Wtrysk niskociśnieniowy - alternatywa dla zalewania

Nowo opracowane poliamidy stają się interesującą alternatywą dla tradycyjnych zabezpieczeń PCB. Tradycyjne poliamidy mają punkt topnienia przewyższający 217 °C , co praktycznie wyklucza je z produkcji elektroniki, jednak niedawne udoskonalenia ich formuły znacznie obniżyły temperaturę procesu, stwarzając tym samym alternatywne zabezpieczenie PCB.

Nowatorskie podejście

Wraz z postępującą miniaturyzacją obwodów, zmniejsza się odstęp pomiędzy elementami płytki, tak więc nawet najmniejsze zanieczyszczenie kurzem lub niewielka ilość wilgoci może spowodować awarię układu. W efekcie stopniowo rośnie potrzeba zabezpieczania płytek przed wpływem otoczenia. Rosnące potrzeby w tym zakresie usystematyzowano i opisano w powstałej w 2012 normie IPC-HDBK-850 ‘Wytyczne dla projektowania, doboru i aplikacji materiałów do zabezpieczania płytek PCB’.

Tradycyjne metody zabezpieczania PCB  

Zalewanie oraz conformal coating są obecnie dwiema dominującymi w przemyśle elektronicznym metodami zabezpieczania PCB. Zalewanie można opisać jako proces częściowego lub całkowitego zanurzenia obwodu w czynniku o stałej konsystencji, którego celem jest zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami, wilgocią, wibracjami czy oddziaływaniem mechanicznym.

Z kolei conformal coating polega na utworzeniu cienkiej warstwy izolacyjnej, podobnie jak w poprzednim przypadku chroniącej obwód przed wilgocią, zanieczyszczeniem czy ekstremalną temperaturą. Zalewy w procesie conformal coating są aplikowane poprzez sprejowanie, zanurzanie lub dozowanie. Są one często skomponowane na bazie rozpuszczalników , ułatwiających ich aplikację, a samo utwardzanie często polega na ich pozbyciu się – silne parowanie rozpuszczalnika stanowi problem w kontekście zachowania bezpieczeństwa procesu, kłóci się też w wymaganiami ochrony środowiska.

Materiały do zalewania czy conformal coatingu są najczęściej termoutwardzalne i są klasyfikowane jako epoksydy, uretany, akryle lub silikony. Czas niezbędny na ich utwardzanie zawiera się pomiędzy 4 godzinami a nawet kilkoma dniami, co jednocześnie stanowi największą wadę tego procesu.

Potrzeba szybszego procesu zabezpieczania PCB  

Jak opisano w poprzednim paragrafie, głównymi wadami zalewania oraz conformal coatingu jest długi proces aplikacji oraz długi czas utwardzania. Zwłaszcza w przypadku zalewania, materiał potrzebuje czasu na rozpłynięcie się i wypełnienie obudowy, dodatkowo zawsze niezbędne jest przewidzenie dłuższego czasu utwardzania się materiału.

Formowanie wtryskowe zrewolucjonizowało i zdominowało przemysł tworzyw sztucznych, postaje zatem pytanie, dlaczego nie mogłoby być stosowane również do zabezpieczania elektroniki? Otóż proces formowania wtryskowego polega w istocie na wyciśnięciu roztopionego polimeru ekstruderem przez wąski otwór, co wymaga zarówno wysokiej temperatury, jak i dużego ciśnienia. Stwarza to oczywiście zagrożenie roztopienia połączeń lutowanych oraz mechanicznego uszkodzenia komponentów.