Warum sollte man elektronische Bauteile mit Silikon-Überzugslack beschichten?

Von Smartphones und Tablets bis zu Batterieladegeräten und Auto-Elektronik werden die enthaltenen elektronischen Komponenten auf Leiterplatten (PCBs) immer kleiner, empfindlicher und enger platziert. Allerdings ändern sich nicht nur die PCB-Designregeln. Hohe Luftfeuchtigkeit, thermische Zyklen, luftgetragene Verunreinigungen und mechanische Belastungen, die früher hauptsächlich mit Militär- und Industrieelektronik verbunden waren, sind nun auch Herausforderungen für Konsum- und Automotive-Elektronik. Ob ein Handy im Rucksack oder eine bestückte Leiterplatte im Auto - Elektronik kann gefährdet sein. Warum also Silikon-Konformlackierungen auf Elektronik anwenden?

Als Polymerlack wird Silikon aufgrund seiner einzigartigen Hauptkettenstruktur und niedrigen intermolekularen Kräfte, guter Chemikalienbeständigkeit und ausgezeichneter Temperatur- sowie Feuchtigkeitsbeständigkeit, einfacher Verarbeitung und weiterer guter Gesamteigenschaften häufig als Konformlackierungsmaterial verwendet.

Aktuelle technologische Entwicklungen im 5G-Zeitalter erfordern Materialien, die vor Feuchtigkeit und Verunreinigung schützen und gleichzeitig hochdurchsatzfähige Baugruppen sowie ökologische Nachhaltigkeit unterstützen. Im Vergleich zur üblichen Conformal-Coating-Technik können speziell entwickelte silikonbasierte Beschichtungen zuverlässigen Hochtemperaturschutz bieten, hochdurchsatzfähige Baugruppen unterstützen, die Energieeffizienz und Arbeitssicherheit verbessern sowie automatisierte Detektion und Hochspannungslichtbögen ermöglichen. Es wird erwartet, dass Silikon-Conformal-Materialien in Kürze ebenfalls zur Entwicklung der 5G-Technologie und neuen Designs mit hervorragender Leistung beitragen werden.

Hier sind einige Informationen dazu:

• Was ist eine Silikon-Konformlackierung?
• Welche Eigenschaften haben Silikonbeschichtungen?
• Wie wird Silikon-Schutzlack verwendet?
• Wie wird Silikon-Schutzlack ausgehärtet?
• Welche Normen gelten für Silikon-Schutzlacke?
• Welche Faktoren beeinflussen Silikon-Schutzlacke?
• Warum sollten Silikon-Schutzlacke für Elektronik gewählt werden?
• Wie können Silikon-Schutzlacke verbessert werden?

1. Was ist eine Silikon-Konformlackierung?

Silikonbeschichtung ist eine speziell formulierte Beschichtung, die zum Schutz von Leiterplatten (PCBs) und deren zugehörigen elektronischen Komponenten und Geräten vor Umwelteinflüssen und Beschädigungen verwendet wird. Nach dem Aushärten bildet die Beschichtung einen transparenten Schutzfilm mit hervorragenden Eigenschaften wie Isolierung, Feuchtigkeits-, Leckage-, Stoß-, Staub-, Korrosions-, Alterungs- und Koronabeständigkeit.

2. Welche Eigenschaften haben Silikonlackierungen?

Im Vergleich zu Polyurethan- oder Acryl-Schutzlacken weisen Silikonbeschichtungen in folgenden Aspekten eine überlegene Leistung auf.

2.1 Temperaturbeständigkeit

Silikonbeschichtungen zeichnen sich durch eine hervorragende Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen aus. Sie zersetzen sich bei hohen Temperaturen nicht leicht und bleiben bei niedrigen Temperaturen flexibel, sodass sie in einem breiten Temperaturbereich eingesetzt werden können. Sowohl die chemischen Eigenschaften als auch die physikalischen und mechanischen Eigenschaften ändern sich nur sehr geringfügig mit der Temperatur.

