Защита от влага

Съвременното електронно оборудване съгласно стандартите IPC се класифицира в 3 групи: общо предназначение (домакинство), специализирано (промишлена употреба) и високо качество (специално предназначение). Всяка от групите се характеризира със свои условия на работа, които се определят от климатични, механични, биологични и други влияещи фактори. Оборудването трябва да отговаря на изискванията на стандарта и да осигурява необходимото ниво на надеждност. За да се предпазят от агресивни влияния на околната среда, разработчиците прилагат влагоустойчиви покрития върху сглобяемите печатни платки (PC).

Къде се прилага защита от влага?. По правило PU е защитен от пряко излагане на влага от корпуса на устройството, в което се използва. Въпреки това, дори и при запечатани конструкции, съществува риск от навлизане на пари и прах от околния въздух, което води до повреда на електрониката. Разработчиците на електронно оборудване (EA) често пренебрегват използването на средства за защита на своите продукти, за да намалят разходите им. Този подход е оправдан за оборудване, работещо в условия на минимално излагане на влага. Но дори и да няма пряк контакт на оборудването с вода, то все пак трябва да бъде защитено от прах, насекоми и бактерии. В този случай използването на полимерно покритие намалява вероятността от късо съединение, запалване и пожароопасни ситуации. За EA за отговорна употреба, където животът на човек или запазването на скъпо оборудване може да зависи от повредата на привидно евтина единица, осигуряването на надеждност става от първостепенно значение. Защо технологичното замърсяване, влага, прах, различни биологични фактори са опасни за електрониката? Първо, промяна във функционалните характеристики на устройството. Въздействието на влагата върху PU води до рязко влошаване на неговите електрически параметри. Това се изразява под формата на влошаване на свойствата на диелектриците и увеличаване на тангента на ъгъла на диелектричните загуби, появата на токове на утечка и къси съединения. На второ място, това е намаляване на експлоатационния живот. Нарушени са механичните и външните конструктивни параметри. Корозия на метали, пилинг на маска за спойка и разслояване на ПХБ. На трето място, това са чести откази до пълната неработоспособност на EA. Влагата улеснява електролизата между противоположно заредените проводници. Разтварянето на единия проводник в електролита и вторичното отделяне на разтворени йони на другия проводник води до образуването на кристални разклоняващи се структури - дендрити. Заедно с остатъците от потока и други замърсители на повърхността на печатната платка след процеса на сглобяване, влагата води до късо съединение и в крайна сметка до пълно разграждане на компютъра и неговата повреда. С нарастващата микроминиатюризация на съвременната елементна основа и намаляването на разстоянието между проводниците и контактните накладки, проблемите с измиването и некачествената защита от влага напомнят за себе си все по-често. Водната молекула е много малка и има изключителна проникваща сила. Поради тази причина всички микропукнатини на повърхността на печатната платка и клетъчните тела представляват потенциална опасност. Разслояването на печатни платки води до влошаване на неговите структурни свойства и способността да издържа на необходимите механични натоварвания. Поради капилярните и осмотични ефекти, компонентите също могат да абсорбират влагата. Това води до възникване на вътрешни напрежения, повреда на изолацията и отпечатване на тялото на клетката. Гъбичната плесен също може да причини много от горните дефекти. Гъбичните колонии задържат влагата на повърхността на PU, предотвратявайки изпаряването му. Освен това продуктите от тяхната жизнена дейност са различни видове химически активни вещества, включително лимонена, оцетна, оксалова киселини.

Методи за осигуряване на надеждността на PU в условия на излагане на влага. Нека разгледаме основните методи за осигуряване на защита от влага. Някои от тях са известни на човечеството от хиляди години и все още се използват в технологиите от XXI век. Методи за нанасяне на водоустойчиви покрития: 1) Нанасяне с четка 2) Потапяне във вана с покритие 3) Нанасяне чрез пулверизиране 4) Селективно приложение на влага

Нанасяне на четка Четката е най-старият метод за защита на продукти, изработени от различни материали. Минималните разходи за оборудване и труд го правят един от най-често срещаните. От оператора се изисква да развие умения за точност и внимание към процеса. За сложно PU покритие се изисква опит в подготовката и висококачествено нанасяне на материала. Напълно възможно е да се използва за експериментален дизайн и дребно производство. С увеличаване на производителността и изискванията към крайните продукти, нанасянето на влагоустойчиви покрития с четка става неефективно. Необходимо е да се увеличи броят на служителите, да се намали повторението на процеса (ако изобщо е възможно да се говори за него), броят на отхвърлените се увеличава. Плюсове: Ниска инвестиция Не се изисква маскиране Минуси: Влияние на човешкия фактор Проблем с покритието на сложни плоскости Несъответствие на процеса на нанасяне Невъзможно да се автоматизира процеса Замърсяване, остатъци от мъх и прах Механичен контакт Мръсен и вреден процес

