Le Migliori Pratiche di Design e Produzione PCB per la Gestione dell’Umidità

A PCB damaged by immersion in water

Una fonte di malfunzionamenti nel PCB, in particolare in ambienti esterni, deriva dall’umidità sulle basette. Fortunatamente, ci sono diverse opzioni per proteggere le tue basette quando vengono impiegate. Leggi per sapere qual è la migliore per la tua applicazione. 

Una volta avevo un sistema a sensore esterno con un rivestimento personalizzato protettivo per PCB che smetteva di registrare dati all’alba ogni mattina. Ciò non era perchè la basetta necessitasse il suo meraviglioso riposo prima di lavorare l’intera giornata. In realtà, la scatola del sensore raccoglieva la fresca condensa mattutina, causando così il malfunzionamento della basetta. Ovviamente, non ci è mai capitato che il nostro PCB potesse essere esposto all’umidità quando impiegato sul campo. Mentre ciò non sembra una buona situazione, ci consideravamo fortunati che nulla portasse al corto circuito e che il sistema riprendesse la sua normale funzionalità una volta asciutto. 

È raro essere così fortunati, ma ora so che l’umidità è una vera ragione per il malfunzionamento dei PCB. Ora che sai che la condensa può uccidere, ci sono diverse opzioni per un rivestimento protettivo per PCB. 

 

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Tieni il tuo circuito asciutto - custodiscilo nella plastica!

Inserisci i tuoi PCB in Alloggiamenti 

La soluzione più semplice per la gestione dell’umidità è mettere il tuo Circuito Stampato in una scatola. Gli alloggiamenti riducono i cambiamenti al tuo design PCB e sono relativamente poco costosi. Per un prototipo, ciò potrebbe essere elegante come un Tupperware sigillato con il silicone. (Suggerimento Professionale: Solo Tupperware pulito. Patatine ed elettronica non dovrebbero mai mischiarsi.) 

Puoi acquistare scatole già pronte e contenitori con una varietà di opzioni di tenuta in quasi qualsiasi taglia. 

Se tu sali di livello e progetti il case da solo, considera di utilizzare lati arrotondati così che la condensa sulle pareti possa scorrere via dal tuo PCB. Inoltre, includi slot per mantenere in piedi il Circuito Stampato. Dovresti progettare la tua basetta con abbastanza margine per combaciare con gli slot senza toccare la componentistica. 

Puoi includere anche essiccante (lo sai bene, NON MANGIARE i pacchetti che escono dalle scatole di scarpe e carne essiccata) per assorbire l’umidità nella scatola. 

Un alloggiamento sigillato è spesso una soluzione semplice perchè avrai bisogno di chiudere i tuoi componenti elettronici in ogni caso. Comunque, in alcune situazioni, non è abbastanza. Dovresti probabilmente cercare ad opzioni di protezione aggiuntive: 

  • Hai bisogno di protezione rigorosa a causa di condizioni ambientali

  • L’alloggiamento sarà riaperto regolarmente

  • Ci sono buchi nell’alloggiamento per l’impianto elettrico o altre considerazioni I/O.

 

PCB with water damage

Un PCB danneggiato dall’immersione in acqua. Ciò potrebbe essere il tuo se non stai attento!

Applica un Rivestimento Conforme 

Un rivestimento conforme è l’opzione maggiormente protettiva di rivestimento per PCB. Ce ne sono diversi tipi, ma sono generalmente poco costosi da applicare e possono essere in scala con la produzione. 

Prima di scegliere un materiale di rivestimento, determina se hai bisogno di proteggere contro qualsiasi altra cosa oltre all’umidità. I nostri sistemi erano impiegati all’esterno, a volte vicino ad aree agricole, quindi eravamo preoccupati per la temperatura, cattivo tempo e pesticidi che potevano penetrare il case (che riaprivamo spesso). Trovammo anche alcuni funghi a sorpresa in un sistema! Ciò ha significato ri elaborare le basette in un’occasione speciale in particolare. 

Quando si sceglie un rivestimento, dovresti considerare queste proprietà: 

  • Resistenza all’Umidità: Ecco perché siamo qui. La maggior parte dei rivestimenti conformi saranno fatturati come protezione contro l’umidità. In ogni caso, qualsiasi intercapedine d’aria sulla basetta può influire sulla protezione dall’umidità. Non tutti i rivestimenti sono creati alla stessa maniera, quindi verifica le specifiche del tuo produttore per essere sicuro che proteggerà contro la pioggia, umidità o qualsiasi condizione che puoi aspettarti. 

  • Resistenza chimica: Ciò dovrebbe essere una considerazione principale se pesticidi, acqua salata, o altri agenti chimici corrosivi potrebbero venire a contatto con la tua basetta. Non tutti i rivestimenti proteggeranno contro tutti gli agenti chimici. 

  • Intervallo di temperatura: Il tuo rivestimento deve sopravvivere a ampi o repentini cambiamenti di temperatura? Se sì, allora il tuo rivestimento ha bisogno di piegarsi con la basetta, così non sforza o spezza la componentistica o la saldatura.  

