bereiken van optimale bescherming en prestaties. Het uithardingsproces omvat de transformatie van het vloeibare coatingmateriaal in een solide, duurzame film die sterk hecht aan het PCB-oppervlak en de gewenste beschermende eigenschappen biedt. In deze sectie bespreken we het belang van een goede uitharding, de verschillende uithardingsmethoden die worden gebruikt voor conforme coatings en de factoren die de uithardingstijd beïnvloeden.

De keuze van de uithardingsmethode is afhankelijk van het type conform coatingmateriaal, de applicatiemethode en de productievereisten. Onjuiste uitharding kan leiden tot problemen zoals slechte hechting, verminderde chemische en vochtbestendigheid en het vasthouden van oplosmiddelen of andere vluchtige stoffen in de coating, wat de beschermende eigenschappen kan aantasten. Daarom is het cruciaal om de juiste uithardingsmethode te selecteren en ervoor te zorgen dat de coating volledig is uitgehard voordat de PCB wordt blootgesteld aan de beoogde gebruiksomgeving.

Verdampingsuitharding

Verdampingsuitharding, ook wel bekend als luchtdrogen of uitharding bij kamertemperatuur, is de eenvoudigste en meest gebruikelijke methode voor het uitharden van conforme coatings. Bij dit proces kan de coating uitharden door de verdamping van het oplosmiddel of de drager, waardoor een solide, beschermende film achterblijft. Verdampingsuitharding is geschikt voor coatings die geen extra chemische reacties vereisen om hun uiteindelijke eigenschappen te bereiken, zoals acryl- en sommige polyurethaancoatings.

Het belangrijkste voordeel van verdampingsuitharding is de eenvoud en de lage kosten, omdat er geen gespecialiseerde apparatuur of energie-invoer nodig is. De uithardingstijd kan echter relatief lang zijn, variërend van enkele minuten tot enkele uren, afhankelijk van de coatingdikte, de omgevingstemperatuur en vochtigheid en de vluchtigheid van het oplosmiddel. Bovendien bereikt verdampingsuitharding mogelijk niet hetzelfde niveau van crosslinking en chemische bestendigheid als andere uithardingsmethoden, met name voor dikkere coatings of in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid.

Vochtuitharding

Vochtuitharding is een uithardingsmechanisme dat berust op de reactie van het coatingmateriaal met omgevingsvocht om een verknoopte, beschermende film te vormen. Deze methode wordt vaak gebruikt voor siliconen en sommige polyurethaan coatings, die vocht-reactieve functionele groepen bevatten die kunnen hydrolyseren en condenseren in de aanwezigheid van waterdamp.

Vochtuitharding biedt verschillende voordelen, zoals goede hechting, flexibiliteit en weerstand tegen hoge temperaturen en chemicaliën. Het uithardingsproces kan echter gevoelig zijn voor omgevingsomstandigheden, met name vochtigheid en temperatuur. Hoge luchtvochtigheid kan het uithardingsproces versnellen, terwijl lage luchtvochtigheid het kan vertragen of zelfs volledige uitharding kan voorkomen. Evenzo kunnen lage temperaturen de uithardingsreactie vertragen, terwijl hoge temperaturen overmatige crosslinking en verbrossing van de coating kunnen veroorzaken.

Om een goede vochtuitharding te garanderen, is het belangrijk om de omgevingsomstandigheden tijdens het aanbrengen en uitharden te controleren, waarbij een constante temperatuur en vochtigheidsgraad worden gehandhaafd. In sommige gevallen kan een tweetraps uithardingsproces worden gebruikt, waarbij de coating eerst kan drogen door verdamping van het oplosmiddel, gevolgd door een periode van blootstelling aan gecontroleerde vochtigheid om de vochtuithardingsreactie te voltooien.

Warmteuitharding

Warmteuitharding omvat het gebruik van verhoogde temperaturen om het uithardingsproces te versnellen en een volledig verknoopte, beschermende coating te verkrijgen. Deze methode wordt vaak gebruikt voor coatings die een chemische reactie vereisen om hun uiteindelijke eigenschappen te bereiken, zoals epoxy en sommige polyurethaan coatings.

Warmteuitharding kan de uithardingstijd aanzienlijk verkorten in vergelijking met methoden bij kamertemperatuur, met typische uithardingscycli variërend van enkele minuten tot enkele uren, afhankelijk van het coatingmateriaal en de gebruikte temperatuur. De verhoogde temperatuur levert de energie die nodig is om de crosslinkingreactie te initiëren en in stand te houden, wat resulteert in een dichte, zeer resistente coating met uitstekende hechting en chemische weerstand.