Методът на потапяне във вана с нанесен материал Вземането на баня е първата стъпка към автоматизацията. ПХБ се спуска във вана с покривен материал, след което се отстранява и се оставя излишният лак да се оттече обратно във ваната. Този процес е нестабилен, има проблеми с образуването на зацапвания и капки. Защото банята обикновено е отворена, настъпва изпаряване на разтворители, материалът променя вискозитета си, поради което има проблем с избора на необходимата скорост на екстракция и време на задържане на РР. Доста е трудно да се осигури необходимата дебелина и еднородност на полимерното покритие. Проблемът с излишния материал е частично решен чрез операцията по центрофугиране. За това PU се поставя в центрофуга, работеща със скорост 100 - 500 rpm. Друг недостатък са ограниченията в дизайна на PU, въведени чрез метода на потапяне. Маскирането на съединители, индикатори, контроли и настройки обикновено е трудно и следователно те се поставят в зоната на печатната платка, която винаги е над нивото на лак в банята по време на процеса на нанасяне. Въпреки всички недостатъци, процесът на потапяне се използва широко в местното производство, поради доброто му представяне. Плюсове: ─ малки капиталови инвестиции ─ лесен технически процес ─ висока производителност Минуси: ─ Образуване на зацапвания и капки ─ Ефект от портокалова кора ─ Проблемът с поддържането на стабилни параметри на технологичния процес ─ Замърсяване на материала ─ Необходимо е маскиране ─ Технологични ограничения върху PU дизайн ─ Високи разходи за почистване и поддръжка на оборудването ─ Вредност на производството

Нанасяне на спрей Методът на пръскане е много известен и в радиоелектрониката. Използва се за нанасяне на лакови покрития върху повърхности на печатни платки и боя върху електронни корпуси. Сгъстеният въздух се използва за атомизиране на материала, което създава необходимото налягане. Пръскането се извършва с пистолет в специална камера или с помощта на аерозолна кутия. Последният е особено често използван като алтернатива на четката за рисуване, когато покрива модели, прототипи и ремонтно оборудване. Недостатъкът е високата консумация на материал, от който 25-30% се пръска във въздуха. Процесът е вреден, операторът трябва да носи лични предпазни средства и помещението трябва да бъде добре проветрено. Процесът се поддава на автоматизация, но възникват проблеми при преминаването към нов продукт. Те са причинени главно от необходимостта от маскиране и покриване на сенчести области. Може да се появят намазки и неравномерно покритие. Плюсове: ─ Малки капиталови инвестиции ─ Лесно изпълнение: Минуси: ─ Влияние на човешкия фактор ─ Необходимо е маскиране ─ Мръсен, нездравословен процес ─ Проблемът с покриването на сенчестите зони ─ Голяма консумация на материали

Автоматично селективно покритие на водоустойчиви покрития Селективното нанасяне на полимерни материали позволява селективно покритие на печатни платки там, където се изисква защита от влага. Основното предимство на този подход е решението на проблема с маскирането. Този процес е тясното място на всички описани по-рано технологии. Почти се противопоставя на автоматизацията. В повечето случаи маскирането се извършва ръчно с помощта на гипс, лепяща лента или специално проектирани материали. Те могат да взаимодействат с влагоустойчивото покритие, да оставят мръсотия върху печатната платка, да се стопят, да изгорят по време на втвърдяването и да повлияят неблагоприятно върху адхезията на основния слой към печатната платка и компонентите. Съвременните производители на машини за селективно покритие предлагат широка гама апликатори (глави), които прилагат различни методи за нанасяне на материали. Сред тях има както прецизни глави за прецизно нанасяне на материал в трудни и труднодостъпни места, така и глави с регулируема ширина на струята.

Чрез селективно и прецизно нанасяне на материала можете да постигнете ясни контури на покритието. Едновременното използване на до 2 глави в една машина позволява нанасянето на 2 различни материала. Изглежда интересно да се прилагат различни методи за отлагане на материали в една глава. Например, апликаторът Asymtek SC-300 работи в 3 режима: струя, усукана резба и режим на пръскане. В допълнение към зоната на покритие, те се различават по дебелината на нанесения материал. Възможно е да се реализира различно ниво на защита от влага на различни места на печатната платка. Такъв механизъм ви позволява да увеличите ефективността на защитата от влага в онези места, където това наистина е необходимо, като същевременно намалява разхода на материали и намалява производствените разходи. Процесът на селективно кандидатстване е напълно автоматизиран. Ефективността на трансфера на материали е 95-99%. Избягването на ръчен труд и влиянието на човешкия фактор ясно подобрява качеството на нанесеното покритие; освен това PU може да бъде покрит в затворена вентилирана камера, което прави техническия процес по-безопасен и по-чист. Софтуерният контрол и автоматичният контрол на параметрите на приложение (температура, вискозитет на материала, дебелина на покритието) гарантират висока повторяемост на процеса. Плюсове: ─ Равномерно покритие ─ Висока точност на приложение ─ Повторяемост на процеса ─ Възможност за изграждане на напълно автоматична линия ─ Най-добър процент на трансфер на материали. Намаляване на разхода на материал и разтворител и следователно общите разходи за покритието ─ Намаляване на разходите за труд, чрез намаляване на броя на работниците, участващи в маскирането и нанасянето на покрития ─ По-безопасна и екологична технология. Минуси на процеса ─ Увеличена инвестиция в проекта

Заключение Защитата от влага е едно от основните средства за гарантиране на надеждността на ES. Полимерните покрития увеличават експлоатационния живот на устройството и предотвратяват голям брой повреди, причинени от влага, прах и мухъл. Постигането на високо ниво на качество и надеждност на продуктите е възможно само чрез използването на съвременни защитни материали и оборудване на производството с модерно технологично оборудване за тяхното приложение. Сравнителен анализ на различни методи за нанасяне на влагозащитни покрития показа, че технологично най-напредналият процес е процесът на селективно, селективно нанасяне. В съвременното производство изграждането на линия за селективно нанасяне на влагозащитни покрития дава възможност за значително увеличаване на скоростта и качеството на нанасяне на материала. Това намалява разхода на материали и разходите за труд.