Làm thế nào để quyết định giữa việc đổ keo và phủ conformal coating cho dự án PCB của bạn

Bảo vệ bảng mạch in (PCB) khỏi thiệt hại môi trường ẩm, bụi, rung động và hóa chất rất quan trọng đối với độ tin cậy của thiết bị.Potting (bỏ PCB trong nhựa dày) và lớp phủ phù hợp (tiếp cận một mỏng, phim linh hoạt) phục vụ các mục đích khác nhau.trong khi lớp phủ phù hợp giữ cho thiết kế nhẹ cho các thiết bị tiêu dùng (eHướng dẫn này chia nhỏ những khác biệt chính giữa hai phương pháp, trường hợp sử dụng lý tưởng của chúng, và một danh sách kiểm tra từng bước để giúp bạn chọn đúng cho dự án của mình.

Những điểm quan trọng
1.Potting = Bảo vệ tối đa: Lý tưởng cho PCB trong điều kiện khắc nghiệt (nước, rung động, hóa chất) nhưng tăng trọng lượng / không gian và làm cho việc sửa chữa khó khăn.
2.Bộ phủ phù hợp = Độ linh hoạt nhẹ: Hoàn hảo cho các thiết bị nhỏ, di động (điện cụ đeo, điện thoại) và cho phép kiểm tra / sửa chữa dễ dàng, mặc dù nó cung cấp ít bảo vệ hơn là nồi.
3.Môi trường thúc đẩy sự lựa chọn: Sử dụng nồi cho môi trường ngoài trời / công nghiệp; lớp phủ phù hợp cho môi trường trong nhà / sạch.
4Chi phí & vấn đề khối lượng: Lớp phủ phù hợp rẻ hơn 30~50% cho sản xuất khối lượng lớn; nồi tốt hơn cho các dự án có khối lượng nhỏ, độ tin cậy cao.
5. Khả năng sửa chữa là không thể thương lượng: Lớp phủ phù hợp cho phép bạn sửa PCB dễ dàng; nồi thường đòi hỏi phải thay thế toàn bộ bảng nếu nó thất bại.

Bảo vệ PCB: Bụi vầ lớp phủ phù hợp ¢ Sự khác biệt cốt lõi
Trước khi đi sâu vào chi tiết, điều quan trọng là phải hiểu sự tương phản cơ bản giữa vỏ và lớp phủ phù hợp.và các trường hợp sử dụng không thể khác nhau hơn.

So sánh nhanh

Ví dụ: PCB trong khoang động cơ xe hơi (được tiếp xúc với nhiệt, dầu và rung động) cần nắp.

Các yếu tố quyết định chính: Làm thế nào để chọn
Phương pháp bảo vệ phù hợp phụ thuộc vào năm yêu cầu quan trọng của dự án: môi trường, căng thẳng cơ khí, giới hạn không gian / trọng lượng, khả năng sửa chữa và chi phí.

1Điều kiện môi trường: yếu tố quan trọng nhất
PCB phải đối mặt với hai loại môi trường khắc nghiệt (ngoại ngoài trời, công nghiệp, ô tô) và nhẹ (ngoại trong nhà, người tiêu dùng, phòng sạch).

Khi nào nên chọn bể (Môi trường khắc nghiệt)
Nổ là lựa chọn duy nhất nếu PCB của bạn sẽ gặp phải:
a.Nước / hóa chất: Các cảm biến ngoài trời (mưa, tuyết), máy công nghiệp (dầu, chất làm mát) hoặc điện tử biển (nước muối) cần các loại nồi kín kín.epoxy) được đánh giá IP68, có nghĩa là chúng không bị bụi và chìm trong nước 1m trong 30 phút.
b. Nhiệt độ cực đoan: Các lò nướng ô tô (-40 °C đến 125 °C) hoặc lò công nghiệp đòi hỏi nhựa nướng với nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh cao (Tg > 150 °C) để tránh nứt.
c. Ô nhiễm nặng: Các nhà máy có bụi, vỏ kim loại hoặc khí ăn mòn cần nén để ngăn chặn các hạt gây mạch ngắn.

