PCB 방수 포팅 컴파운드 vs. 실리콘 젤: 올바른 보호 방법 선택하기

"PCB 방수"는 단일 작업처럼 들릴 수 있지만, 업계에서는 이를 위해 세 가지의 서로 다른 기술을 사용하며, 이들은 서로 대체할 수 없습니다:

• 컨포멀 코팅— 스프레이, 딥 또는 브러시로 도포되는 25-200 µm 두께의 필름으로, 일반적으로 아크릴, 우레탄, 실리콘 또는 파릴렌입니다.
• 실리콘 젤— 보드 위에 붓거나 디스펜싱하는 매우 부드러운 저탄성율의 봉지재(Shore OO 10-40)로, 일반적으로 두께는 0.8-3 mm이며, 보통 고정 프레임이 필요합니다.
• 포팅 컴파운드— 하우징을 채우고 기계적 구조의 일부가 되는 구조용 봉지재(실리콘, 폴리우레탄 또는 에폭시)입니다.

각각 보호 대 프로세스 비용 곡선의 다른 지점에 위치합니다. 잘못된 것을 선택하는 것은 IP67 또는 IP68 설계가 검증에 실패하거나 비싼 제품이 수리 불가능하게 되는 가장 흔한 이유 중 하나입니다.

코팅은 전기화학적 이동 및 수지상 성장(dendritic growth)을 유발하는 표면 습기 필름과 오염을 차단함으로써 작동합니다. 습기, 응결 및 오염에 탁월하며, 질량이나 열 저항을 거의 추가하지 않습니다. 침수에는 잘 견디지 못합니다: 핀홀, 커넥터의 가장자리 결함 및 대형 부품 아래의 모세관 갭은 누출 경로가 되며, 필름은 수압이나 기계적 마모를 견디기에는 너무 얇습니다.

사용 대상: 밀폐된 인클로저 내의 소비자 및 산업용 보드, 무게와 열 저항이 중요한 보드, 수리 루프가 있는 제품.

젤은 대부분의 실외 및 자동차 전자 제품에 대한 최상의 절충안입니다. 매우 낮은 탄성율은 응력 대신 CTE 불일치를 흡수하여 솔더 조인트로 전달하는 것을 의미합니다 — 이것이 대형 BGA 및 QFN 패키지의 열 사이클 수명을 극적으로 향상시키는 이유입니다. 보드를 완전히 적셔 코팅의 문제점인 모세관 갭과 그림자를 제거하며, -50 ~ +200 °C에서 열적으로 안정적입니다.

한계: 젤은 기계적으로 약하므로 하우징이나 댐으로 고정해야 합니다. 채워지지 않은 등급은 열을 보통으로만 전도하며, 깊거나 장시간의 침수에 대한 장벽이 아닙니다.

사용 대상: 실외 IoT 장치, 자동차 제어 보드, LED 드라이버, 전원 공급 장치 및 열 사이클에 노출된 대면적 솔더 조인트가 있는 모든 보드.

포팅은 침수 등급의 밀봉과 구조적 무결성을 제공하는 유일한 옵션입니다. 채워진 하우징은 수압, 진동, 충격 및 화학적 공격에 저항합니다. 기본 화학 성분의 선택은 매우 중요합니다:

• 실리콘 포팅: 저탄성율, 넓은 온도 범위, 열 사이클 신뢰성 및 박리 가능한 등급이 사용될 때 수리 용이성에 가장 적합합니다.
• 폴리우레탄: 우수한 기계적 강도 및 접착력, 적당한 비용, 그러나 제한된 고온 범위 및 어려운 재작업.
• 에폭시: 가장 높은 기계적 및 화학적 저항성, 높은 열 전도성 옵션 — 그러나 높은 탄성율 및 CTE 불일치는 열 충격 하에서 솔더 조인트 또는 부품을 균열시킬 수 있습니다. 설계가 검증된 경우에만 사용하십시오.

사용 대상: IP68 침수 제품, 해양 및 실외 장비, EV 및 배터리 모듈, 센서 및 커넥터, 봉지재가 구조적 요소인 모든 제품.