2.2 Witterungsbeständigkeit

Bei Silikonbeschichtungen besteht die Hauptkette aus Silizium-Sauerstoff-Bindungen ohne Doppelbindungen, sodass sie nicht leicht durch ultraviolettes Licht und Ozon zersetzt werden. Silikon hat eine bessere thermische Stabilität als andere Polymermaterialien sowie eine hohe Beständigkeit gegen Strahlung und Witterungseinflüsse. Die Lebensdauer von Silikon in der natürlichen Umgebung kann bis zu mehreren Jahrzehnten betragen.

2.3 Elektrische Eigenschaften

Silikonbeschichtungen verfügen über gute elektrische Isolationseigenschaften. Ihre dielektrischen Verluste, Spannungsfestigkeit, Lichtbogenbeständigkeit, Koronabeständigkeit, Volumen- und Oberflächenwiderstand usw. zählen zu den besten Isoliermaterialien, und ihre elektrischen Eigenschaften werden kaum durch Temperatur und Frequenz beeinflusst. Darüber hinaus besitzt Silikon eine hervorragende Hydrophobie, was bedeutet, dass es auch bei hoher Luftfeuchtigkeit hohe elektrische Eigenschaften beibehält und ein stabileres elektrisches Isoliermaterial darstellt.

2.4 Stoßfestigkeit

Aufgrund der Flexibilität der Silikonmolekülkette entsteht nach der Aushärtung ein sehr gutes elastisches Kolloid, das hervorragende seismische Eigenschaften aufweist und Vibrationen standhält, ohne dass Teile leicht beschädigt werden.

2.5 Schimmelbeständigkeit

Die gehärtete Beschichtung von Silikon hat eine niedrige Oberflächenenergie, sodass sich Schimmel nur schwer auf ihrer Oberfläche festsetzen kann. Zudem ist die Silizium-Sauerstoff-Gerüststruktur nicht leicht abbaubar durch Schimmel, was eine gute Schimmelresistenz bietet.

Zusammenfassend werden Silikon-Schutzlacke häufig in Umgebungen mit hohen Temperaturen (>120ºC), hoher Luftfeuchtigkeit, chemischen Medien, korrosiven Medien oder solchen, die zu Schimmelbildung neigen, eingesetzt. Diese rauen Bedingungen sind von anderen Materialien unerreicht.

XJY-8206 Methyl VInyl MQ Silicone Resin ist ein festes pulverförmiges Harz. Dieses Harz kann als verstärkender Füllstoff für additionsvulkanisierenden Silikonkautschuk sowie als Basismaterial für hochtransparente und hochharte Silikone verwendet werden und verbessert die Leistung von Beschichtungen.

XJY-8206N Methyl Vinyl MQ + Vinyl-Polydimethylsiloxan ist ein farbloses und transparentes flüssiges Harz, das aus Vinyl-MQ-Silikonharz und Vinyl-Silikonöl besteht. Es hat lang anhaltende und gute Aushärtungseffekte, kann auch den Lichtschutzfaktor verbessern und vergilbungshemmend wirken und kann zur Herstellung von hochtransparentem Silikon verwendet werden. conformal Beschichtungen, die es leicht machen, das Innere der Leiterplatte zu beobachten.

3. Wie verwendet man Silikon-Konformlackierung?

3.1 Manuelles Sprühen

Das Sprühen kann mit Aerosoldosen oder handgeführten Spritzpistolen erfolgen und wird in der Regel für die Kleinserienproduktion verwendet. Diese Methode ist zeitaufwändiger als automatische Sprühanlagen und erfordert ein höheres Niveau des Sprühpersonals, wobei die Stabilität zwischen den Chargen etwas geringer ist.

3.2 Selektives Sprühen

Dies ist ein automatisierter Conformal-Coating-Prozess, der einen programmierbaren Sprühpfad verwendet, um formschlüssige Beschichtungen auf bestimmte Bereiche der Platine aufzubringen. Das Verfahren eignet sich für die Großserienproduktion und reduziert die Notwendigkeit einer Abdeckung. Der selektive Sprühprozess erfordert eine hohe Oberflächentrocknungszeit und Viskosität der Beschichtung, und die Prozessparameter müssen angepasst und ausgearbeitet werden.