Khi nào nên chọn lớp phủ phù hợp (Môi trường nhẹ)
Lớp phủ phù hợp đủ cho:
a. Các thiết bị trong nhà: Điện thoại thông minh, máy tính bảng và cảm biến trong nhà (ví dụ: nhiệt điều hòa) chỉ cần bảo vệ khỏi độ ẩm thỉnh thoảng (ví dụ: tràn) hoặc bụi.
b.Môi trường sạch: Các thiết bị y tế (ví dụ: máy đo glucose) hoặc thiết bị văn phòng (máy in) hoạt động trong không gian được kiểm soát, nơi không có nguy cơ nhiễm độc nặng.
c. Sự biến động nhiệt độ thấp: Các thiết bị được sử dụng trong nhà / văn phòng (10 °C đến 40 °C) không cần sức đề kháng nhiệt của nồi.

Mẹo chuyên nghiệp: Kiểm tra yêu cầu xếp hạng IP cho thiết bị của bạn. IP65 + (chống nước / bụi) thường cần nắp; IP54 (chống phun nước) hoạt động với lớp phủ phù hợp.

2. Căng thẳng cơ học: rung động, sốc và va chạm
PCB trong các thiết bị di chuyển hoặc nặng phải đối mặt với căng thẳng liên tục. Nhựa cứng hấp thụ các lực này, trong khi lớp phủ phù hợp cung cấp bảo vệ tối thiểu.

Nắm nồi vì căng thẳng cao
Việc đặt nồi là bắt buộc nếu thiết bị của bạn sẽ trải qua:
a. Rung động: Xe tải, tàu hỏa hoặc máy bơm công nghiệp rung động liên tục.
b. Sốc / va chạm: Các công cụ điện, thiết bị xây dựng hoặc thiết bị ngoài trời (ví dụ: GPS đi bộ đường dài) có thể bị thả xuống.
c. Áp lực cơ học: PCB trong vỏ kín (ví dụ: bảng điều khiển ô tô) cần nén để chống lại áp lực uốn cong bảng.

Lớp phủ phù hợp cho căng thẳng thấp
Công trình sơn phù hợp cho:
a. Động nhẹ: Điện tử tiêu dùng (ví dụ: máy tính xách tay) trải qua sự rung động tối thiểu.
b. Không có nguy cơ va chạm: Các thiết bị được giữ trên bàn làm việc (ví dụ: bộ định tuyến) hoặc đeo nhẹ (ví dụ: đồng hồ thông minh) không cần độ hấp thụ sốc của nồi.

3Giới hạn không gian và trọng lượng: Thiết kế nhỏ gọn so với lớn hơn
Các thiết bị hiện đại (những thiết bị đeo, cảm biến IoT) yêu cầu thu nhỏ Ứng dụng mỏng của lớp phủ phù hợp là một sự thay đổi trò chơi, trong khi khối lượng của nồi là một sự phá vỡ.

Lớp phủ phù hợp cho các thiết kế nhỏ / nhẹ
Chọn lớp phủ phù hợp nếu:
a.Kích thước là rất quan trọng: Đồng hồ thông minh, máy trợ thính hoặc các cảm biến IoT nhỏ (ví dụ: màn hình độ ẩm đất) có vỏ nhỏ hơn 50mm × 50mm.
b.Trọng lượng quan trọng: Các thiết bị đeo (ví dụ: theo dõi thể dục) hoặc máy bay không người lái cần phải nhẹ ❖ lớp phủ phù hợp thêm <1g vào PCB, trong khi nồi thêm 5 ∼20g.

Chất nén để linh hoạt về kích thước / trọng lượng
Chế độ nén có thể chấp nhận được nếu:
a. Không gian bao bọc là phong phú: Hộp điều khiển công nghiệp, thiết bị chiếu sáng ngoài trời hoặc hệ thống quản lý pin xe hơi có chỗ cho nhựa bổ sung.
b. Trọng lượng không phải là một mối quan tâm: Các thiết bị cố định (ví dụ: cảm biến nhà máy) hoặc thiết bị nặng (ví dụ: bộ điều khiển xe nâng) không cần phải di động.

4- Sửa chữa và kiểm tra: Bạn có thể sửa PCB sau?
Nếu thiết bị của bạn cần sửa chữa, nâng cấp hoặc kiểm tra chất lượng, lớp phủ phù hợp là sự lựa chọn rõ ràng.

