Einige elektronische Produkte müssen in rauen Umgebungen arbeiten, wie Salznebel, Flugsand oder Staub, extremen Temperaturen und schwierigem Gelände usw. Daher ist es entscheidend, dass elektronische Produkte ihre Leistung ebenso gut wie unter normalen Bedingungen aufrechterhalten. Als Kern der Elektronik sind Leiterplatten (PCBs, Printed Circuit Boards) und bestückte Leiterplatten (PCBAs, Printed Circuit Board Assembly) dafür verantwortlich, Funktionen zu implementieren und zu ihrer Realisierung beizutragen. Wenn sie in rauen Umgebungen nicht ordnungsgemäß funktionieren, werden die Endprodukte beschädigt oder fallen sogar vollständig aus.
Tatsächlich gibt es einige wirkungsvolle Tipps, um zu verhindern, dass Endelektronikprodukte von Anfang an, also bereits während der Leiterplattenfertigung oder des PCBA-Herstellungsprozesses, unter Problemen in feindlichen Umgebungen leiden. Dieser Artikel wird einige wirksame Tipps vorstellen, die Leiterplatten und bestückten Platinen dabei helfen, in rauen Umgebungen besser zu funktionieren, und zwar hauptsächlich aus zwei Perspektiven: Schutzbeschichtung und Reinigung.
Perspektive Nr. 1: Konforme Beschichtung
Konforme Beschichtungist eine ziemliche Notwendigkeit, wenn es um Leiterplatten (PCBs) und bestückte Leiterplatten (PCBAs) geht, die in rauen Umgebungen arbeiten müssen. Es übernimmt eine Schutzfunktion, indem es Leiterplatten vor Korrosion, Feuchtigkeit, Staub usw. bewahrt, um letztlich die Lebensdauer elektronischer Produkte zu verlängern und ihre Leistung und Zuverlässigkeit sicherzustellen.
Die Aufrechterhaltung einer langfristigen und stabilen Leistung in rauen Umgebungen ist in Bezug auf elektronische Bauteile und Geräte sowohl in der Herstellung als auch in der Anwendung ein äußerst wichtiges Thema. Daher ist es entscheidend, geeignete Schutzmaßnahmen zu ergreifen, um sicherzustellen, dass elektronische Produkte in feindlichen Umgebungen ordnungsgemäß funktionieren.
Was feindliche Umgebungen betrifft, sollte die Schutzbeschichtung einige Optimierungen vornehmen, um den extremen Bedingungen besser zu entsprechen. Technische Optimierungen sollten an den folgenden Punkten vorgenommen werden, die bereits als Schutzmaßnahmen dienen: Abschirmung durch Schutzbeschichtung, elektrostatische Entladung und Schichtdickenmessung.
• Abschirmung durch Konformalbeschichtung
Heutzutage müssen bestimmte Teile von Leiterplatten, die keine Schutzbeschichtung benötigen, abgedeckt werden, damit die Schutzbeschichtung nicht auf unnötige Bereiche (zum Beispiel Leiterplattenhalter, Potentiometer, Schalter, Leistungswiderstand, Steckverbinder) aufgetragen wird und so Signalstörungen verhindert werden. Beim Aufbringen der Schutzbeschichtung wird in der Regel Abdeckband für die Abschirmung verwendet. Um sich an die unterschiedlichen Formen verschiedener Bauteile bei der Abschirmung anzupassen, wird das Abdeckband in verschiedene Formen und Abmessungen zugeschnitten. Dieses Verfahren führt jedoch leicht zu Qualitätsproblemen, da es Nachteile wie geringe Effizienz, elektrostatische Aufladung und zu viele schwer zu entfernende Kleberückstände mit sich bringt.
Optimierungsmaßnahmen
Konventionelles Abdeckband sollte durch 3M‑Abschirmband ersetzt werden. Die Schneidemethode sollte von Messerschneiden auf den Einsatz eines speziellen Schneidwerkzeugs umgestellt werden, da Letzteres in der Lage ist, unterschiedliche Formen entsprechend der Form, dem Volumen und den Abmessungen der Abschirmabdeckungen zu bestimmen und auszuschneiden. Solange die nicht benötigten Bereiche auf der Leiterplatte von Abschirmabdeckungen bedeckt sind, wird dort keine Schutzbeschichtung aufgesprüht.
