Ograniczenia nano powłok ochronnych

Nie ma jasnej definicji nano-warstwy w odniesieniu do PCB, a produkty tak określane obejmują zarówno związki aplikowane w atmosferze próżni czy mikrocząsteczki tworzące film o grubości pojedynczych nanometrów, jak i bardziej odporne związki tworzące jednak warstwy o grubości setek nanometrów. To ważne rozróżnienie jest bardzo ważne przy porównywaniu związków faktycznie tworzących nano-warstwy z bardziej tradycyjnymi technologiami.

Rozważając zastosowanie nano technologii, najpierw należy się więc upewnić, czy aplikowany produkt faktycznie utworzy bardzo cienką nano-powłokę, tj. warstwę o grubości poniżej 10 nanometrów. W rzeczywistości wiele związków określanych jako nano musi tworzyć znacznie grubsze struktury aby osianą ć obiecywane parametry, takie jak odporność na ścieranie, odporność na wilgoć czy

oddziaływanie chemiczne. Stosunkowo często można więc spotkać produkt ‘nano’ o rekomendowanej grubości 100 lub więcej nanometrów, jeśli mają być zachowane wszystkie jego parametry, podczas gdy warstwa 100 nanometrów jest charakterystyczna dla bardziej tradycyjnych zabezpieczeń. Jeśli jednak już upewniłeś się, że faktycznie masz do czynienia ze związkiem ‘nano’, wciąż musisz brać pod uwagę szereg zagrożeń oraz ograniczeń.

Właściwości elektryczne

Aplikując zabezpieczenie w warstwie nano, należy liczyć się z faktem, iż testy wytrzymałości elektrycznej oraz  rezystancji powierzchniowej mogą stać się problematyczne. Tak cienkie warstwach, w porównaniu z bardziej tradycyjnymi zabezpieczeniami, nie zawsze są wystarczające. W rezultacie audytorzy zewnętrzni mogą mieć wątpliwości, podobnie przeprowadzenie części testów (na przykład wg. UL746E) może stać się problemem.

Ścieranie

Kolejnym znaczącym zmartwieniem jest odporność na ścieranie, mierzona często np. aparatem Tabera. Oznacza to, iż co prawda taka płytka może bezproblemowo przejść przez etap produkcji, a także zachować swoje właściwości w krótkiej perspektywie czasu, jednak jej funkcjonowanie w dłuższej perspektywie w trudnych warunkach, wymaganych w zastosowaniach przemysłowych czy motoryzacyjnych, prowadzi do awarii.

Oddziaływanie wody i pary wodnej

Wiele nano-powłok zaprojektowanych jest z uwzględnieniem ekstremalnie niskiej energii  powierzchniowej, co sprawdza się jeśli chodzi o odpychanie płynów na powierzchni. Jednak jak sprawują się te związki wystawione na działania wilgoci w postaci pary wodnej? Ponownie należy stwierdzić, iż gdy są aplikowane w warstwie ‘nano’, ich właściwości odporności na wilgoć są problematyczne. Dlatego też w wielu przypadkach również ‘nano-związki’ nakładane są w grubszych warstwach, zbliżonych do tradycyjnych zalew.

Rozpuszczanie

W podobnych wględów jak powyżej, nano warstwy powodują problemy w kontakcie z gazami i rozpuszczalnikami. Przykładem mogą być petrochemikalia czy węglowodory. Niektóre materiały reagują i wykazują rozpuszczalność z izoalkanami 7-8, czyli dobrze znanymi gazami przemysłowymi: metanem, butanem, propanem itp. Ponownie więc, w przypadku przykładowo zastosowań motoryzacyjnych, ich odporność na rozpuszczalniki jest problematyczna.

Wąsy cynowe

Przegląd dostępnych informacji wskazuje, iż niewiele do tej pory wiadomo w zakresie zabezpieczenia nano-warstwami przed wzrostem wąsów cynowych i dendrytów. Jest to zagrożenie dla wielu aplikacji, w tym w szczególności dla zastosowań militarnych i lotniczych.  

Podsumowując należy przypomnieć, iż nie istnieje jasna definicja, tego co jest, a co nie jest nano ochroną PCB. Jeśli wymagane jest zachowanie pełnych właściwości, środki te aplikowane są często w warstwach o grubości zbliżonej lub równiej grubości tradycyjnych zabezpieczeń. Kiedy natomiast są faktycznie stosowane w warstwie nano, istnieje wiele zagrożeń na polu odporności na ścieranie, wilgoć czy chemikalia. Stosunkowo wysoki koszt tych zabezpieczeń, wraz z częstą koniecznością wymiany sprzętu do ich aplikacji, należy również postrzegać jako ich wady. 

Źródło: HumiSeal

Artykuł opublikowano we współpracy z firmą AmTest