Lớp phủ phù hợp để bảo trì dễ dàng
Lớp phủ phù hợp sáng khi:
a. Kiểm tra là cần thiết: Bạn cần kiểm tra các khiếm khuyết khớp hàn (ví dụ, trong PCB nguyên mẫu) hoặc lỗi thành phần
b.Sửa chữa có khả năng: Điện tử tiêu dùng (ví dụ: điện thoại thông minh) thường cần sửa chữa màn hình / cổng ❖ lớp phủ có thể được lột bằng isopropyl alcohol và áp dụng lại sau khi sửa chữa.
c. Các nâng cấp được lên kế hoạch: Các thiết bị IoT có thể cần cập nhật phần mềm cố định hoặc thay đổi thành phần (ví dụ: thêm một ăng-ten tốt hơn).

Bỏ nước vào nồi là tốt hơn nếu:
a. Không thể sửa chữa: PCB ở các vị trí xa xôi (ví dụ: biến tần năng lượng mặt trời ngoài trời) hoặc các thiết bị dùng một lần (ví dụ: một số cảm biến y tế) không bao giờ được thiết kế để sửa chữa.
b.Sự đáng tin cậy là rất quan trọng: Hệ thống an toàn hàng không vũ trụ hoặc ô tô (ví dụ: bộ điều khiển túi khí) không thể rủi ro sửa chữa.

5Chi phí và khối lượng sản xuất: Tiết kiệm khối lượng cao so với độ tin cậy khối lượng thấp
Lớp phủ phù hợp rẻ hơn và nhanh hơn cho sản xuất hàng loạt, trong khi nồi có ý nghĩa cho các dự án có khối lượng nhỏ, giá trị cao.

Lớp phủ phù hợp cho sản xuất khối lượng lớn
Chọn lớp phủ phù hợp nếu:
1Bạn đang tạo ra 1.000+ PCB: Lớp phủ có thể được áp dụng bằng máy phun tự động (100+ PCB mỗi giờ), cắt giảm chi phí lao động. Chi phí vật liệu cũng thấp hơn (1L lớp phủ bao gồm 500+ PCB).
2Ngân sách hạn chế: Đối với các thiết bị điện tử tiêu dùng (ví dụ: điện thoại thông minh chi phí thấp), lớp phủ phù hợp làm giảm tổng chi phí bảo vệ PCB 30~50% so với nồi.

Cất gốm cho các dự án có khối lượng nhỏ, giá trị cao
Việc nén có giá trị chi phí nếu:
1Bạn đang sản xuất <100 PCB: Các dự án có khối lượng nhỏ (ví dụ: cảm biến công nghiệp tùy chỉnh) có thể đủ khả năng cho lao động thủ công (nồi thường được làm bằng tay) và chi phí vật liệu cao hơn.
2Sự thất bại là tốn kém: Một sự cố PCB đơn lẻ trong một thiết bị y tế hoặc hệ thống hàng không vũ trụ có thể dẫn đến thu hồi.

Chọn nồi: Tìm hiểu sâu hơn về cách sử dụng và giới hạn
Bỏ trong nồi là tiêu chuẩn vàng để bảo vệ PCB trong điều kiện khắc nghiệt, nhưng nó không phải là không có sự đánh đổi.

Các trường hợp sử dụng lý tưởng cho nồi
1. Điện tử ô tô: Đơn vị điều khiển động cơ (ECU), cảm biến truyền tải và hệ thống quản lý pin (BMS) cần nồi để tồn tại nhiệt, dầu và rung động.
2Các cảm biến công nghiệp: Các cảm biến áp suất trong các nhà máy hoặc các cảm biến nhiệt độ trong lò dựa trên nồi để ngăn chặn bụi và hóa chất.
3Thiết bị ngoài trời: Trạm thời tiết, biến tần năng lượng mặt trời và camera an ninh sử dụng nồi để chống mưa, tuyết và bức xạ tia cực tím.
4Điện tử biển: Hệ thống định vị thuyền hoặc cảm biến dưới nước cần niêm phong IP68 để ngăn ngừa ăn mòn nước muối.