Warmteuitharding heeft echter ook enkele beperkingen en overwegingen. De hoge temperaturen die tijdens het uithardingsproces worden gebruikt, kunnen thermische spanning veroorzaken op de PCB en de componenten ervan, met name voor temperatuurgevoelige apparaten. Daarom is het belangrijk om een uithardingstemperatuur en -duur te selecteren die compatibel is met de PCB-materialen en -componenten, en om te zorgen voor een uniforme verwarming om lokale oververhitting of thermische gradiënten te voorkomen.

Warmteuitharding vereist ook gespecialiseerde apparatuur, zoals ovens of verwarmingskamers, wat de kosten en complexiteit van het coatingproces kan verhogen. Bovendien kan het energieverbruik dat gepaard gaat met warmteuitharding aanzienlijk zijn, met name voor productie in grote volumes.

UV-uitharding

UV-uitharding is een snelle en efficiënte methode voor het uitharden van conforme coatings die gebruik maakt van ultraviolet (UV) licht om een fotochemische reactie in het coatingmateriaal te initiëren. Deze methode is met name geschikt voor coatings die foto-initiatoren bevatten, zoals sommige acryl- en polyurethaanformuleringen.

Bij UV-uitharding wordt de coating blootgesteld aan UV-licht met hoge intensiteit, typisch in het golflengtebereik van 200-400 nm. De UV-energie activeert de foto-initiatoren in de coating, die vrije radicalen genereren die de polymerisatie- en crosslinkingreacties initiëren. Het uithardingsproces is zeer snel, met typische uithardingstijden variërend van enkele seconden tot enkele minuten, afhankelijk van de coatingdikte en de intensiteit van het UV-licht.

Het belangrijkste voordeel van UV-uitharding is de snelheid, die een hoge doorvoerproductie mogelijk maakt en de totale verwerkingstijd verkort. UV-uitharding biedt ook uitstekende coatingeigenschappen, zoals hoge hardheid, chemische weerstand en hechting, omdat het snelle uithardingsproces de tijd minimaliseert die beschikbaar is voor verontreinigingen of vocht om de coating te verstoren.

UV-uitharding heeft echter ook enkele beperkingen. Het proces vereist directe blootstelling van de coating aan het UV-licht, wat een uitdaging kan zijn voor complexe PCB-geometrieën of gebieden die worden overschaduwd door hoge componenten. In deze gevallen kan een secundair uithardingsmechanisme, zoals warmte- of vochtuitharding, nodig zijn om een volledige uitharding van de coating in de overschaduwde gebieden te garanderen.

UV-uitharding vereist ook gespecialiseerde apparatuur, zoals UV-lampen en reflectoren, wat de kosten en complexiteit van het coatingproces kan verhogen. Bovendien kan UV-licht schadelijk zijn voor menselijke ogen en huid, dus er moeten tijdens het uithardingsproces de juiste veiligheidsmaatregelen worden genomen, zoals afscherming en persoonlijke beschermingsmiddelen.

Factoren die de uithardingstijd beïnvloeden

Verschillende factoren kunnen de uithardingstijd van conforme coatings beïnvloeden, ongeacht de gebruikte uithardingsmethode. Deze omvatten:

Coatingtype: Verschillende coatingmaterialen hebben verschillende uithardingsmechanismen en -kinetiek, die de uithardingstijd kunnen beïnvloeden. Acrylcoatings harden bijvoorbeeld doorgaans sneller uit dan polyurethaan- of siliconencoatings, vanwege hun eenvoudigere uithardingsmechanisme en lagere viscositeit.
Omgevingsomstandigheden: Temperatuur en vochtigheid kunnen een aanzienlijke invloed hebben op de uithardingstijd, met name voor vochtuithardende en verdampingsuithardende coatings. Hogere temperaturen en vochtigheidsgraden kunnen het uithardingsproces versnellen, terwijl lagere temperaturen en vochtigheid het kunnen vertragen.
Dikte van de applicatie: Dikkere coatings vereisen over het algemeen langere uithardingstijden dan dunnere coatings, omdat het uithardingsproces door de gehele dikte van de coating moet verlopen. Dit is met name relevant voor verdampingsuithardende coatings, waarbij het oplosmiddel door de coatingdikte moet diffunderen om te verdampen.
Aanwezigheid van verontreinigingen: Verontreinigingen op het PCB-oppervlak, zoals fluxresten, oliën of vocht, kunnen het uithardingsproces verstoren en de uithardingstijd verlengen. Daarom is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de PCB schoon en droog is voordat de coating wordt aangebracht.

