Conformal Coating – Platinen versiegeln

Konturgenauer Schutz von Leiterplatten

Als „Versiegeln“ bezeichnet man in der Dosier- und Vergusstechnik ein Verfahren, bei dem sensible Elektronikoberflächen mit einer sehr dünnen Schicht aus Gießharz oder Schutzlack überzogen werden. Dies dient dem Schutz vor Umwelteinflüssen und Korrosion und daraus folgend einer erhöhten Lebensdauer und Funktionssicherheit der Bauteile. Um eine homogene Materialverteilung auf der Oberfläche zu gewährleisten, kommen bei diesem auch als „Conformal Coating“ bekannten Verfahren niedrigviskose Gießharze zum Einsatz.

Beim Versiegeln wird die Oberfläche elektronischer Baugruppen wie beispielsweise Platinen konturgenau mit einer dünnen Schicht Gießharz oder Schutzlack bedeckt. Je nach Anwendung und Anforderungen können hier Schichtdicken von einigen Mikrometern bis hin zu wenigen Millimetern erreicht werden. Dieses oftmals auch als „Conformal Coating“ bekannte Verfahren kommt zum Einsatz, um sensible Elektronik vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Chemikalien, Staub, Bakterienwachstum oder extremen Temperaturen zu schützen. Auch die Stabilisierung filigraner Bauteilkomponenten, eine engere Leiterbahnführung sowie die Erreichung eines hohen Isolationswiderstands (SIR = surface insulation resistance) auf der Leiterplatte können eine Rolle spielen. Für eine zuverlässige Schutzwirkung muss eine durchgängige Benetzung der Oberfläche einschließlich scharfer Ränder, Lötverbindungen und weiterer Oberflächenstrukturen sichergestellt werden. Deshalb kommen bei diesem Verfahren niedrigviskose Vergussmedien zum Einsatz.

Conformal Coating: Applikation und Einsatzgebiete

Mittels speziellen Gießharzen oder Beschichtungen versiegelte Platinen und Elektronikbauteile finden sich in allen Industriezweigen, in denen eine hohe Zuverlässigkeit bei kritischen Umgebungsbedingungen gefordert ist – so beispielsweise in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Lichttechnik oder im militärischen Bereich. Auch handelsübliche Haushaltsgeräte oder Geräte der Consumer-Elektronik werden mit versiegelten elektronischen Baugruppen ausgestattet.

Die Auftragsmöglichkeiten von Conformal Coating-Materialien sind vielfältig und reichen von der manuellen Applikation mittels Streichen oder Aufsprühen mit Sprühpistolen bis hin zu automatisierten Tauchverfahren oder Sprühapplikationen. Insbesondere im Bereich der Großserienfertigung hat sich die maschinelle bzw. robotergestützte Materialapplikation mittels eines geeigneten Dosierkopfs etabliert. Während manuelle Prozesse das Risiko von ungleichmäßigem Materialauftrag und Lufteinschlüssen beinhalten, bietet der maschinengestützte Auftrag von Conformal-Coating-Materialien einen hohen Teiledurchsatz, eine gute Applikationsqualität und Reproduzierbarkeit sowie eine hohe Präzision und Flexibilität dank des programmgesteuerten Verfahrensablaufs.

Eine Möglichkeit, nur bestimmte Bereiche der Platine zu versiegeln, besteht in der Anwendung des sogenannten „Dam and Fill“-Verfahren. Hier kommen zwei Vergussmaterialien mit unterschiedlicher Viskosität zum Einsatz.

Conformal Coating-Materialien prozesssicher verarbeiten

Um einen zuverlässigen Oberflächenschutz sicherzustellen, ist eine gründliche Reinigung der zu versiegelnden Baugruppen von zentraler Bedeutung. Rückstände von Flussmitteln, Formtrennmitteln oder auch Staub oder Fingerabdrücke können nicht nur die Haftung der Versiegelung beeinträchtigen, sondern längerfristig auch den Ausfall der Komponenten begünstigen.

Um einen möglichst homogenen Materialauftrag auf der gesamten Bauteiloberfläche zu erreichen, kann es sinnvoll sein, auf Aufbereitungssysteme mit integrierter Temperierung zurückzugreifen. Auf diese Weise kann die Viskosität des Vergussmaterials gezielt auf die Anwendung abgestimmt werden.

  • Für diese Fälle ist die A310 Materialaufbereitungs- und Förderanlage von Scheugenpflug die ideale Wahl. Mittels Evakuierung kann die im Vergussmaterial befindliche Luft darüber hinaus bereits bei der Aufbereitung zuverlässig entfernt werden. 
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  • Für eine präzise und wiederholgenaue Materialapplikation sorgen die bewährten Dos P Kolbendosiersysteme. Die volumetrischen Dosiersysteme verfügen über exakt dimensionierte Dosierzylinder – entsprechend dem gewünschten Volumen bzw. dem entsprechenden Mischungsverhältnis. Dies sorgt für hohe Prozesssicherheit, da die Dosiergenauigkeit nicht von Temperatur, Druck oder Viskosität des Gießharzes abhängig ist.
    Mehr zu den Kolbendosierern

Die Aushärtung kann – je nach verwendetem Material – mittels UV-Strahlung, Luftfeuchtigkeit oder Temperatur erfolgen. Da der Trocknungsprozess allerdings von der Oberfläche aus erfolgt, besteht bei vergleichsweise dicken Conformal Coating-Schichten die Gefahr einer nicht ausreichenden Durchhärtung. Auch eine mögliche unterschiedliche Aushärtung infolge von Schattenbildung auf der Leiterplatte kann zu Problemen führen. Eine Lösung stellen spezielle Vergussmaterialien dar, die zusätzlich über einen sekundären Aushärtemechanismus verfügen und so eine eventuelle ungenügende Aushärtung in Schattenzonen ausgleichen können. Passende System- und Verfahrenslösungen für eine zuverlässige Aushärtung finden Sie hier: Aushärtung und Vernetzung.

TIPP: Unterschiedliche Vergussmaterialien haben auch eine unterschiedliche Affinität zu den jeweiligen Untergründen. Aus diesem Grund sollte die Haftung und Benetzung des verwendeten Mediums auf dem Leiterplattenbasismaterial, den Kupferbahnen, den Lötstellen und allen Komponenten kritisch geprüft werden.

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