Loại nhựa nén
Nhựa phù hợp phụ thuộc vào môi trường của bạn:
1.Epoxy: phổ biến nhất độ bền cao, khả năng chống hóa học và ổn định nhiệt (Tg > 120 °C).
2Polyurethane: Dẻo, tốt cho rung động (ví dụ, cảm biến xe tải) nhưng ít kháng hóa chất hơn epoxy.
3.Silicone: Chống nhiệt tuyệt vời (-60 °C đến 200 °C) và linh hoạt được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao (ví dụ: cảm biến động cơ).

Những hạn chế của việc nén
1.Trọng lượng / Không gian: Thêm 20~50% kích thước PCB không thể được sử dụng trong thiết bị đeo hoặc thiết bị IoT nhỏ.
2Cửa chữa: Nhựa rất khó loại bỏ (cần nghiền hoặc dung môi), vì vậy PCB thất bại thường được loại bỏ.
3- Bắt nén nhiệt: Nhựa nhựa được chọn kém có thể bẫy nhiệt, dẫn đến quá nóng các thành phần sử dụng nhựa dẫn nhiệt (đầy oxit nhôm) cho PCB điện.

Lớp phủ phù hợp: Nhìn sâu vào việc sử dụng và giới hạn
Lớp phủ phù hợp là lựa chọn cho các thiết kế nhẹ, có thể sửa chữa, nhưng nó không thể xử lý các điều kiện cực đoan.

Các trường hợp sử dụng lý tưởng cho lớp phủ phù hợp
1Điện tử tiêu dùng: Điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay và đồng hồ thông minh sử dụng lớp phủ phù hợp để tiết kiệm không gian và cho phép sửa chữa.
2Các thiết bị đeo: Các thiết bị theo dõi thể dục, nhẫn thông minh và máy trợ thính phụ thuộc vào trọng lượng và tính linh hoạt tối thiểu của lớp phủ.
3Thiết bị y tế: Máy đo huyết áp di động (ví dụ: đeo tay đeo tay đeo tay đeo tay) sử dụng lớp phủ để giữ trọng lượng nhẹ và dễ làm sạch.
4Các cảm biến IoT: Các cảm biến trong nhà (ví dụ: PCB nhiệt điều hòa thông minh) chỉ cần bảo vệ độ ẩm / bụi cơ bản.

Các loại lớp phủ phù hợp
Chọn dựa trên nhu cầu của bạn:
1. Acrylic: phổ biến nhất: dễ áp dụng, chi phí thấp và có thể tháo rời bằng dung môi (tốt cho các thiết kế có thể sửa chữa).
2.Silicone: Dẻo lỏng, tốt cho rung động (ví dụ: PCB đồng hồ thông minh) và nhiệt độ cao (-50 °C đến 200 °C).
3Urethane: Chống hóa chất (tốt hơn acrylic) nhưng khó loại bỏ được sử dụng trong các thiết bị tiếp xúc với các hóa chất nhẹ (ví dụ như các sản phẩm làm sạch).
4.Parylene: Mỏng (110μm), không có lỗ chân, và tương thích sinh học được sử dụng trong cấy ghép y tế hoặc điện tử chính xác cao.

Những hạn chế của lớp phủ phù hợp
1Bảo vệ hạn chế: Không thể ngăn chặn hóa chất nặng, va chạm mạnh hoặc chìm trong nước (chỉ chống phun nước).
2. Chi tiết ứng dụng: Yêu cầu che đậy cẩn thận (để tránh lớp phủ kết nối hoặc thùng xử lý nhiệt)
3. UV suy thoái: Lớp phủ acrylic bị phá vỡ dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp sử dụng silicone hoặc parylene cho các thiết bị ngoài trời sử dụng lớp phủ phù hợp.

Danh sách kiểm tra quyết định từng bước
Sử dụng danh sách kiểm tra này để phù hợp nhu cầu của dự án với phương pháp bảo vệ phù hợp:

1Định nghĩa môi trường của bạn
PCB sẽ tiếp xúc với nước (mưa, tràn) hoặc hóa chất (dầu, sản phẩm làm sạch)?
Vâng → Lấy vào nồi; Không → Lớp phủ phù hợp

PCB sẽ chịu nhiệt độ cực (-40 °C đến 125 °C)?
Vâng → Lấy vào nồi; Không → Lớp phủ phù hợp

2Đánh giá áp lực cơ khí
PCB sẽ bị rung động (ví dụ, trong xe hơi) hoặc va chạm (ví dụ, công cụ điện)?
Vâng → Lấy vào nồi; Không → Lớp phủ phù hợp