Verwijdering en herwerking van conforme coatings

Ondanks de vele voordelen van conforme coatings zijn er situaties waarin de coating moet worden verwijderd of herwerkt. Dit kan nodig zijn voor reparaties, vervanging van componenten of wijzigingen aan de PCB. In deze sectie bespreken we de redenen voor het verwijderen van de coating, het belang van de juiste verwijderingstechnieken en de verschillende methoden die worden gebruikt voor het verwijderen en herwerken van conforme coatings.

Het verwijderen van conforme coatings kan een delicaat en uitdagend proces zijn, omdat onjuiste verwijderingstechnieken de PCB of de componenten ervan kunnen beschadigen. Daarom is het essentieel om de juiste verwijderingsmethode te selecteren op basis van het type coating, de vereiste mate van verwijdering en de gevoeligheid van de PCB-componenten.

Verwijdering met oplosmiddel

Verwijdering met oplosmiddel is een van de meest voorkomende methoden voor het verwijderen van conforme coatings, met name voor acryl- en sommige polyurethaan coatings. Deze methode omvat het gebruik van organische oplosmiddelen, zoals aceton, methylethylketon (MEK) of gespecialiseerde conforme coatingverwijderaars, om de coating op te lossen en te verwijderen.

Het oplosmiddel wordt doorgaans met een borstel, wattenstaafje of spray op het coatingoppervlak aangebracht en gedurende een bepaalde tijd in de coating laten trekken. De verzachte coating wordt vervolgens verwijderd met een schraper, borstel of andere mechanische middelen. In sommige gevallen kunnen meerdere toepassingen van het oplosmiddel nodig zijn om de coating volledig te verwijderen.

Verwijdering met oplosmiddel is relatief eenvoudig en effectief, maar het heeft ook enkele beperkingen en overwegingen. De gebruikte oplosmiddelen kunnen ontvlambaar, giftig of milieugevaarlijk zijn, dus er moeten de juiste veiligheidsmaatregelen en verwijderingsmethoden worden gebruikt. Bovendien kunnen sommige oplosmiddelen bepaalde PCB-materialen of componenten aantasten of aantasten, dus de compatibiliteit moet vóór gebruik zorgvuldig worden geëvalueerd.

Pellen

Pellen is een mechanische verwijderingsmethode waarbij de conforme coating fysiek van het PCB-oppervlak wordt getrokken of opgetild. Deze methode wordt doorgaans gebruikt voor dikke, rubberachtige coatings, zoals sommige siliconen en flexibele polyurethaanformuleringen.

Pellen wordt vaak uitgevoerd met behulp van pincetten, tangen of andere grijpwerktuigen om de rand van de coating vast te pakken en deze van de PCB weg te trekken. In sommige gevallen kan een scherp mes of mes worden gebruikt om de coating in te snijden en een startpunt te creëren voor het pellen.

Pellen kan een snelle en effectieve methode zijn voor het verwijderen van conforme coatings, maar het heeft ook enkele beperkingen. Het proces kan arbeidsintensief en tijdrovend zijn, met name voor grote of complexe PCB's. Bovendien kan pellen mechanische spanning veroorzaken op de PCB en de componenten ervan, wat mogelijk kan leiden tot schade of delaminatie.

Thermische methoden

Thermische methoden omvatten het gebruik van warmte om de conforme coating te verzachten of af te breken, waardoor deze van het PCB-oppervlak kan worden verwijderd. De meest voorkomende thermische methode is het gebruik van een soldeerbout of heteluchtpotlood om de coating lokaal te verwarmen en erdoorheen te branden om toegang te krijgen tot de onderliggende componenten.

Thermische methoden kunnen effectief zijn voor het verwijderen van kleine coatingoppervlakken, met name voor reparaties of vervanging van componenten. De hoge temperaturen die ermee gemoeid zijn, kunnen echter thermische spanning op de PCB en de componenten veroorzaken, wat mogelijk kan leiden tot schade of degradatie. Bovendien kan het proces dampen of residuen produceren die gevaarlijk of moeilijk te reinigen kunnen zijn.

