Elektronik Bileşenler Açısından Mantık Kartlarına Neden Doğrudan Yalıtım Tutkalı Uygulamamalısınız?

 Geçtiğimiz günlerde Güney Koreli bir müşterimiz 15.6 inç LCD ekran kiti hakkında bilgi alırken yalıtım tutkalı uygulamasıyla ilgili bir soru sordu.

20 yılı aşkın üretim ve tasarım deneyiminden yararlanan mühendislerimiz aşağıdaki yanıtı verdi:
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————-

Baskılı devre kartları (PCB'ler) gibi mantık kartları, elektronik cihazların sinir merkezleridir ve karmaşık bir yapıya sahiptir.

elektronik bileşenler ağı. Yalıtım tutkalını doğrudan bir mantık kartına uygulama fikri koruma açısından cazip görünse de, elektronik bileşen perspektifinden bakıldığında birkaç kritik soruna yol açabilir:

1. Elektriksel Performans Girişimi

Tutkal, bileşen uçları veya pedleri arasındaki küçük boşluklara (genellikle 0,5 mm'den küçük) sızabilir. Bu müdahale parazitik kapasitansı artırabilir veya yalıtım direncini azaltabilir. Yüksek frekanslı devrelerde bu parametrelerde meydana gelen en ufak bir değişiklik bile sinyallerin ciddi şekilde bozulmasına veya zayıflamasına neden olabilir. Örneğin, çok gigahertz frekanslarında çalışan 5G haberleşme modüllerinde, yapıştırıcıdan kaynaklanan parazitik kapasitansdaki küçük bir artış, önemli sinyal kayıplarına yol açabilmektedir.

Bazı yapıştırıcılar iyonik safsızlıklar içerir. Zamanla elektrik alanı ve nemin etkisi altında bu kirlilikler elektrokimyasal göçe (ECM) neden olabilir. ECM, bitişik bileşenler arasında iletken yollar oluşturabilir ve bu da sonuçta kısa devre arızalarına neden olabilir.

2. Termal Genleşme Gerilim Hasarı

Yaygın yapıştırıcıların termal genleşme katsayısı (CTE) çoğu zaman FR4 alt tabakasınınkiyle (yaklaşık 17ppm/℃) uyuşmaz. Endüstriyel uygulamalarda genellikle -40℃ ile +85℃ arasındaki sıcaklık değişimleri sırasında, uyumsuz CTE, bileşen lehim bağlantılarında gerilim oluşturur.

Çok küçük lehim bilyelerine (çapı sadece 0,3 mm) sahip olan bilyalı-ızgara dizilimi (BGA) paketleri gibi bileşenler özellikle savunmasızdır. Stres lehim toplarının çatlamasına neden olabilir. IPC - J - STD - 020 standardına göre güvenilir bir çalışma sağlamak için lehim bağlantılarındaki stresin 10MPa'dan az olması gerekmektedir.

3. Isı Dağıtım Performansının Bozulması

Yapıştırıcılar genellikle düşük bir ısı iletkenliğine sahiptir, genellikle 0,2W/(m·K)'den azdır, havanınki ise 0,026W/(m·K)'dir. Bir tutkal tabakasının havaya kıyasla ısı dağılımını kötüleştireceği mantıksız görünse de, pratikte:

JEDEC JESD51-2 standardına göre ölçülen 1 mm kalınlığındaki bir tutkal tabakası, güç aygıtlarının bağlantı sıcaklığını yaklaşık 15℃ artırabilir. Sunucu CPU'ları gibi yüksek güç gerektiren uygulamalarda, bu sıcaklık artışı aşırı ısınmaya karşı koruma mekanizmalarını tetikleyerek cihazın performansını düşürebilir.

4. Bakım Yapılabilirliğin Kaybı

Epoksi esaslı yapıştırıcılar kürlendikten sonra 20 MPa'nın üzerinde bir kesme dayanımına sahip olabilir. Onarım veya değiştirme için bileşenleri çıkarmaya çalışırken:

Minimum 0,4 mm uç aralığına sahip dörtlü düz paket (QFP) bileşenlerde, bileşeni çıkarmak için gereken kuvvet uç deformasyonuna neden olabilir.

BGA paketlerinde ise çapı yalnızca 0,25 mm olan lehim pedlerinin kopma olasılığı yüksektir.

MEMS jiroskopları gibi hassas sensörler, sökme işlemi sırasında kolayca hasar görebilir.

5. Malzeme Uyumluluk Sorunları

Aminler gibi asidik kürleme maddeleri içeren bazı yapıştırıcılar, 10 μm'den daha ince olan alüminyum elektrolitik kapasitörlerin katot folyosunu aşındırabilir. Bu korozyon kondansatör arızasına yol açarak güç kaynağı filtrelemesini ve devrenin kararlılığını etkileyebilir.

UV ile kürlenen yapıştırıcılar uzun süreli ultraviyole ışığa maruz kaldığında sararabilir. Bu renk bozulması, ışık sinyallerini emebileceği veya dağıtabileceği için fiber optik modüller gibi optoelektronik cihazların çalışmasını etkileyebilir.

Profesyonel Alternatifler

Parylene C gibi IPC - CC - 830B standardına uygun konformal kaplamaların kullanılması önerilir. 1 - 5μm kalınlığındaki Parylene C, şunları sunar::

400V/μm'nin üzerinde yüksek dielektrik dayanımı, mükemmel elektriksel izolasyon sağlar.

Yaygın PCB malzemelerininkine yakın bir CTE (yaklaşık 30ppm/℃), termal stresi en aza indirir.

0,1 g/m²·gün'den daha düşük çok düşük nem geçirgenlik oranı, bileşenleri nemden kaynaklanan bozulmaya karşı korur.

Ayrıca güvenilirliğini ve emniyetini gösteren UL746E sertifikasını da geçebilmektedir.

Özel durumlarda Siloksan bazlı kaplamalar gibi nanokaplama teknolojileri de değerlendirilebilir. Bu kaplamalar 110°'nin üzerinde bir temas açısına sahip olup mükemmel bir hidrofobisite sağlar. Bazı uygulamalar için hayati önem taşıyan gaz geçirgenliğini korurken IPX8 su geçirmezlik derecesine ulaşabilirler.