3. Kiểm tra giới hạn kích thước / trọng lượng
Khung PCB nhỏ hơn 50 mm × 50 mm hoặc trọng lượng < 10g?
Có → Lớp phủ phù hợp; Không → Lớp nén

4- Kế hoạch sửa chữa/kiểm tra
Bạn có cần kiểm tra, sửa chữa hoặc nâng cấp PCB sau này không?
Vâng → Lớp phủ phù hợp; Không → Lớp nén

5Đánh giá chi phí/kích thước
Anh có sản xuất hơn 1000 PCB không?
Vâng → Lớp phủ phù hợp; Không → Lớp nén (nếu độ tin cậy là quan trọng)

Câu hỏi thường gặp
1. Có thể nồi cải thiện quản lý nhiệt?
Vâng, nếu bạn sử dụng nhựa dẫn nhiệt (đầy với oxit nhôm hoặc boron nitride), nồi có thể chuyển nhiệt từ các thành phần nóng (ví dụ như các bộ điều chỉnh điện áp) sang khoang.Chất nhựa bình thường có thể giữ nhiệtVì vậy hãy lựa chọn một cách khôn ngoan.

2. Có phải lớp phủ phù hợp chống nước?
Hầu hết các lớp phủ phù hợp đều chống phun nước (IP54) nhưng không hoàn toàn chống nước. Chỉ có lớp phủ parylene có thể đạt được IP67 (được chìm trong nước 1m trong 30 phút),nhưng nó đắt hơn các lớp phủ acrylic / silicone tiêu chuẩn.

3Tôi có thể sử dụng cả lớp phủ và lớp phủ phù hợp?
Hiếm khi ⇒nhiệm đã bao bọc PCB, vì vậy lớp phủ phù hợp không thêm bảo vệ bổ sung. ngoại lệ duy nhất là nếu bạn nồi một phần của PCB (ví dụ: cảm biến) và phủ phần còn lại (ví dụ:một đầu nối cần sửa chữa).

4. Bao lâu để nắp / lớp phủ phù hợp tồn tại?
Làm nồi: 10~20 năm (chất nhựa chống tia UV / hóa chất).
Lớp phủ phù hợp: 5~10 năm (acrylic phân hủy nhanh hơn; silicon / parylene tồn tại lâu hơn).

5Phương pháp nào tốt hơn cho các thiết bị y tế?
Nó phụ thuộc vào:
a. Các thiết bị cấy ghép (ví dụ như máy tạo nhịp tim) sử dụng lớp phủ phù hợp với parylene (hợp tác sinh học, mỏng).
b. Các thiết bị di động (ví dụ: các đầu dò siêu âm) sử dụng nồi nếu chúng tiếp xúc với nước / hóa chất (ví dụ: thuốc khử trùng).

Kết luận
Việc lựa chọn giữa lớp phủ nhựa và lớp phủ phù hợp có nghĩa là phù hợp với nhu cầu bảo vệ dự án của bạn.công nghiệp, ngoài trời) nơi độ bền tối đa biện minh cho khối lượng và chi phí của nó.và giá cả phải chăng là ưu tiên.

Sai lầm tồi tệ nhất bạn có thể làm là bảo vệ quá mức (sử dụng nồi cho PCB điện thoại thông minh) hoặc bảo vệ không đủ (sử dụng lớp phủ phù hợp cho cảm biến ngoài trời) cả hai đều dẫn đến sự cố sớm.Sử dụng danh sách kiểm tra quyết định để sắp xếp môi trường của bạn, mức độ căng thẳng, giới hạn kích thước, nhu cầu sửa chữa, và ngân sách với phương pháp đúng.

Khi các thiết kế PCB ngày càng nhỏ hơn và mạnh hơn,khoảng cách giữa vỏ và lớp phủ phù hợp sẽ vẫn còn nhưng hiểu điểm mạnh và hạn chế của họ đảm bảo bạn xây dựng các thiết bị đáng tin cậy mà đứng thử nghiệm thời gianCho dù bạn đang bảo vệ một ECU xe hơi hoặc một smartwatch PCB, phương pháp bảo vệ phù hợp biến một mạch mong manh thành một thành phần bền.