Microstralen

Microstralen, ook bekend als abrasief stralen of poederstralen, omvat het gebruik van een fijn, abrasief poeder dat door perslucht wordt voortgestuwd om de beschermende coating te verwijderen. De abrasieve deeltjes raken het coatingoppervlak met hoge snelheid, waardoor het breekt en van de PCB afschilfert.

Microstralen is vooral effectief voor het verwijderen van harde, brosse coatings, zoals paryleen en sommige epoxyformuleringen. Het proces kan nauwkeurig worden geregeld om coating van specifieke gebieden van de PCB te verwijderen, waardoor het risico op schade aan aangrenzende componenten wordt geminimaliseerd.

Microstralen heeft echter ook enkele beperkingen en overwegingen. De benodigde apparatuur kan duur en complex zijn, en het proces vereist een zorgvuldige controle van de grootte van de schuurdeeltjes, de luchtdruk en de afstand tot de spuitmond om schade aan de PCB te voorkomen. Bovendien kunnen de verwijderde coating en schuurdeeltjes stof en vuil veroorzaken die op de juiste manier moeten worden ingeperkt en afgevoerd.

Chemische verwijderaars

Chemische verwijderaars zijn gespecialiseerde formuleringen die zijn ontworpen om beschermende coatings te verwijderen door het coatingmateriaal chemisch af te breken. Deze verwijderaars bevatten doorgaans een mengsel van oplosmiddelen, zuren of alkaliën die reageren met de coating en ervoor zorgen dat deze oplost of loslaat van het PCB-oppervlak.

Chemische verwijderaars zijn verkrijgbaar in verschillende vormen, zoals vloeistoffen, gels of spuitbussen, en kunnen worden aangebracht door te borstelen, spuiten of dompelen. Het specifieke type verwijderaar dat wordt gebruikt, is afhankelijk van het type coating dat wordt verwijderd, evenals van de PCB-materialen en -componenten.

Chemische verwijderaars kunnen zeer effectief zijn voor het verwijderen van beschermende coatings, met name voor grote of complexe PCB's waar andere methoden onpraktisch kunnen zijn. Het gebruik van chemische verwijderaars brengt echter ook enkele risico's en overwegingen met zich mee. De gebruikte chemicaliën kunnen gevaarlijk of corrosief zijn, waardoor de juiste veiligheidsmaatregelen en verwijderingsmethoden vereist zijn. Bovendien kunnen sommige verwijderaars bepaalde PCB-materialen of -componenten aantasten of aantasten, dus de compatibiliteit moet vóór gebruik zorgvuldig worden geëvalueerd.

Gegeneraliseerde verwijderingstechnieken

In sommige gevallen hoeft slechts een klein gebied van de beschermende coating te worden verwijderd, bijvoorbeeld voor het vervangen of repareren van componenten. In deze situaties kunnen gelokaliseerde verwijderingstechnieken worden gebruikt om het risico op schade aan de omliggende gebieden van de PCB te minimaliseren.

Een veelgebruikte gelokaliseerde verwijderingstechniek is het gebruik van oplosmiddelstiften of -markers. Deze apparaten bevatten een vilt- of borstelpunt die is verzadigd met een oplosmiddel, waardoor de gebruiker het oplosmiddel nauwkeurig kan aanbrengen op het gewenste gebied van de coating. De verzachte coating kan vervolgens worden verwijderd met behulp van een schraper of andere mechanische middelen.

Een andere gelokaliseerde verwijderingstechniek is het gebruik van precisiegereedschappen, zoals tandheelkundige plectrums of microschrapers, om de coating mechanisch van specifieke gebieden van de PCB te verwijderen. Deze methode vereist een vaste hand en zorgvuldige controle om schade aan de onderliggende componenten of circuits te voorkomen.

Gegeneraliseerde verwijderingstechnieken kunnen vooral handig zijn voor dichtbevolkte PCB's, waar het risico op schade aan aangrenzende componenten groot is. Deze technieken kunnen echter ook tijdrovend en arbeidsintensief zijn en zijn mogelijk niet praktisch voor grootschalige verwijdering of herwerking.

Industriestandaarden en certificeringen

Om de kwaliteit en prestaties van beschermende coatings te waarborgen, zijn er verschillende industrienormen en certificeringen opgesteld. Deze normen bieden richtlijnen voor het testen, evalueren en kwalificeren van beschermende coatings, waardoor fabrikanten de meest geschikte coating voor hun specifieke toepassing kunnen selecteren.