3.3 Tauchverfahren

Die Leiterplatte wird in die Silikon-Conformal-Coating-Lösung getaucht und dann wieder herausgenommen. Die Tauchdicke hängt von der Eintauchgeschwindigkeit, der Herausziehgeschwindigkeit, der Tauchzeit und der Viskosität ab. Es kann auch für die Massenproduktion verwendet werden. Eintauchen ist nur möglich, wenn beide Seiten der Platine beschichtet werden müssen und die Bereiche, die nicht beschichtet werden müssen, abgedeckt werden müssen.

3.4 Pinselauftrag

Dies ist eine einfache Anwendungsmethode und wird in der Regel hauptsächlich für die Kleinserienproduktion oder für Reparaturen und Nacharbeiten verwendet. Einfach die Beschichtung gleichmäßig auf das Substrat auftragen.

4. Wie härtet man Silikon-Konformlackierung aus?

Silikonbeschichtungen folgen im Allgemeinen dem Feuchtigkeitshärtungsmechanismus. Das Silikonmaterial reagiert mit Feuchtigkeit in der Umgebung und bildet eine ausgehärtete Beschichtung. Der anfängliche Feuchtigkeitshärtungsprozess wird in der Regel von der Lösungsmittelverdunstung begleitet. Wenn das Trägerlösungsmittel verdunstet, reagiert die Feuchtigkeit mit dem Silikonmaterial und der Aushärtungsprozess beginnt.

Während der PCB-Anwendung löst die Feuchtigkeit in der Luft eine Polymerkettenreaktion aus, die nasse Polymere (niedermolekulare Polymermoleküle) in feste Polymere (höhermolekulare Polymermakromoleküle) umwandelt. Aushärtung und Trocknung erfolgen gleichzeitig. Erhitzen kann die Aushärtungsgeschwindigkeit der Silikonbeschichtung beschleunigen, aber achten Sie darauf, die Beschichtung vor dem Erhitzen zu prüfen, um sicherzustellen, dass die Luftblasen beseitigt wurden, andernfalls ist es notwendig, die Beschichtung bei Raumtemperatur unter den Bedingungen der Ruhezeit zu verlängern.

5. Welche Normen gelten für Silikon-Konformlackierungen?

Die beiden wichtigsten Standards für formschlüssige Beschichtungen sind der IPC-CC-830B-Standard und die UL94-Flammhemmzertifizierung. Bei der Auswahl von Beschichtungsmaterialien ist es wichtig zu prüfen, ob sie die Anforderungen dieser beiden Standards erfüllen.

IPC-CC-830B: Der Standard stammt vom Militärstandard MIL-I-46058C (dessen Gültigkeitsdatum abgelaufen ist), IPC-CC-830B enthält eine Reihe von Testpunkten, hauptsächlich: Inspektions- und Testanforderungen.

(1) Materialanforderungen: Material, Haltbarkeit, Aushärtung.

(2) Chemische Anforderungen: FTIR Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie-Test.

(3) Logistische Anforderungen: Aussehen, Viskosität, Fluoreszenz, Schimmelresistenz, Flexibilität, Entflammbarkeit.

(4) Elektrische Anforderungen: dielektrische Spannungsfestigkeit (DWV).

(5) Umweltanforderungen: Isolationswiderstand in feuchten Umgebungen, Thermoschock, Hydrolysestabilität (Temperatur- und Feuchtealterung).

(6) Besondere Anforderungen: UL746E, Salzsprühtest usw.

6. Welche Faktoren beeinflussen Silikon-Konformlackierungen?

Feuchtigkeit und Verschmutzung sind zwei der häufigsten Einflussfaktoren.

