Welcher Lack ist der richtige? Beschichtung von Baugruppen: Besser den Lack vorher testen!

Schutzlacke werden als dünner Film mit einer Dicke von 25-75 µm aufgetragen und passen sich den Konturen der Leiterplatte an. So bieten sie maximalen Schutz auch bei geringfügigen Gewichts- und Dimensionsveränderungen der Leiterplatten.

Damit elektronische Baugruppen auch unter extremen Klimabedingungen wie Hitze, Kälte, Trockenheit und Feuchte einwandfrei funktionieren, ist eine Schutzlackierung empfehlenswert. Nicht ganz so einfach ist allerdings die Auswahl des richtigen Lacks, weil jede Anwendung andere Anforderungen hat. »Wir empfehlen daher, den Lack vor der endgültigen Auswahl umfassend zu testen«, erklärt Jade Bridges, R&D Manager von Electrolube.

Warum überhaupt beschichten? Das Angebot an Beschichtungen ist vielfältig und soll die Baugruppe im Allgemeinen vor elektrochemischer Migration, korrosionsbedingten Kriechströmen und Unterbrechungen sowie Signalverzerrung bei Hochfrequenzschaltungen schützen. Bei den meisten Funktionsausfällen von Baugruppen spielt die Feuchtigkeit eine entscheidende Rolle. So treten auch bei hermetisch dichten Gehäusen Schadensfälle durch Korrosion auf. Wenn ein mit Dichtungen verschlossenes Gehäuse Klimawechseln ausgesetzt ist, so kommt es durch Druckausgleich zum Einschluss von Feuchtigkeit und in der Folge unter Umständen zu Ausfällen der Baugruppe. Schutzlacke werden als dünner Film mit einer Dicke von 25-75 µm aufgetragen und passen sich den Konturen der Leiterplatte an. So bieten sie maximalen Schutz auch bei geringfügigen Gewichts- und Dimensionsveränderungen der Leiterplatten. »Das ist einer der Hauptvorteile von Schutzlacken, besonders im Hinblick auf den Trend zur Miniaturisierung und auch wenn es um tragbare Geräte geht«, so Bridges.

Sich im Dschungel des vielfältigen Lackangebotes zurecht zu finden, ist jedoch nicht trivial. Jeder  Lack bietet spezifische Eigenschaften, die ihn für bestimmte Anwendungen prädestinieren. »Für die Auswahl des am besten geeigneten Schutzlackes sollte man deshalb die Baugruppe und den Anwendungsbereich detailliert analysieren und alle möglichen Expositionsszenarios durchspielen  und darüber hinaus auch die Verarbeitungsfaktoren mit in Betracht ziehen«, empfiehlt Bridges.   Für ganz normale Bedingungen sind viele Schutzlacke auf dem Markt erhältlich, die den benötigten Schutz bieten. Daher dreht sich die Entscheidung nach Ansicht von Bridges in diesem Fall eher um die Verarbeitungsbedingungen und die damit verbundenen Gefahren bei der Verwendung des Materials: In aggressiveren Umgebungen sollte der Anwender die verschiedenen Chemikalien- und Beschichtungstypen gründlich bewerten. So bieten z. B. Acrylschutzlacke wie der IPC-CC-830B-zertifizierte TFA-Schutzlack von Electrolube guten Schutz vor Umwelteinflüssen und besondere Resistenz gegen UV-Licht. »Acryllacke vernetzen sich jedoch nicht und sind daher ungeeignet, wenn die spätere Anwendung bzw. die Baugruppe dem Einfluss von Chemikalien ausgesetzt ist oder in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit zum Einsatz kommt, wo wir es entweder mit langanhaltender Kondensierung oder einem potenziellen Eintauchen in Wasser zu tun haben«, gibt Bridges zu bedenken. In diesem Fall empfiehlt der R&D Manager einen widerstandsfähigerer en Schutzlack wie ihn Electrolube zum Beispiel mit dem UL746-zertifizierten DCA-Schutzlack oder einem  umweltfreundlichen VOC-freien Lack bietet.

In jedem Fall empfiehlt Bridges aber vor der Entscheidung für einen Schutzlack entsprechende Tests durchzuführen. Welche Testmethoden geeignet und erforderlich sind, hängt wiederum von der Baugruppe und ihrem Einsatzbereich ab. Unerlässlich sind nach Ansicht von Bridges in jedem Fall Leistungstests für Schutzlacke inklusive der Auswertung der elektrischen Eigenschaften. »Dieses Tests sollte man immer durchführen, gan egal welcher Umgebung die Baugruppen später ausgesetzt sind«, stellt Bridges fest.

Sehr gut eignet laut Bridges als Basis ein Test unter den Umweltbedingungen, denen die Baugruppe später in der Praxis ausgesetzt ist. Solche Umweltmessungen bestehen häufig aus einem erhöhten Feuchtigkeits- oder Salzsprühnebelniveau und Temperaturveränderungen in mehreren Stufen. »Eine feuchte oder salzhaltige Atmosphäre erzeugt man in einer Korrosionsprüfkammer, üblicherweise mit einer Luftfeuchtigkeit von 85%, einer Temperatur von 35°C und einem Salzanteil für den Salzsprühnebel von 5%«, erklärt der Manager. »Diese Atmosphäre wird in der Kammer über einen bestimmten Zeitraum konstant gehalten. Der Zeitraum kann, abhängig von der Anforderung, zwischen 24 Stunden und mehreren Wochen variieren.« Dabei wird der Oberflächenisolationswiderstand vor, während und direkt nach der Umweltexposition gemessen. Um die Industriestandards für Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit zu erfüllen wird während des Tests eine Spannung von 50VDC auf die Leiterplatte angelegt. Der Oberflächenisolationswiderstand des Schutzlackes sollte während der Dauer des Tests nicht niedriger als 108 Ohm sein. Weitere typische Tests sind u.a. die Messung der Durchschlagfestigkeit, des Oberflächenwiderstands, des dielektrischen Verlustfaktors und der Dielektrizitätskonstante. »Zusätzlich lassen sich auch spezifische Eigenschaften wie die Flammhemmung, Schimmel- und Pilzbeständigkeit, die Wirkung bei aggressiven Chemikalien, UV-Licht, korrosiven Gase oder das Wachstum von Tin-Whiskern testen«, so Bridges.