IPC-CC-830B-standaard

De IPC-CC-830B-standaard, ontwikkeld door de Association Connecting Electronics Industries (IPC), is een van de meest erkende normen voor beschermende coatings. Deze norm biedt een uitgebreide reeks eisen en testmethoden voor het evalueren van de prestaties van beschermende coatings, waaronder:

Uiterlijk en fluorescentie
Isolatieweerstand
Vocht- en isolatieweerstand
Thermische schok
Flexibiliteit
Ontvlambaarheid
Schimmelbestendigheid
Diëlektrische weerstandsspanning

De IPC-CC-830B-standaard is van toepassing op een breed scala aan beschermende coatingtypen, waaronder acryl, siliconen, polyurethaan en epoxy. Coatings die voldoen aan de eisen van deze norm worden beschouwd als van hoge kwaliteit en geschikt voor gebruik in een verscheidenheid aan toepassingen.

MIL-I-46058C-standaard

De MIL-I-46058C-standaard, oorspronkelijk ontwikkeld door het Amerikaanse ministerie van Defensie, was de voorloper van de IPC-CC-830B-standaard. Hoewel deze norm sinds 1998 inactief is voor nieuwe ontwerpen, wordt er nog steeds veel naar verwezen en gebruikt voor de kwalificatie van beschermende coatings, met name in militaire en ruimtevaarttoepassingen.

De MIL-I-46058C-standaard omvat veel van dezelfde testmethoden en -eisen als de IPC-CC-830B-standaard, en coatings die voldoen aan de eisen van de ene norm worden over het algemeen beschouwd als te voldoen aan de eisen van de andere.

UL746E-certificering

De UL746E-certificering, ontwikkeld door Underwriters Laboratories (UL), is een veiligheidscertificering voor beschermende coatings die worden gebruikt in elektronische apparatuur. Deze certificering evalueert de elektrische en ontvlambaarheidseigenschappen van beschermende coatings en zorgt ervoor dat ze geen risico vormen op brand of elektrische gevaren bij gebruik in consumentenelektronica.

Om een UL746E-certificering te verkrijgen, moet een conforme coating een reeks tests ondergaan, waaronder:

Diëlektrische weerstandsspanning
Isolatieweerstand
Vergelijkende tracking index (CTI)
Ontvlambaarheid (UL94)

Coatings die voldoen aan de eisen van de UL746E-certificering worden beschouwd als veilig voor gebruik in consumentenelektronica en worden vaak vereist door fabrikanten en regelgevende instanties.

Testparameters

Naast de specifieke eisen van de IPC-CC-830B-, MIL-I-46058C- en UL746E-normen, worden conforme coatings ook geëvalueerd met behulp van een verscheidenheid aan andere testparameters. Deze parameters helpen ervoor te zorgen dat de coating naar verwachting presteert in de beoogde omgeving en toepassing. Enkele veelvoorkomende testparameters zijn:

Uiterlijk en fluorescentie: Evalueert het visuele uiterlijk en de UV-fluorescentie van de coating, wat belangrijk kan zijn voor inspectie- en kwaliteitscontroledoeleinden.
Isolatieweerstand: Meet het vermogen van de coating om elektrische stroom te weerstaan, wat cruciaal is voor het voorkomen van kortsluiting en andere elektrische storingen.
Omgevingsstresstesten: Evalueert het vermogen van de coating om blootstelling aan verschillende omgevingsstressoren te weerstaan, zoals extreme temperaturen, vochtigheid, zoutnevel en blootstelling aan chemicaliën.
Thermische schok en flexibiliteit: Meet het vermogen van de coating om snelle temperatuurveranderingen en mechanische spanning te weerstaan zonder te barsten of te delamineren.