• Messung der Schichtdicke von Konformalbeschichtungen
Die Konformbeschichtung wird auf der Oberfläche der Leiterplatte (PCB) verwendet und bildet einen dünnen, leichten und flexiblen Film, der nur einige Mikrometer dick ist. Diese Schicht kann die Oberfläche der Leiterplatte wirksam von der Umgebung trennen und verhindert, dass die Schaltung durch Chemikalien, Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen angegriffen wird. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Leiterplatte erheblich verbessert, die Sicherheitsfaktoren werden erhöht und die langfristige Haltbarkeit wird gewährleistet. Dennoch wird die Schutzfunktion der Konformbeschichtung aufgrund ungleichmäßiger Beschichtung nur zögerlich umgesetzt. Infolgedessen können sowohl die Leiterplatte als auch das Endprodukt ausfallen, was sich insbesondere in rauen Umgebungen besonders negativ auswirkt.
Optimierungsmaßnahmen
Die Dickenmessplatte sollte aus Metallmaterialien hergestellt werden, und es sollten spezielle Messgeräte verwendet werden. Außerdem sollte vor dem eigentlichen Auftragen der Schutzbeschichtung zunächst ein Probesprühen durchgeführt und anschließend die Schichtdicke gemessen werden. Wenn alle Parameter festgelegt sind, kann die Schutzbeschichtung in Serie aufgetragen werden, sodass die Schichtdicke den Normanforderungen entspricht.
Perspektive #2: Reinigung des Boards
Die Leiterplattenreinigung zielt darauf ab, Verunreinigungen von der Plattenoberfläche zu entfernen, einschließlich Gelrückständen, Staub, Öl, kleinster Partikel und Schweiß, um zu verhindern, dass diese Erosion oder andere Defekte an Bauteilen, Leiterbahnen und Lötstellen verursachen. Das endgültige Ziel besteht darin, die Leistung und Zuverlässigkeit elektronischer Geräte zu verbessern. Darüber hinaus kann die Beseitigung von Verunreinigungen auch dazu beitragen, die Haftung zwischen Schutzbeschichtung und Plattenoberfläche zu verbessern und die Produkte vor Schäden durch eine aggressive Umgebung während des Betriebs- und Lagerzeitraums zu schützen. Optimierungen des Reinigungsprozesses sollten auf der Analyse der Sauberkeit nach dem Löten, der Oberflächenionenrückstände und der Flussmittelrückstände basieren.
ImProzess der PCBA-FertigungAlle Arten von Verunreinigungen treten in physikalischer, chemischer und mechanischer Hinsicht auf und verursachen Oxidation und Erosion an der Leiterplatte, was wiederum die Zuverlässigkeit, die elektrischen Spezifikationen und die Lagerdauer des Endprodukts beeinträchtigt. Zu den Hauptquellen von Verunreinigungen gehören Verunreinigungen an den Anschlussdrähten der Bauteile, Verunreinigungen, die im Montagefertigungsprozess entstehen, Flussmittelrückstände sowie Verunreinigungen aufgrund einer rauen Arbeitsumgebung.
Heutzutage liegt der größte Schadstoff, der Leiterplatten beschädigt, im Flussmittel-Schadstoff. Flussmittel ist ein aktives Mittel, das aus organischer Säure und den darin enthaltenen organischen Säuresalzen besteht, und Halogenide, Chloride oder Hydroxide können alle zu korrosiven Schadstoffen werden. Natürlich,wie man Leiterplatten nach dem Oberflächenmontagelöten reinigtist nicht Gegenstand dieses Artikels, da es darauf ankommt, wie man die Verfahren zur Reinigung der Leiterplatte optimiert.
Optimierungsmaßnahmen
Zunächst sollten schwere Schäden analysiert werden, einschließlich Bauteilanschlussbrüchen, Leiterbahnunterbrechungen, Durchkontaktierungsfehlern, verringerter Lötbarkeit und durch chemische, physikalische und mechanische Verunreinigungen verursachten nachgedunkelten Lötstellen. Anschließend sollten auch die spezifischen Ursachen für anormale Signalübertragung, partielle Erwärmung und Oxidation oder sogar Kurzschlüsse analysiert werden, damit im letzten Schritt die Normen in Bezug auf Flussmittel, Lotpaste und Reinigungsmittel vervollständigt werden können.
Nun, die größte Entfernung in der Welt besteht nicht zwischen dem PCB-Designer und dem PCB-Hersteller, sondern dann, wenn der PCB-Designer eine großartige Idee hat, diese jedoch vom PCB-Hersteller nicht richtig verstanden werden kann. Wenn jedoch PCB-Designer ihre Designdateien detailliert vorbereiten und sie so präsentieren, dass sie vom PCB-Hersteller vollständig verstanden werden, und der PCB-Hersteller sich bemüht, sich ausschließlich nach ihrem Design zu richten, wird die Entfernung nicht groß sein.
Hilfreiche Ressourcen:
•Entwurf von Hochleistungs-Leiterplatten in Hochtemperaturumgebungen
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