Metodi e test efficaci per l'impermeabilizzazione dei progetti PCB

1. Struttura impermeabile

Panoramica:
Caso di studio: ad esempio, quando si produce un alimentatore switch, all'interno del dispositivo c'è una scheda di circuito. Dall'esterno, è sufficiente aprire uno stampo per creare un involucro di plastica per ottenere impermeabilità e resistenza all'umidità. Per l'involucro si può scegliere un materiale denso e si può usare un anello di gomma impermeabile nelle giunzioni per creare una guarnizione. Questo può bloccare efficacemente polvere, acqua ed elementi simili. Tuttavia, sigillare l'involucro esterno con adesivo hot melt può portare a problemi di manutenzione in seguito.

Analisi pratica:
Diversi tipi di prodotti richiedono stampi strutturali separati e i costi degli stampi in genere non sono economici, aumentando ulteriormente i costi. Per le piccole aziende con ordini a basso volume, l'onere dei costi derivanti dalle tariffe degli stampi può essere significativo, rendendolo poco pratico. In teoria, un involucro impermeabile dovrebbe essere a prova di perdite, come un sottomarino. Sfortunatamente, gli involucri piccoli e ordinari spesso non riescono a ottenere un vero effetto "impermeabile". Ad esempio, nelle regioni con elevata umidità, come le aree meridionali, il vapore acqueo può penetrare attraverso le crepe nell'involucro. Lo scenario peggiore è quando le giunzioni dell'involucro si deformano a causa delle grandi differenze di temperatura tra il giorno e la notte, consentendo al vapore acqueo di entrare all'interno e causare corrosione al circuito stampato. Ciò è particolarmente vero vicino alle aree costiere dove è prevalente la nebbia salina.

Pro: Funziona bene per prodotti utilizzati in ambienti tipici.
Contro: Difficile garantire il processo di fabbricazione, i rischi di deformazione strutturale e l'esposizione ad ambienti difficili come condizioni acide, alcaline e di nebbia salina.

2. Rinvasatura Impermeabilizzazione

Panoramica:
L'incapsulamento per l'impermeabilizzazione prevede l'uso di un composto per incapsulamento, come la resina epossidica, per incapsulare il PCB. Questo processo protegge il circuito stampato da acqua, umidità, corrosione e muffa, offrendo al contempo resistenza agli urti e protezione dall'impatto. Inoltre, può essere combinato con l'impermeabilizzazione strutturale per offrire una doppia protezione in determinati ambienti.

Argomento di studio:
I sigillanti siliconici sono ampiamente utilizzati nell'edilizia per applicazioni di efficienza energetica, come nella doppia sigillatura di vetro cavo, strutture di facciate continue e sigillature resistenti alle intemperie per porte e finestre. La qualità dei sigillanti siliconici non solo influisce sulla sicurezza di porte e finestre dell'intero edificio, ma determina anche se l'edificio soddisfa i requisiti di risparmio energetico e ambientali.

Analisi pratica:
La resina epossidica è una resina satura con eccellente resistenza al volume, forte adesione, resistenza alle intemperie, basso restringimento e alta resistenza all'isolamento. L'incapsulamento con resina epossidica assicura che il PCB sia ben protetto, prolungandone significativamente la durata utile. Una volta sigillata, la resina può mantenere prestazioni meccaniche ed elettriche stabili tra -45°C e 120°C. Tuttavia, l'incapsulamento presenta notevoli svantaggi: può influire gravemente sulla dissipazione del calore per il PCB e le riparazioni diventano estremamente difficili o i costi sono proibitivi. Inoltre, mentre i composti per l'incapsulamento generalmente aiutano con la dissipazione del calore, aumentano anche l'interferenza elettromagnetica (EMI) sul circuito stampato.

Pro: Ampia gamma di applicazioni, eccellenti proprietà di impermeabilità e dissipazione del calore.
Contro: Costi elevati, riparazioni complesse e inadatto per componenti di precisione.

3. Rivestimento superficiale impermeabilizzante

Panoramica:
Il rivestimento superficiale per l'impermeabilizzazione prevede l'applicazione di una sottile pellicola protettiva sul PCB, solitamente realizzata in un nanomateriale. Questo rivestimento aiuta a proteggere il circuito stampato da acqua, umidità, corrosione e nebbia salina. I nanorivestimenti offrono un'eccellente resistenza all'acqua e possono raggiungere una classificazione IP68 antipolvere e impermeabile. In ambienti difficili, possono essere utilizzati trattamenti protettivi aggiuntivi per un'ulteriore protezione.

Argomento di studio:
Per dispositivi indossabili come le cuffie sportive, che sono componenti elettronici di precisione, i cortocircuiti causati dall'acqua o la corrosione causata dal sudore possono facilmente renderli inutilizzabili. Pertanto, il nanorivestimento è ideale per dispositivi indossabili e componenti elettronici di precisione come i PCBA.

Pro: Processo semplice, facile da manutenere, protezione efficace e rispettoso dell'ambiente.
Contro: Costo più elevato per unità, non adatto a settori come l'edilizia, più indicato per la protezione di PCBA e componenti di precisione.

Test per l'efficacia del rivestimento impermeabile

1. Test di assorbimento dell'acqua:

Il tasso di assorbimento dell'acqua del rivestimento conforme su un PCB indica l'efficacia della sua impermeabilizzazione. Dopo che il rivestimento conforme si è completamente indurito, il PCB viene immerso in acqua distillata per 24 ore. Viene misurato l'aumento di peso dovuto all'acqua assorbita e un aumento di peso maggiore indica prestazioni di impermeabilizzazione inferiori.

2. Prova di immersione:

Per un PCB rivestito con rivestimento conforme, il test di immersione viene condotto seguendo lo standard IPX7. Il prodotto rivestito viene immerso in acqua per 30 minuti. Dopo il test, viene verificata la funzionalità del prodotto e ciò aiuta a determinare se il rivestimento ha un'efficace impermeabilizzazione e resistenza all'umidità.

3. Test ad alta temperatura e alta umidità:

Il campione di PCB viene posizionato in una camera di temperatura e umidità. Inizialmente, la scheda viene sottoposta a un test ad alta temperatura, che causa la diminuzione della durezza della resina e l'espansione degli spazi molecolari. In seguito, l'umidità viene impostata all'85% RH o superiore. In seguito, il prodotto viene testato per eventuali problemi di funzionalità. Se non si verificano problemi, ciò indica che le proprietà impermeabili e anti-umidità del PCB sono relativamente buone.

Per i prodotti elettronici, è essenziale eseguire test di impermeabilità e di temperatura/umidità per garantirne le prestazioni in condizioni difficili, come elevata umidità o temperature estreme.