Certificatieproces

Om certificering te verkrijgen volgens de IPC-CC-830B-, MIL-I-46058C- of UL746E-normen, moet een conforme coating een rigoureus test- en evaluatieproces ondergaan. Dit proces omvat doorgaans de volgende stappen:

Selectie van testmonsters: Representatieve monsters van de conforme coating worden geselecteerd voor testen, samen met geschikte testsubstraten en componenten.
Voorbereiding van testmonsters: De testmonsters worden voorbereid volgens de eisen van de specifieke norm, inclusief reiniging, maskering en coatingapplicatie.
Testen: De voorbereide monsters worden onderworpen aan de verschillende testmethoden en -eisen die in de norm zijn gespecificeerd, zoals isolatieweerstand, thermische schok en ontvlambaarheidstesten.
Evaluatie van resultaten: De testresultaten worden geëvalueerd aan de hand van de acceptatiecriteria die in de norm zijn gespecificeerd, en er wordt vastgesteld of de coating voldoet aan de eisen voor certificering.
Certificering: Als de coating aan alle eisen van de norm voldoet, wordt deze gecertificeerd en mag deze als zodanig worden gelabeld of op de markt worden gebracht.

Om de certificering te behouden, moeten conforme coatings periodiek opnieuw worden getest en geëvalueerd om ervoor te zorgen dat ze blijven voldoen aan de eisen van de relevante norm. Deze voortdurende tests helpen de kwaliteit en betrouwbaarheid van de coating op lange termijn te waarborgen.

Regelgevende overwegingen

Naast industrienormen en certificeringen is het gebruik van conforme coatings ook onderworpen aan verschillende wettelijke vereisten. Deze vereisten zijn ontworpen om de veiligheid en milieucompatibiliteit van conforme coatings te waarborgen, evenals om het juiste gebruik en de juiste verwijdering ervan te bevorderen.

Vereisten van de Occupational Safety and Health Administration (OSHA)

In de Verenigde Staten stelt de Occupational Safety and Health Administration (OSHA) normen voor de veiligheid van werknemers op de werkplek, inclusief vereisten voor het gebruik van conforme coatings. Deze vereisten zijn ontworpen om werknemers te beschermen tegen potentiële gevaren die verband houden met het gebruik van deze materialen, zoals blootstelling aan oplosmiddelen, dampen en andere chemicaliën.

Enkele belangrijke OSHA-vereisten met betrekking tot conforme coatings zijn:

Gevarencommunicatie: Fabrikanten en werkgevers moeten werknemers informatie verstrekken over de gevaren die verbonden zijn aan de conforme coatings die ze gebruiken, inclusief veiligheidsinformatiebladen (VIB's) en een correcte etikettering van containers.
Persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM): Werknemers moeten worden voorzien van geschikte PBM, zoals handschoenen, oogbescherming en adembescherming, bij het werken met conforme coatings.
Ventilatie: Werkruimten waar conforme coatings worden gebruikt, moeten goed worden geventileerd om de blootstelling aan dampen en gassen te beheersen.
Opslag en behandeling: Conforme coatings moeten worden opgeslagen en behandeld in overeenstemming met de OSHA-vereisten, inclusief correcte etikettering, opslag in geschikte containers en verwijdering van afvalmaterialen.

Voorschriften van de Environmental Protection Agency (EPA)

De United States Environmental Protection Agency (EPA) reguleert het gebruik en de verwijdering van conforme coatings om de impact ervan op het milieu te minimaliseren. Enkele belangrijke EPA-voorschriften met betrekking tot conforme coatings zijn:

VOC-voorschriften: Veel conforme coatings bevatten vluchtige organische stoffen (VOS), die kunnen bijdragen aan luchtvervuiling en aantasting van de ozonlaag. De EPA stelt limieten aan het VOS-gehalte van conforme coatings en vereist dat fabrikanten waar mogelijk VOS-arme of VOS-vrije formuleringen gebruiken.
Voorschriften voor gevaarlijk afval: Sommige conforme coatings en hun afvalproducten kunnen worden geclassificeerd als gevaarlijk afval volgens de EPA-voorschriften. Fabrikanten en gebruikers van deze materialen moeten de juiste verwijderingsprocedures volgen om milieuverontreiniging te voorkomen.
Ozonafbrekende stoffen: Sommige oudere formules voor conforme coatings kunnen ozonafbrekende stoffen bevatten, zoals chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's). Het gebruik van deze stoffen is nu sterk beperkt of verboden onder de EPA-regelgeving.

Regionale voorschriften

Naast de federale voorschriften kan het gebruik van conforme coatings ook onderworpen zijn aan staats- en lokale voorschriften. De California Air Resources Board (CARB) stelt bijvoorbeeld strikte limieten aan het VOC-gehalte van conforme coatings die in de staat Californië worden verkocht of gebruikt.

