مرکب گلدان ضد آب PCB در مقابل ژل سیلیکون: چگونه محافظت مناسب را انتخاب کنیم

"ضد آب کردن PCB" به نظر یک کار واحد می‌آید، اما صنعت از سه فناوری متمایز برای انجام آن استفاده می‌کند و اینها قابل تعویض نیستند:

• پوشش انطباقی— یک لایه فیلم ۲۵-۲۰۰ میکرومتری، معمولاً اکریلیک، اورتان، سیلیکون یا پارایلن، که با اسپری، غوطه‌وری یا قلم‌مو اعمال می‌شود.
• ژل سیلیکون— یک انکپسولانت بسیار نرم و با مدول پایین (Shore OO 10-40)، که روی برد ریخته یا توزیع می‌شود، معمولاً ضخامت آن ۰.۸-۳ میلی‌متر است و معمولاً به یک قاب نگهدارنده نیاز دارد.
• ترکیب گلدانی— یک انکپسولانت ساختاری (سیلیکون، پلی‌اورتان یا اپوکسی) که محفظه را پر می‌کند و بخشی از ساختار مکانیکی می‌شود.

هر کدام در نقطه متفاوتی از منحنی محافظت در برابر هزینه فرآیند قرار دارند. انتخاب اشتباه یکی از رایج‌ترین دلایل شکست طراحی IP67 یا IP68 در اعتبارسنجی است — یا یک محصول گران‌قیمت غیرقابل تعمیر می‌شود.

پوشش با مسدود کردن فیلم رطوبت سطحی و آلودگی که مهاجرت الکتروشیمیایی و رشد دندریتی را هدایت می‌کنند، کار می‌کند. این برای رطوبت، میعان و آلودگی عالی است و تقریباً هیچ جرمی یا مقاومت حرارتی اضافه نمی‌کند. این ماده به خوبی در برابر غوطه‌وری مقاومت نمی‌کند: سوراخ‌های سوزنی، نقص‌های لبه در اتصالات و شکاف‌های مویرگی زیر قطعات بزرگ به مسیرهای نشت تبدیل می‌شوند و فیلم برای مقاومت در برابر فشار هیدرواستاتیک یا سایش مکانیکی بسیار نازک است.

از آن برای موارد زیر استفاده کنید: بردهای مصرفی و صنعتی در یک محفظه مهر و موم شده، بردهایی که وزن و مقاومت حرارتی مهم هستند، و محصولاتی با حلقه تعمیر.

ژل بهترین مصالحه برای اکثر الکترونیک‌های فضای باز و خودرو است. مدول بسیار کم آن به این معنی است که عدم تطابق CTE را جذب می‌کند به جای اینکه تنش را به اتصالات لحیم منتقل کند — به همین دلیل است که عمر چرخه حرارتی را در بسته‌های بزرگ BGA و QFN به طرز چشمگیری بهبود می‌بخشد. این ماده به طور کامل برد را مرطوب می‌کند و شکاف‌های مویرگی و سایه‌اندازی را که پوشش را آزار می‌دهند از بین می‌برد و از نظر حرارتی از -۵۰ تا +۲۰۰ درجه سانتی‌گراد پایدار است.

محدودیت‌های آن: ژل از نظر مکانیکی ضعیف است، بنابراین باید توسط یک محفظه یا سد مهار شود؛ در گریدهای پر نشده فقط به طور متوسط گرما را هدایت می‌کند؛ و مانعی برای غوطه‌وری عمیق یا طولانی مدت نیست.

از آن برای موارد زیر استفاده کنید: دستگاه‌های IoT در فضای باز، بردهای کنترل خودرو، درایورهای LED، منابع تغذیه، و هر بردی با اتصالات لحیم کاری در سطح بزرگ که در معرض چرخه حرارتی قرار دارند.

گلدان تنها گزینه‌ای است که آب‌بندی درجه غوطه‌وری به علاوه یکپارچگی ساختاری را فراهم می‌کند. یک محفظه پر شده در برابر فشار هیدرواستاتیک، لرزش، ضربه و حمله شیمیایی مقاومت می‌کند. انتخاب شیمی پایه به شدت مهم است:

• گلدان سیلیکونی: مدول کم، محدوده دمایی وسیع، بهترین برای قابلیت اطمینان چرخه حرارتی و قابلیت تعمیر زمانی که از گریدهای قابل جدا شدن استفاده می‌شود.
• پلی‌اورتان: استحکام مکانیکی و چسبندگی خوب، هزینه متوسط، اما محدوده دمای بالا محدود و تعمیر دشوار.
• اپوکسی: بالاترین مقاومت مکانیکی و شیمیایی، گزینه‌های هدایت حرارتی بالا — اما مدول بالا و عدم تطابق CTE، که می‌تواند اتصالات لحیم یا قطعات را تحت شوک حرارتی ترک دهد. فقط در مواردی استفاده کنید که طراحی برای آن تأیید شده باشد.

