Zabezpieczanie elektroniki przed narażeniami środowiskowymi
| TechnikaSzczelna obudowa jest typowym sposobem zabezpieczania układów elektronicznych przed wpływem środowiska. Często stosuje się też uszczelki wylewane, które są tanie i pewne, jednak wystarczy nierówne zamknięcie, a przez powstałą szczelinę dostanie się do środka obudowy woda i kurz. Inną metodą jest zalewanie elektroniki grubą warstwą żywic lub silikonów.
Jest to metoda stosunkowo prosta, jednak pod warunkiem, że składniki są dobrze wymieszane. W przeciwnym przypadku mogą pojawić się jeszcze większe problemy, gdyż nieutwardzone komponenty są zazwyczaj agresywne. Co więcej, ochrona przez zalewanie właściwie wyklucza zabezpieczanie układów z elementami dużej mocy ze względu na dużą rezystancję cieplną, utrudniającą chłodzenie.
Najbardziej zaawansowaną obecnie technologią zabezpieczania elektroniki jest tzw. conformal coating, czyli selektywne pokrywanie cienką warstwą preparatów ochronnych. Są to zazwyczaj preparaty jednoskładnikowe, utwardzane termicznie lub promieniowaniem UV. Najważniejsze zalety tej metody to oszczędność materiałów, pełna kontrola jakości powłoki, niskie koszty, duża wydajność oraz możliwość ustawienia maszyny w linii produkcyjnej.
Metody realizacji
Pokrywanie elektroniki warstwą ochronną wykonuje się na kilka sposobów: poprzez zanurzanie płytek w pojemnikach z materiałem, ręczne pokrywanie pędzlem, ręczne pokrywanie natryskowe lub poprzez pokrywanie automatyczne, selektywne. Każda z tych metod ma swoje silne i słabe strony.
Zanurzanie to jeden z najłatwiejszych sposobów, niewymagający dużych nakładów inwestycyjnych i zapewniający dużą wydajność. Użytkownicy borykają się tu jednak z kilkoma problemami. Są to różne grubości powłoki na powierzchni płytki, wynikające ze spływania preparatu i położenia płytki podczas utwardzania, zanieczyszczenia materiału pochodzące zarówno z płytek, jak i drobiny samoistnie utwardzone w kontakcie z powietrzem. Wadą jest także konieczność kosztownego i kłopotliwego maskowania, powodującego również istotny procent braków, duże problemy z utrzymaniem czystości na linii i duża emisja rozpuszczalników z otwartych zbiorników i pokrytych płytek powodująca problemy z bezpieczeństwem pracy.
Ręczne pokrywanie pędzlem lub gąbką
to z kolei metoda tania i łatwa w realizacji.
Jej wadą jest długi kontakt pracownika
z chemikaliami i ich oparami, niejednorodność
pokrycia, szczególnie przy materiałach
o dużej lepkości, zanieczyszczenia
materiału pochodzące zarówno z płytek,
jak i drobiny samoistnie utwardzone
w kontakcie z powietrzem oraz kontakt
mechaniczny pędzla z komponentami.
Najpopularniejszą metodą pokrywania płytek jest natrysk. Teoretycznie jest tani i łatwy, bo możliwy do wykonania za pomocą typowych narzędzi lakierniczych lub nawet bezpośrednio z pojemników pod ciśnieniem. Ogromna większość firm zaczynała właśnie od tego sposobu, lecz w miarę zwiększania produkcji dostrzegano kilka problemów, jak narażenie pracownika na kontakt z chemikaliami głównie w formie rozpylonej, małą precyzję natrysku i bezwzględną konieczność maskowania, samoistne utwardzanie się materiału oraz małą efektywność.
Maszyny do pokrywania selektywnego
Jest to obecnie najbardziej zaawansowana technologia ochrony płytek, stanowiąca jedyne uzasadnione rozwiązanie na wydajnych liniach produkcyjnych. Najważniejsze korzyści to pełna kontrola jakości i grubości pokrycia, brak konieczności maskowania, duża efektywność (co najmniej 95% materiału trafia na płytkę), redukcja kosztów pracy dzięki wyeliminowaniu maskowania i zdejmowania masek, możliwość integracji maszyny na linii produkcyjnej. Jedynym minusem stosowania tego typu maszyn jest wysoki koszt, niemniej jednak wszyscy zgadzają się, że jest to najlepszy sposób wykonywania powłok ochronnych.
Co wybrać?
Z doświadczenia wiadomo, że firmy zazwyczaj zaczynają od najprostszych metod: malowania pędzlem lub natrysku. Pozwala to wykonywać małe prace i poznać technologię, ograniczenia oraz wymagania. Jednak przy pewnej skali produkcji koszty pracy, wentylacji, ochrony osobistej pracowników, straty materiału, czasu wykonania i transportu są tak duże, że jedynym rozsądnym rozwiązaniem jest specjalizowana maszyna do pokrywania selektywnego ustawiona w linii produkcyjnej.
Dlatego wybór metody zabezpieczania zależy od wielu czynników. Są nimi m.in. wielkość i różnorodność produkcji, rodzaje używanych preparatów, wymogi jakościowe, budżet, wymogi bezpieczeństwa, akceptowany poziom braków i ewentualne plany zwiększenia produkcji. Wynik tej analizy będzie zawsze kompromisem pomiędzy wielkością produkcji, budżetem i jakością.
Dariusz Mazur, AMB Technic