Ook de Europese Unie heeft haar eigen reeks voorschriften voor het gebruik van conforme coatings, waaronder de Restriction of Hazardous Substances (RoHS)-richtlijn en de Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals (REACH)-verordening. Deze voorschriften beperken het gebruik van bepaalde gevaarlijke stoffen in elektronische producten en verplichten fabrikanten om informatie te verstrekken over de chemicaliën die in hun producten worden gebruikt.

Global Harmonized System (GHS)

Het Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) is een internationale norm voor de indeling en etikettering van gevaarlijke chemicaliën, waaronder conforme coatings. Het GHS biedt een gestandaardiseerde aanpak voor gevarencommunicatie, inclusief eisen voor etikettering en veiligheidsinformatiebladen (VIB's).

Volgens het GHS moeten conforme coatings worden ingedeeld op basis van hun fysische, gezondheids- en milieugevaren, en deze informatie moet via de juiste etikettering en VIB's aan de gebruikers worden gecommuniceerd. Het GHS stelt ook eisen aan de indeling en inhoud van VIB's, zodat gebruikers toegang hebben tot consistente en betrouwbare informatie over de gevaren die verbonden zijn aan de materialen die ze gebruiken.

Opkomende milieuproblemen

Naarmate het bewustzijn van de milieu-impact van menselijke activiteiten blijft groeien, ontstaan er nieuwe voorschriften en normen om deze problemen aan te pakken. In de context van conforme coatings omvatten enkele opkomende milieuproblemen:

Global Warming Potential (GWP): Sommige formules voor conforme coatings kunnen verbindingen bevatten met een hoog aardopwarmingsvermogen, zoals fluorkoolwaterstoffen (HFK's). Fabrikanten stappen steeds vaker over op GWP-arme of GWP-vrije formules om hun milieu-impact te minimaliseren.
Duurzame coatingopties: Er is een groeiende belangstelling voor de ontwikkeling en het gebruik van duurzame conforme coatingopties, zoals bio-gebaseerde of hernieuwbare materialen, evenals coatings met een verminderde milieu-impact gedurende hun hele levenscyclus.

Vergelijking met andere PCB-beschermingsmethoden

Andere gebruikelijke PCB-beschermingsmethoden zijn potting en inkapseling. In dit gedeelte zullen we conforme coating vergelijken met deze alternatieve methoden en hun verschillen, voordelen en beperkingen bespreken.

Conforme coating versus potting

Potting is een proces waarbij de PCB en zijn componenten volledig worden ingekapseld in een stevig, beschermend materiaal, meestal een thermohardende polymeer zoals epoxy of polyurethaan. Het pottingmateriaal wordt in een mal of behuizing gegoten of geïnjecteerd die de PCB bevat en vervolgens uitgehard tot een stevig, monolithisch blok.

Vergeleken met conforme coating biedt potting verschillende voordelen:

Hoger beschermingsniveau: Potting biedt een dikkere, robuustere beschermingslaag dan conforme coating, waardoor het geschikt is voor toepassingen die het hoogste niveau van bescherming vereisen tegen mechanische spanning, schokken en trillingen.
Betere afdichting: Potting dicht de PCB en zijn componenten volledig af en biedt uitstekende bescherming tegen vocht, stof en andere verontreinigingen.
Verbeterd thermisch beheer: Het pottingmateriaal kan helpen om warmte van de PCB en zijn componenten af te voeren, waardoor het thermisch beheer wordt verbeterd en het risico op oververhitting wordt verminderd.

Potting heeft echter ook enkele beperkingen in vergelijking met conforme coating:

Verhoogd gewicht en formaat: Potting voegt aanzienlijk gewicht en omvang toe aan de PCB-assemblage, wat een nadeel kan zijn in toepassingen waar formaat en gewicht kritieke factoren zijn.
Moeilijk te bewerken: Zodra een PCB is gepot, is het erg moeilijk om afzonderlijke componenten te openen of te vervangen zonder de hele assemblage te beschadigen.
Hogere kosten: Potting is over het algemeen duurder dan conforme coating, vanwege de hogere materiaalkosten en de behoefte aan gespecialiseerde apparatuur en gereedschappen.

Conforme coating versus inkapseling

Inkapseling is een proces waarbij de PCB en zijn componenten volledig worden omsloten door een beschermende schaal of behuizing, meestal gemaakt van plastic of metaal. Het inkapselmateriaal wordt rond de PCB gevormd of gegoten, waardoor een afgesloten, op zichzelf staande eenheid ontstaat.