از آن برای موارد زیر استفاده کنید: محصولات غوطه‌وری IP68، تجهیزات دریایی و فضای باز، ماژول‌های EV و باتری، سنسورها و اتصالات، و هر محصولی که انکپسولانت یک عنصر ساختاری است.

• سایه‌اندازی پوشش: اسپری نمی‌تواند به زیر قطعات بلند برسد. اگر آلودگی بتواند در آنجا متراکم شود، پوشش از ناحیه مهم محافظت نمی‌کند.
• ژل بدون نگهدارنده: ژل که از لبه برد دور می‌شود، دقیقاً مسیر خزشی را که از آن محافظت می‌کردید، آشکار می‌کند.
• اپوکسی روی بسته‌های بزرگ: مدول بالا به علاوه عدم تطابق CTE برابر با خستگی لحیم پس از چند صد چرخه حرارتی است، حتی اگر برد کاملاً مهر و موم شده باشد.
• گلدان روی اتصالات: نفوذ ترکیب به داخل بدنه اتصال، جفت‌گیری را مسدود می‌کند یا باعث آلودگی کنتاکت‌ها می‌شود. به صورت مکانیکی ماسک کنید، نه فقط با نوار.
• ترکیب عمل نیامده یا حفره‌دار: حفره‌ها تنش را متمرکز می‌کنند و به عنوان مخازن رطوبت عمل می‌کنند؛ گاز زدایی و بازرسی کنید.

• برد و محفظه را تمیز و در صورت لزوم پرایم کنید — خرابی چسبندگی غالب بازگشت‌های میدانی است.
• اتصالات، اپتیک‌ها، سنسورهای فشار و نقاط تست را ماسک کنید.
• ترکیب مخلوط شده را در فشار کمتر یا مساوی ۵ میلی‌بار گاز زدایی کنید؛ از یک گوشه توزیع کنید تا هوا را از جریان دور کنید.
• نسبت مخلوط را دقیقاً کنترل کنید، به خصوص برای سیستم‌های پخت افزایشی ۱:۱.
• پخت را بر اساس توسعه سختی تأیید کنید، نه لمس سطح؛ عدم مهار از باقی مانده فلاکس یا دستکش را تأیید کنید.
• اولین قطعات را با اشعه ایکس یا مقطع برای حفره‌ها و نقاط نازک بازرسی کنید.
• قبل از تست IP، با پیش‌شرط‌گذاری (چرخه‌های حرارتی به علاوه ۸۵/۸۵) تأیید کنید — یک نمونه تازه که IP68 را پاس می‌کند، چیز زیادی را ثابت نمی‌کند.

آیا پوشش انطباقی می‌تواند IP68 را دستیابی کند؟
به طور قابل اعتماد به تنهایی نه. با یک محفظه خوب مهر و موم شده و پوششی که تمام سطوح را می‌پوشاند، IP67 قابل دستیابی است، اما IP68 درجه غوطه‌وری معمولاً به ژل یا گلدان نیاز دارد.

آیا ژل سیلیکون برای محیط‌های با لرزش بالا مناسب است؟
این ماده از اتصالات لحیم به خوبی محافظت می‌کند، اما قطعات سنگین را از نظر مکانیکی محکم نمی‌کند. برای خازن‌های الکترولیتی بزرگ، اتصالات و ترانسفورماتورها از چسب یا استیکینگ استفاده کنید.

کدام یک برای اتلاف گرما بهتر است — ژل یا گلدان؟
هر دو می‌توانند پر شوند. گلدان با هدایت حرارتی (۱.۵-۳.۰ وات بر متر کلوین) معمولاً زمانی استفاده می‌شود که گرما باید از طریق ترکیب به دیواره محفظه عبور کند؛ ژل پر نشده مسیر حرارتی ضعیفی است.

آیا برد گلدانی قابل تعمیر است؟
فقط با گریدهای سیلیکونی قابل جدا شدن، یا با حفاری تخریبی. اگر قابلیت سرویس‌دهی یک الزام است، قبل از انتخاب شیمی، این را تصمیم بگیرید.

پوشش انطباقی، ژل سیلیکون و ترکیب گلدانی بخش‌های متفاوتی از یک مشکل را حل می‌کنند. فناوری را با تنش واقعی تطبیق دهید: فقط رطوبت، چرخه حرارتی، یا غوطه‌وری. سپس شیمی را بر اساس مدول و محدوده دما انتخاب کنید و با تست‌های پیش‌شرط‌گذاری شده تأیید کنید. بیشتر خرابی‌های PCB ضد آب، خرابی مواد نیستند — آنها خرابی‌های کاربرد نادرست هستند.

ما ژل‌های سیلیکونی RTV-2، ترکیبات گلدانی با مدول کم، گریدهای با هدایت حرارتی و سیستم‌های قابل جدا شدن برای محافظت از PCB تولید می‌کنیم و می‌توانیم به شما در انتقال از پروفایل تنش به مشخصات تأیید شده کمک کنیم.