Świadomy wybór – lakierowanie czy zalewanie?

Żywice to generalnie związki dwuskładnikowe (2K, two component), gdzie składnik A, żywica, jest mieszany w odpowiedniej proporcji ze składnikiem B, utwardzaczem, w efekcie czego wyzwolona zostaje reakcja chemiczna prowadząca do utworzenia usieciowanego polimeru czyli utwardzenia żywicy. W porównaniu do zwykłych pokryć, żywice stosowane w zalewaniu mają znacznie wyższą lepkość i najczęściej zawierają mineralne wypełniacze, ulepszające ich właściwości. Jako że żywice są znacznie bardziej gęste niż lakiery, nie mogą być aplikowane poprzez natryskiwanie, ale też nie zawierają one lotnych związków organicznych (VOC free), a większość z nich utwardzanych jest w temperaturze pokojowej (czas niezbędny na utwardzenie można skrócić za pomocą ogrzewania). W przypadku niektórych żywic wymagane jest dodatkowe utwardzanie, celem ukształtowania ich optymalnych właściwości (hartowanie).

Większość żywic rozpoczyna reakcję bezpośrednio po zmieszaniu obu składników. Większość reakcji ma charakter egzotermiczny (tj. towarzyszy im wytwarzanie ciepła, przyp.tłum), a podczas ich przebiegu wiązania chemiczne są rozrywane i ustanawiane na nowo. Ciepło, wytwarzane w reakcji egzotermicznej, może być kontrolowane poprzez odpowiedni dobór żywicy oraz uważne obliczanie ilości związków, niezbędnych do przeprowadzenia procesu. Nie bez znaczenia jest też konieczność uwzględnienia obecności takiej reakcji w procesie projektowania PCB oraz obudowy: zbyt duża ilość zaaplikowanej żywicy może doprowadzić do przegrzania komponentów, a w skrajnych przypadkach, do zapalenia się obudowy.

Ze względu na mnogość aplikacji, ważnym elementem jest testowanie modułu w środowisku, odpowiadającym docelowym warunkom użytkowania. Podobnie, również żywice mogą być testowane w rozmaitych warunkach otoczenia, wskazując na swoje właściwości, odpowiadające przyszłym zastosowaniom. Zwykle testy te polegają na wystawieniu utwardzonej masy na kontrolowane warunki na określony czas. Stan, rozmiary oraz waga żywicy są mierzone przed i po teście, celem identyfikacji zmian tych parametrów. Ponadto, przed i po teście określane są parametry elektryczne i fizyczne żywicy.

Powłoki ochronne uzyskiwane w procesie conformal coating (lakierowania)

W przypadku wielu aplikacji, do ochrony PCB przed ciężkimi warunkami może być zastosowany proces conformal coating’u (lakierowania przyp.tłum). Chemia używana w tym procesie tworzy znacznie cieńsze powłoki, w zakresie od 25 do 250 mikronów, co z kolei przekłada się na jedynie minimalny wzrost masy modułów. Opisywane powłoki łatwo dostosowują się do konturów płytki, co zapewnia maksymalną ochronę przy – ponownie – minimalnym jedynie wzroście masy czy wymiarów PCB. Stanowi to prawdopodobnie największą przewagę zabezpieczania w procesie conformal coating’u nad zalewaniem i pełną hermetyzacją.

Często powłoki te są transparentne, co ułatwia identyfikację komponentów i wpływa pozytywnie na możliwości napraw czy wymianę komponentów. Odporność chemiczna i temperaturowa opisywanym powłok jest odpowiednia dla krótkich czasów ekspozycji. Sama też warstwa wywiera minimalny wpływ [mechaniczny przyp.tłum] na komponenty, co może mieć znaczenie w przypadku cienkich pinów czy nóżek.

Najczęściej spotykanym otoczeniem, dla którego rozpatrywane jest zastosowanie lakierowania, są standardowe warunki atmosferyczne. Następnie, przeprowadza się wstępne testy, sprawdzające standardowymi metodami właściwości mechaniczne i elektryczne utwardzonej na substracie warstwy. W dalszym etapie, zmienia się warunki otoczenia, celem zbadania zachowania powłoki przy bardziej wymagających warunkach. Zmiany warunków mogą obejmować wytworzenie mgiełki solnej, podwyższonej wilgotności czy temperatury (w tym ostatnim przypadku bada się zarówno oddziaływanie zarówno stopniowego wzrostu temperatury, jak i gwałtownego szoku temperaturowego). Po wystawieniu na pogorszone warunki otoczenia, powłokę ponownie bada się pod kątem właściwości mechanicznych i elektrycznych, determinując tym samym jej przydatność do konkretnych aplikacji.

Większość powłok to chemia jednoskładnikowa (1K, single component), charakteryzująca się dłuższym czasem przydatności do użycia oraz niższą temperaturą utwardzania lub schnięcia.  Jako substancja jednoskładnikowa, powłoka taka jest też zwyczajnie łatwiejsza w aplikowaniu, ułatwiając proces. Jednak trzeba zauważyć, iż większość z nich zawiera rozpuszczalnik, którego celem jest zmiana lepkości dla celów aplikacji. Aplikacja może następować manualnie, poprzez zastosowanie pędzla, sprayu czy nawet poprzez zanurzenie płytki. Jednak coraz częściej aplikacja odbywa się za pomocą specjalistycznych urządzeń do natrysku selektywnego, co zapewnia kontrolowane warunki i stabilność procesu.