• 코팅 그림자: 스프레이가 높은 부품 아래에 도달하지 못합니다. 오염이 그곳에 응결될 수 있다면, 코팅은 중요한 영역을 보호하지 못할 것입니다.
• 고정 장치 없는 젤: 보드 가장자리에서 흘러나온 젤은 보호하려던 크리피지 경로를 노출시킵니다.
• 대형 패키지에 에폭시: 높은 탄성율과 CTE 불일치는 보드가 완벽하게 밀봉되었음에도 불구하고 몇 백 번의 열 사이클 후 솔더 피로를 유발합니다.
• 커넥터 위 포팅: 커넥터 본체로 스며든 컴파운드는 연결을 막거나 접점을 오염시킵니다. 테이프만으로는 마스크하지 말고 기계적으로 마스크하십시오.
• 경화되지 않거나 공극이 있는 컴파운드: 공극은 응력을 집중시키고 습기 저장소 역할을 합니다. 탈기하고 검사하십시오.

• 보드와 하우징을 청소하고, 필요한 경우 프라이머를 바르십시오 — 접착 불량은 현장 반품의 주된 원인입니다.
• 커넥터, 광학 장치, 압력 센서 및 테스트 포인트를 마스크하십시오.
• 혼합된 컴파운드를 ≤ 5 mbar에서 탈기하십시오. 공기를 밀어내도록 한쪽 구석에서 디스펜싱하십시오.
• 특히 1:1 첨가 경화 시스템의 경우 혼합 비율을 정확하게 제어하십시오.
• 표면 접촉이 아닌 경도 발달로 경화를 확인하십시오. 플럭스 잔류물이나 장갑으로 인한 억제를 확인하십시오.
• 공극과 얇은 부분을 위해 X-레이 또는 단면으로 첫 번째 샘플을 검사하십시오.
• IP 테스트 전에 사전 조건화(열 사이클 + 85/85)로 검증하십시오 — 새로 통과한 IP68 샘플은 거의 증명하지 못합니다.

컨포멀 코팅으로 IP68을 달성할 수 있습니까?
단독으로는 안정적으로 어렵습니다. 잘 밀봉된 하우징과 모든 표면을 덮는 코팅으로 IP67은 달성 가능하지만, 침수 등급 IP68은 일반적으로 젤 또는 포팅이 필요합니다.

실리콘 젤은 고진동 환경에 적합합니까?
솔더 조인트를 잘 보호하지만, 무거운 부품을 기계적으로 고정하지는 못합니다. 대형 전해 커패시터, 커넥터 및 변압기에는 스태킹 또는 접착제를 추가하십시오.

열 방출에는 젤과 포팅 중 어느 것이 더 좋습니까?
둘 다 채울 수 있습니다. 열 전도성 포팅(1.5-3.0 W/m·K)은 일반적으로 열이 컴파운드를 통과하여 하우징 벽으로 전달되어야 하는 경우에 사용됩니다. 채워지지 않은 젤은 열 경로가 좋지 않습니다.

포팅된 보드를 수리할 수 있습니까?
박리 가능한 실리콘 등급 또는 파괴적인 발굴로만 가능합니다. 서비스 가능성이 요구 사항이라면, 화학 성분을 선택하기 전에 결정하십시오.

컨포멀 코팅, 실리콘 젤 및 포팅 컴파운드는 동일한 문제의 다른 부분을 해결합니다. 기술을 실제 응력(습도만, 열 사이클 또는 침수)에 맞추십시오. 그런 다음 탄성율과 온도 범위에 따라 화학 성분을 선택하고 사전 조건화된 테스트로 검증하십시오. 대부분의 방수 PCB 고장은 재료 고장이 아니라 오적용 실패입니다.

당사는 PCB 보호를 위한 RTV-2 실리콘 젤, 저탄성율 포팅 컴파운드, 열 전도성 등급 및 박리 가능한 시스템을 제조하며, 응력 프로파일에서 검증된 사양으로 전환하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.