Wenn sich Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Platine oder in den Hohlräumen der formschlüssigen Beschichtung ansammelt, können Korrosion und elektrochemische Migration (ECM) zwischen den Leitern auftreten, und die Migration von Korrosionsprodukten auf der Oberfläche der Leiterplatte kann elektrische Kurzschlüsse und Stromlecks verursachen. Unzureichende Reinigung oder unsachgemäße Anwendung von formschlüssigen Beschichtungen sind oft die Ursache für einen unzureichenden Schutz des PCB-Bereichs. Darüber hinaus ist auch das Eindringen von Staub oder Schmutz durch die Beschichtung über Luft ein Ergebnis unsachgemäßer Beschichtungsauswahl und -anwendung. Die richtige Auswahl und Anwendung von formschlüssigen Materialien ist erforderlich, um diese Risiken zu mindern.

Da immer mehr Mobilfunknetze der fünften Generation eingesetzt werden, werden mehr elektronische Designs die 5G-Technologie integrieren, um schnellere Konnektivität, höheren Durchsatz und größere Kapazität zu ermöglichen. Die mit der 5G-Elektronik verbundene erhöhte Leistungsdichte wird jedoch höhere Wärmemengen erzeugen, was die Lebensdauer von Leiterplatten, Lötstellen und Komponenten verkürzt und höhere technische Anforderungen an formschlüssige Beschichtungsmaterialien stellt.

7. Warum wählt man Silikon-Konformlackierungen für Elektronik?

Bei der Auswahl eines formangepassten Materials für ein elektronisches Gerät stehen möglicherweise gleichzeitig verschiedene Materialien zur Verfügung, wie Silikone, Acryle, Urethane, Epoxide usw. Unter diesen Materialien weist Silikon ausgewogenere Eigenschaften und herausragende Merkmale auf. Silikon-Konformmaterialien bieten viele Vorteile, wie Beständigkeit gegen Chemikalien, Feuchtigkeit und Verunreinigungen, Weichheit, Flexibilität, Spannungsentlastung und Eignung für die Hochdurchsatzproduktion.

Die hydrolytische Stabilität von Konformmaterialien ist von entscheidender Bedeutung, da 5G mehr Türme, Basisstationen und Sender erfordert, alles wichtige Geräte, die Außenwetterbedingungen wie hoher Luftfeuchtigkeit und Regen ausgesetzt sein müssen. Silikon-Konformmaterialien lassen Wasserdampf schneller durch als andere Konformbeschichtungsmaterialien. Es ist jedoch flüssiges Wasser, nicht Wasserdampf, das Korrosion verursacht. Im Laufe der Zeit neigen andere Arten von formangepassten Beschichtungsmaterialien dazu, mehr flüssiges Wasser zu absorbieren als Silikon-formangepasste Materialien, was das Korrosionsrisiko erhöht.

Silikon-Konformbeschichtungen widerstehen höheren Temperaturen und bieten länger anhaltende Hitzebeständigkeit bei gleichzeitiger langfristiger Leistungsstabilität. Aufgrund des niedrigen Moduls können Silikon-Konformmaterialien auch Spannungen aufnehmen und eine gute Haftung bieten. Viele Substrate, die Silikon-Konformmaterialien verwenden, benötigen oft keinen Primer, um gute Konformergebnisse zu erzielen und die Produktivität zu verbessern.

 

8. Wie stellt man Silikon-Konformlackierungen her?

Compared with other polymer materials(acrylic conformal coating, epoxy conformal coating, urethane conformal coating, parylene conformal coating), silicone conformal coatings have stability in wide temperature range, weather aging, electrical insulation, ozone resistance, water repellent, flame retardant, non-toxic, non-corrosive and physiologically inert and many other excellent properties, some varieties also have oil resistance, solvent resistance, resistance to irradiation properties, widely used in electronic devices, and silicone conformal coating has less cost than vapor deposition method used for parylene conformal coating. How to improve the competitiveness of your products and improve conformal coating formulation?

XJY Silikone ist einer der führenden Silikon MQ-Harz und VMQ-Silikon Hersteller in China, mit mehr als 30 Jahren Erfahrung in Forschung, Entwicklung und Herstellung in der Silikonindustrie sowie mehr als 15 Patenten und technischer Unterstützung. Unser Silikonharzprodukte kann den Anforderungen gerecht werden Silikon-Konformbeschichtungen und unterstützen die Bereitstellung diversifizierter maßgeschneiderter Lösungen.