Introduksjon til lakkering av kretskort (Conformal coating)

Hvorfor lakkere kretskort?

Elektronikk brukes i dag i applikasjoner der den utsettes for ekstreme påkjenninger. Det kan være fuktighet, kjemikalier, støv eller andre ytre påvirkninger. Elektronikk i dag har liten avstand mellom ledere, noe som gir utfordringer med isolasjon. Lederbredden er også liten, noe som øker risiko for at korrosjon eller elektromigrasjon kan skade banene. På grunn av disse utfordringene er det behov for å beskytte kretskortet og komponentene bedre. Ofte kan man ikke få til en 100% tett innkapsling for elektronikken, og da trenger man andre hjelpemidler for å beskytte elektronikken mot de påvirkningene som slipper igjennom innkapslingen.

Et slikt hjelpemiddel er kretskortlakk, også kjent som conformal coating. Conformal coating er en tynn hinne som dekker både kretskort og komponenter. Hvordan coatingen påføres avhenger av volum og designet på kortet: kretskort kan dypp-lakkeres eller sprayes med selektiv coating maskin, sprayes for hånd eller lakk kan påføres med pensel.

Lakken hjelper å forhindre korrosjon, den kan hindre kjemikalier i å nå overflaten på kortet og den hjelper på å opprettholde elektrisk isolasjon mellom ledere på kretskortet. En lakk er ikke tett, den puster og slipper fukt ut og inn. Lakken vil beskytte kortet mot påvirkning utenfra, men flussrester og annen forurensing som ligger igjen på kortet vil fortsatt bli påvirket av fukt. Hvis kortet ikke er rent vil det derfor fortsatt kunne oppstå elektromigrasjon eller krystallvekst. Lakkering vil kun gi en utsettelse av problemet. Et PCB som er rent vil også ha høyere overflatespenning og dermed gi bedre vedheft for lakken.

Det er vanlig å bruke lakk på kretskort i krevende anvendelser slik som bilindustrien, militært og luftfart, satellitter og offshore. Også krevende forbrukerapplikasjoner, slik som droner som utsettes for vær og vind, kan ha nytte av lakk for å forlenge levetid og forbedre pålitelighet.

Forskjellige typer lakk

Valg av lakk bestemmes ut i fra maks temperatur, krav til godkjenning (MIL/UL), påføringsmetode, krav til beskyttelse, mulighet for rework, bruk av løsemiddel, tørkemetode osv.

Det finnes forskjellige typer lakk, og disse typene har forskjellige fordeler og ulemper. Det finnes ingen lakk som er best i alle situasjoner, man må gjøre en vurdering i hvert enkelt tilfelle. Her er en kort oppsummering av de forskjellige typene:

• Akryl-basert lakk er den mest brukte typen. Den gir god beskyttelse mot fuktighet, tørker fort, er enkel å påføre og er enkel å reparere. Akryl gir lite beskyttelse mot kjemikalier.
• Polyuretan-basert lakk gir meget god beskyttelse mot løsemidler og kjemikalier og er enkel å påføre. Den trenger lang tørketid og det er vanskelig å gjøre reparasjoner på kretskortet.
• Silikon-basert brukes normalt kun på elektronikk som skal tåle veldig høye temperaturer opp til 200°C. Det er verdt å merke seg at silikon ikke gir bra beskyttelse mot fuktighet. Silikon har den høyeste fuktgjennomtrengning av alle lakktyper. Den gir noe beskyttelse mot løsemidler og kjemikalier, men er vanskelig å påføre, tar lang tid å herde og er så å si umulig å reparere.
• Syntetisk gummi er en nyutviklet coating som har egenskaper vanlig lakktyper ikke har. Den gir en meget fleksibel hinne med meget god elektrisk isolasjon. Den gir meget bra beskyttelse mot fuktighet, noe beskyttelse mot løsemidler og kjemikalier og er enkel å reparere. Syntetisk gummi og UV-lakk er de typene som har lavest fuktgjennomtrengning.
• Epoksy-basert lakk gir god isolasjon og bra beskyttelse mot kjemikalier og løsemidler. Epoksy gir en meget hard overflate og beskytter bra mot mekanisk slitasje. Ulempene er at epoksy kan gi mye mekanisk stress ved temperaturforandringer og at det er veldig vanskelig å reparere.
• UV-herdende lakk herder med UV-lys. Den har god kjemisk beskyttelse i tillegg til god beskyttelse mot fukt. Den er derfor mer miljøvennlig i bruk og det det er ikke noe tynner som forsvinner etter påføring.
  Den beskytter godt både mot fukt og kjemikalier. Den gir bra isolasjon, men kan være vanskelig å reparere, særlig hvis det har gått litt tid siden den ble påført.
• Vann-basert lakk kan ikke påføres i lakkrobot og brukes mest ved manuell påføring eller dypplakkering. Den har meget bra miljøegenskaper og beskytter bra mot kjemikalier. Ulempene er lengre herdetid og at den er mer følsom for urenheter.

Lakk er tilsatt fluoriserende stoffer, så man kan bruke UV-lys for å inspisere resultat og se at man har jevn og god dekning.

Før man lakkerer et kretskort er det viktig at kretskortet er ordentlig rengjort, ellers stenger man inne urenheter som kan føre til korrosjon eller dårlig vedheft.

Sammendrag

Lakkering av kretskort beskytter mot ytre påvirkninger slik som fuktighet, kjemikalier/løsemidler, korrosjon og bedrer elektrisk isolasjon. Lakkering av kretskort er mye brukt i krevende applikasjoner slik som militær elektronikk, bilelektronikk og offshore, men kan også bedre pålitelighet og levetid i andre anvendelser.

Krepro jobber tett med HumiSeal®, en ledende produsent av kretskortlakk som startet med å levere til militæret og har levert kretskortlakk i 50 år, og kan gi råd og anbefalinger både når det gjelder valg av lakk og påføring/rengjøring osv. For rensemiddel jobber vi med Kyzen som er ledende på det området.