Warum Sie aus Sicht elektronischer Komponenten keinen Isolierkleber direkt auf Logikplatinen auftragen sollten？

 Kürzlich hatte ein Kunde aus Südkorea bei seiner Anfrage nach einem 15,6-Zoll-LCD-Display-Kit eine Frage zur Anwendung des Isolierklebers.

Auf der Grundlage von über 20 Jahren Produktions- und Designerfahrung konnten unsere Ingenieure die folgende Antwort geben:
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Logikplatinen, wie z. B. gedruckte Leiterplatten (PCBs), sind die Nervenzentren elektronischer Geräte und beherbergen eine komplexe

Netzwerk elektronischer Komponenten. Während die Idee, Isolierkleber direkt auf eine Hauptplatine aufzutragen, aus Schutzgründen verlockend erscheinen mag, kann dies aus Sicht der elektronischen Komponenten zu mehreren kritischen Problemen führen:

1. Elektrische Leistungsstörungen

Klebstoff kann in die winzigen Lücken zwischen den Anschlussleitungen oder Pads der Komponenten eindringen (normalerweise weniger als 0,5 mm). Dieses Eindringen kann die parasitäre Kapazität erhöhen oder den Isolationswiderstand verringern. In Hochfrequenzschaltungen kann selbst eine geringfügige Änderung dieser Parameter Signale stark verzerren oder dämpfen. Beispielsweise kann bei 5G-Kommunikationsmodulen, die mit Multi-Gigahertz-Frequenzen arbeiten, eine kleine Erhöhung der parasitären Kapazität durch Klebstoff zu erheblichen Signalverlusten führen.

Einige Klebstoffe enthalten ionische Verunreinigungen. Mit der Zeit können diese Verunreinigungen unter dem Einfluss eines elektrischen Felds und von Feuchtigkeit eine elektrochemische Migration (ECM) verursachen. ECM kann leitfähige Pfade zwischen benachbarten Komponenten erzeugen, was letztendlich zu Kurzschlussausfällen führt.

2. Spannungsschäden durch thermische Ausdehnung

Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) herkömmlicher Klebstoffe entspricht häufig nicht dem des FR4-Substrats (ca. 17 ppm/℃). Bei Temperaturschwankungen, die bei industriellen Anwendungen typischerweise zwischen -40 °C und +85 °C liegen, führt der nicht übereinstimmende Wärmeausdehnungskoeffizient zu Spannungen an den Lötstellen der Komponenten.

Besonders anfällig sind Komponenten wie Ball-Grid-Array-Gehäuse (BGA), die sehr kleine Lötkugeln (mit einem Durchmesser von nur 0,3 mm) aufweisen. Die Belastung kann dazu führen, dass die Lötkugeln reißen. Gemäß der Norm IPC-J-STD-020 sollte die Belastung der Lötstellen weniger als 10 MPa betragen, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

3. Verschlechterung der Wärmeableitungsleistung

Klebstoffe haben im Allgemeinen eine geringe Wärmeleitfähigkeit, die normalerweise unter 0,2 W/(m·K) liegt, während die von Luft 0,026 W/(m·K) beträgt. Obwohl es kontraintuitiv erscheinen mag, dass eine Klebeschicht die Wärmeableitung im Vergleich zu Luft verschlechtern würde, in der Praxis:

Eine 1 mm dicke Klebeschicht kann die Sperrschichttemperatur von Leistungsgeräten um etwa 15 °C erhöhen, gemessen nach dem JEDEC JESD51-2-Standard. Bei Hochleistungsanwendungen wie Server-CPUs kann dieser Temperaturanstieg Überhitzungsschutzmechanismen auslösen und die Leistung des Geräts verringern.

4. Verlust der Wartbarkeit

Klebstoffe auf Epoxidbasis können nach dem Aushärten eine Scherfestigkeit von über 20 MPa aufweisen. Beim Versuch, Komponenten zur Reparatur oder zum Austausch zu entfernen:

Bei Quad-Flat-Package-Komponenten (QFP) mit einem minimalen Anschlussabstand von 0,4 mm kann die zum Entfernen der Komponente erforderliche Kraft zu einer Verformung der Anschlüsse führen.

Bei BGA-Gehäusen besteht die Gefahr, dass die nur 0,25 mm dicken Lötpads abgerissen werden.

Empfindliche Sensoren wie MEMS-Gyroskope können beim Demontageprozess leicht beschädigt werden.

5. Probleme mit der Materialkompatibilität

Einige Klebstoffe mit säurehaltigen Härtern, wie beispielsweise Amine, können die weniger als 10 μm dicke Kathodenfolie von Aluminium-Elektrolytkondensatoren korrodieren. Diese Korrosion kann zu einem Ausfall des Kondensators führen und die Filterung der Stromversorgung sowie die Stabilität des Schaltkreises beeinträchtigen.

UV-gehärtete Klebstoffe können vergilben, wenn sie über längere Zeit ultraviolettem Licht ausgesetzt werden. Diese Verfärbung kann den Betrieb optoelektronischer Geräte wie Glasfasermodule beeinträchtigen, da sie Lichtsignale absorbieren oder streuen kann.

Professionelle Alternativen

Es wird empfohlen, Schutzbeschichtungen zu verwenden, die dem Standard IPC-CC-830B entsprechen, wie beispielsweise Parylene C. Parylene C mit einer Dicke von 1 - 5μm bietet:

Hohe Durchschlagsfestigkeit von über 400 V/μm, wodurch eine hervorragende elektrische Isolierung gewährleistet wird.

Ein CTE, der dem üblicher PCB-Materialien (ca. 30 ppm/℃) sehr nahe kommt, wodurch die thermische Belastung minimiert wird.

Eine sehr geringe Feuchtigkeitsdurchlässigkeit von weniger als 0,1 g/m²·Tag schützt die Komponenten vor feuchtigkeitsbedingter Verschlechterung.

Es besteht außerdem die UL746E-Zertifizierung, was seine Zuverlässigkeit und Sicherheit belegt.

In besonderen Fällen können Nanobeschichtungstechnologien, wie beispielsweise Beschichtungen auf Siloxanbasis, in Betracht gezogen werden. Diese Beschichtungen haben einen Kontaktwinkel von über 110° und bieten eine ausgezeichnete Hydrophobie. Sie können die Wasserdichtigkeitsklasse IPX8 erreichen und sind dennoch gasdurchlässig, was für einige Anwendungen entscheidend ist.