Żywice w produkcji elektroniki - porady praktyczne

Twardość

W przemyśle elektronicznym żywice służą głównie do zabezpieczania płytek i modułów elektronicznych. Wyższa twardość materiału nie zawsze jest wówczas zaletą. Na przykład zbyt twarda żywica potrafi za mocno ściskać podzespoły elektroniczne, w wyniku czego może spowodować uszkodzenie wrażliwych elementów. Z drugiej strony, zbyt miękka żywica jest mniej odporna na chemikalia, narażenia mechaniczne i wibracje.

Czasami niezbędny jest nawet materiał o bardzo niskiej twardości - na przykład, jeżeli po utwardzeniu ma on zachowywać elastyczność w niskich temperaturach. Oprócz tego zaleca się stosowanie miękkiej żywicy w przypadku, gdy urządzenie jest narażone na szybkie zmiany temperatury. Miękka żywica jest lepszym rozwiązaniem również wtedy, gdy w późniejszym okresie będzie wymagana naprawa elementów pod zalewą.

Kolor

Do zalewania modułów LED niezbędna jest żywica przezroczysta. Oprócz tego ma być odporna na wpływ promieniowania UV, zwłaszcza jeżeli będzie stosowana na zewnątrz. Poza tym przezroczysta żywica jest przydatna do prototypowania, ponieważ umożliwia obserwowanie zalanych elementów podczas testów mechanicznych i środowiskowych.

Kolorowe i nieprzezroczyste żywice są stosowanie do identyfikacji określonych miejsc na płytce PCB. Dodatkowo, warstwa nieprzezroczystej żywicy pozwala skutecznie chronić własność intelektualną, utrudniając inspekcję wizualną.

Lepkość

Lepkość wpływa na to, w jaki sposób materiał rozpływa się wokół zalewanych elementów. Przy niskiej żywica będzie przenikać przez najmniejsze otwory i szczeliny w płytce. Żywica o wysokiej lepkości nie rozpłynie się wokół elementów ani pod nimi, w wyniku czego mogą powstawać niepożądane pustki powodujące skrócenie czasu eksploatacji urządzenia.

Ciekawym produktem są zalewy tiksotropowe, które uzyskują niską lepkość podczas wyciskania z kartusza bądź w czasie dozowania z dyspensera. Są idealne do zabezpieczania wybranych elementów na płytce PCB.

Należy zwrócić uwagę, że niektóre żywice o niskiej stałej dielektrycznej (np. do modułów radiowych) mogą zawierać wypełniacze, które osadzają się na dnie i znacznie zwiększają lepkość materiału, utrudniając jego mieszanie i naniesienie na wybrane podzespoły.

Palność

Wszystkie niepalne żywice spełniające wymagania normy UL-94 V-0 zawierają wypełniacze. Na przykład dodatek wodorotlenku glinu ma na celu zmniejszenie stopnia emisji toksycznych gazów podczas palenia. Ale niestety duża ilość wypełniaczy powoduje wzrost lepkości i gęstości żywicy.

Wypełniaczem są też bromki, które mogą być stosowane w mniejszej ilości i tym samym mają one mniejszy wpływ na lepkość żywicy. Niemniej jednocześnie w mniejszym stopniu zmniejszają one emisję gazów w porównaniu do Al(OH)₃. Ostatnią nowością na rynku są żywice z wypełniaczem fosforowym, który pozwala uzyskać zarówno niską lepkość, jak i mniejszą toksyczność.

Czas utwardzania

Czas utwardzania żywic dwuskładnikowych może się znacząco różnić. Z reguły 24 godziny w temperaturze pokojowej wystarczą, aby uzyskać minimum 80% objętości materiału całkiem utwardzonego, ale warto wiedzieć, że na szybkość utwardzania materiałów dwuskładnikowych wpływa katalizator.

Mimo że podczas reakcji pomiędzy żywicą a utwardzaczem wydziela się ciepło, w celu przyspieszenia procesu utwardzenia można zalany element dodatkowo wygrzać w piecu. Należy mieć na uwadze, że nie można podgrzewać zalanej płytki czy modułu zbyt wcześnie (przed zeszkleniem), ponieważ lepkość żywicy ulegnie zmniejszeniu i materiał zacznie płynąć.

Mieszanie

Przy mieszaniu żywic należy zwrócić szczególną uwagę na dokładne wymieszanie każdego ze składników, precyzyjne wagowe dobranie proporcji, staranne wymieszanie komponentów ze sobą (najlepiej w temperaturze 40-60°C). Ponadto ważna rzeczą jest odpowietrzenie lub odczekanie do momentu, aż z mieszaniny przestaną uchodzić pęcherzyki powietrza.

Nieprawidłowe mieszanie połączonych składników A i B żywicy może spowodować zmianę właściwości utwardzonego produktu. Żywica wymaga ostrożnego mieszania w taki sposób, aby nie tworzyły się pęcherzyki powietrza, które później mogą się rozszerzać pod wpływem temperatury.

Dodatkowo należy pamiętać o tym, że żywice poliuretanowe są wrażliwe na wilgoć. Zalewane elementy powinny być o 20°C cieplejsze od otoczenia.

Małgorzata Wierzbicka
Semicon