  • Proprietà Dielettriche: Le proprietà dielettriche di alcuni rivestimenti possono essere una cosa sia positiva che negativa. L’isolamento dal rivestimento può darti maggiore margine riducendo spazio. Dall’altro lato, le proprietà dielettriche di alcuni rivestimenti possono lasciarti completamente e assolutamente disossato cambiando la corrispondenza di impedenza RF che ha preso settimane per ottimizzarsi. 

  • Facilità di applicazione: Chi applica il rivestimento e quanto bello lo vuoi? Puoi spazzolare o dipingere il rivestimento, ma ciò normalmente finisce per essere un gran casino. Consiglio di immergere o nebulizzare le tue basette. In alternativa, i processi automatizzati sono più efficienti nelle loro applicazioni, sebbene molto più costosi.
    In una startup, nebulizzammo tutte le basette a mano. La parte davanti la mattina, il boss ci portava a pranzo e quindi retro della basetta nel pomeriggio. Posso garantire per questo turno. 

  • Flessibilità: Se hai bordi sporgenti, un sacco di punti di saldatura, o altra topografia irregolare sulla basetta, hai bisogno di un rivestimento che sia molto flessibile e che si distribuisca dolcemente lungo la basetta. Chiedi al fornitore sulla viscosità e flusso del rivestimento per scoprire di quale hai bisogno. 

  • Rielaborazione: I rivestimenti si presume proteggano la basetta e non vengano via facilmente. Se anticipi qualsiasi rielaborazione, prendi un rivestimento che sia facile da tirar via senza oscure sostanze chimiche o solventi orrendi.

 

shutterstock_101910979.jpgA nessuno piace fare riparazione nelle proprie basette!

I materiali maggiormente rivestenti sono: 

  • Silicone: Questi hanno generalmente un’alta temperatura di tolleranza e sono facili da applicare da soli. Sono flessibili e resistenti per un sacco di condizioni chimiche e di umidità. 

  • Uretani: Sono grandiosi quando cerchi irriducibile tenacità. Ciò include resistenza ai graffi. Normalmente richiedono svernicianti aggressivi per rimuovere il rivestimento e rielaborare la basetta. 

  • Smalti: Questi hanno una base naturale in resina e arrivano in una grossa gamma di varietà. Hanno un egualmente ampia gamma di tolleranza di temperatura, protezione dell’umidità e flessibilità. 

  • Acrilici: Sono una buona opzione di protezione generale. Vengono anche con bonus aggiuntivi che se necessario sono normalmente facili da rimuovere dalla basetta,. 

Miller-Stephenson, ACC Silicones, ElectroLube, e HumiSeal hanno tutte buone panoramiche delle tue opzioni quando stai restringendo il campo dei prodotti di rivestimento. 

In aggiunta, assicurati di mascherare qualsiasi componente che non dovrebbe essere rivestito prima di iniziare a proteggere le tue basette. 

Invasare i Tuoi Componenti Elettronici 

A volte devi andare verso la protezione totale, che significa che stai cercando il “potting” (invaso). Ciò comporta incorporare l’intera basetta in un materiale protettivo, normalmente un epossidico o silicone. 

Il potting è normalmente utilizzato ad un livello di componente, ma i Circuiti Stampati in un ambiente marino o altri ambienti elettronicamente ostili potrebbero aver bisogno di proteggere l’intera basetta. Quando lo fai in scala, necessiti che lo faccia un produttore. Vuoti o intercapedini d’aria nel materiale sono difficili da evitare e elimineranno tutto il lavoro che hai fatto per proteggere la tua basetta.

I requisiti di temperatura sono una considerazione importante. Una volta che l’intero sistema è integrato nella epossidico, la compressione e l’espansione causate da cambiamenti di temperatura possono fondere i punti di saldatura e i componenti dell’involucro. Se lo sforzo causa rotture allora avrai un brutto momento; è realmente difficile rielaborare la tua basetta dopo che è stata danneggiata. Compagnie come Epic Resins e Master Bond hanno opzioni con alta conduttività termica e bassa espansione termica per aiutare a prevenire questi tipi di problemi. 

Non complicarti la vita!

Quando progetti per la produzione, la protezione della basetta è importante tanto quanto la selezione del componente. Diversamente, ti ritroverai come me, arrancando in una palude per fare misurazioni manuali mentre la tua basetta al sole torna a funzionare da sola. 

Per monitorare tutte le specifiche del mio () of my ,, ho creato degli enormi fogli di calcolo che contengono il proprio pitch e le riduzioni di temperatura. Tenerlo aggiornato è quasi terribile come recuperare il tuo Circuito Stampato da un carro impantanato al tramonto. Dal momento in cui scacci qualsiasi cosa che ti succhia il sangue, ne arriva un altro. Una soluzione indolore è utilizzare un  software di design PCB professionale come Altium Designer®, dove puoi incorporare le specifiche per i tuoi componenti in regole di design integrate. A maggior ragione, il suo componente aggiuntivo ti aiuterà a tenere traccia delle specifiche del tuo componente e verificare se sono adeguate per un rivestimento specifico o epossidico. Altium può anche verificare la clearance 3D per i tuoi alloggiamenti mentre progetti. Utilizzando questi strumenti, puoi progettare i tuoi PCB successivamente e con facilità, nessuna sfaticata richiesta. 

Per maggiori informazioni riguardo come il tuo software di Design PCB può aiutarti, contatta un esperto ad Altium.

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Altium Designer

PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

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