Net als potting biedt inkapseling een hoger beschermingsniveau dan conforme coating, waardoor het geschikt is voor toepassingen die het hoogste niveau van bescherming vereisen tegen mechanische spanning, schokken en trillingen. Inkapseling biedt ook een uitstekende afdichting tegen vocht, stof en andere verontreinigingen.

Inkapseling heeft echter ook enkele beperkingen in vergelijking met conforme coating:

Verhoogd formaat en gewicht: Inkapseling voegt aanzienlijke omvang en gewicht toe aan de PCB-assemblage, wat een nadeel kan zijn in toepassingen waar formaat en gewicht kritieke factoren zijn.
Hogere kosten: Inkapseling is over het algemeen duurder dan conforme coating, vanwege de hogere materiaalkosten en de behoefte aan gespecialiseerde apparatuur en gereedschappen.
Beperkte toegang: Zodra een PCB is ingekapseld, is het erg moeilijk om afzonderlijke componenten te openen of te vervangen zonder de hele assemblage te beschadigen.

Factoren die de keuze van de beschermingsmethode beïnvloeden

De keuze tussen conforme coating, potting en inkapseling hangt af van verschillende factoren, waaronder:

Niveaus van blootstelling aan de omgeving: Het vereiste beschermingsniveau is afhankelijk van de verwachte niveaus van blootstelling aan de omgeving, zoals temperatuur, vochtigheid, trillingen en blootstelling aan chemicaliën.
Repareerbaarheidseisen: Als de PCB-assemblage gemakkelijk te repareren of te onderhouden moet zijn, kan conforme coating de voorkeur hebben, omdat dit een gemakkelijkere toegang tot afzonderlijke componenten mogelijk maakt.
Kostenoverwegingen: De kosten van de beschermingsmethode, inclusief materialen, apparatuur en arbeid, moeten worden afgewogen tegen het vereiste beschermingsniveau en de totale kosten van het eindproduct.
Productievolume: De keuze van de beschermingsmethode kan ook worden beïnvloed door het productievolume, aangezien sommige methoden, zoals potting en inkapseling, kosteneffectiever kunnen zijn voor productievolumes met een hoog volume.

Hybride beschermingsbenaderingen

In sommige gevallen kan een combinatie van beschermingsmethoden worden gebruikt om het gewenste beschermingsniveau te bereiken, terwijl de kosten en prestatie-eisen in evenwicht worden gehouden. Een PCB-assemblage kan bijvoorbeeld selectief worden gepot of ingekapseld in gebieden die het hoogste beschermingsniveau vereisen, terwijl andere gebieden worden beschermd met conforme coating.

Hybride beschermingsbenaderingen kunnen het beste van twee werelden bieden en gerichte bescherming bieden waar dit het meest nodig is, terwijl de extra kosten en het gewicht van volledige potting of inkapseling worden geminimaliseerd.

Casestudy's en voorbeelden van succesvolle hybride beschermingsbenaderingen zijn:

Automobielelektronica: In automobieltoepassingen worden hybride beschermingsbenaderingen vaak gebruikt om kritieke componenten, zoals motorregeleenheden en sensoren, te beschermen tegen zware omgevingsomstandigheden. De PCB kan bijvoorbeeld selectief worden gepot in gebieden die zijn blootgesteld aan hoge trillingen of vocht, terwijl andere gebieden worden beschermd met conforme coating.
Medische hulpmiddelen: In medische hulpmiddelen worden hybride beschermingsbenaderingen gebruikt om de betrouwbaarheid en veiligheid van kritieke componenten te waarborgen, zoals implanteerbare hulpmiddelen en apparatuur voor levensondersteuning. De PCB kan bijvoorbeeld worden ingekapseld in een biocompatibele behuizing, terwijl de interne componenten worden beschermd met conforme coating om een gemakkelijkere service en reparatie mogelijk te maken.
Industriële besturingen: In industriële besturingstoepassingen worden hybride beschermingsbenaderingen gebruikt om PCB's te beschermen tegen zware omgevingsomstandigheden, zoals hoge temperaturen, trillingen en blootstelling aan chemicaliën. De PCB kan bijvoorbeeld selectief worden gepot in gebieden die zijn blootgesteld aan hoge trillingen of vocht, terwijl andere gebieden worden beschermd met conforme coating om een gemakkelijker onderhoud en probleemoplossing mogelijk te maken.

Soorten conforme coatings voor PCB-bescherming

Inhoudsopgave