Gerade bei Outdoor-Anwendungen kann es durch verschiedene Umwelteinflüsse wie Temperaturschwankungen, hohe Luftfeuchtigkeit oder sogar zeitweiser Betauung zu erhöhten Belastungen der Elektronik kommen. So reicht ein reiner Schutz vor Regen und Tropfwasser nicht aus. Elektronik-Komponenten für Outdoor haben also nicht nur mit extremen Temperaturwerten zu kämpfen.

Elektronik-Komponenten wie beispielsweise modular aufgebaute Embedded-Systeme können durch die von TQ angebotene Fluorpolymer-Beschichtung optimal vor Schädigung durch hohe Luftfeuchtigkeit und Betauung geschützt werden. Das Bild zeigt eine Embedded-PC-Lösung von TQ basierend auf COM Express Mini, bei der das Beschichtungsverfahren aktuell zum Einsatz kommt.

Elektronik-Komponenten wie beispielsweise modular aufgebaute Embedded-Systeme können durch die von TQ angebotene Fluorpolymer-Beschichtung optimal vor Schädigung durch hohe Luftfeuchtigkeit und Betauung geschützt werden. Das Bild zeigt eine Embedded-PC-Lösung von TQ basierend auf COM Express Mini, bei der das Beschichtungsverfahren aktuell zum Einsatz kommt. TQ-Systems GmbH

TQ berücksichtigt all diese Aspekte und bietet für seine Embedded-PC-Komponenten und IoT-Gateway-Plattformen die Optionen für den erweiterten Temperaturbereich sowie den Schutz vor extremer Luftfeuchtigkeit, Betauung, Schadgasen und Verschmutzung an.

Hohe Zuverlässigkeit und gesicherte Langlebigkeit sind bei professionellen IoT-Anwendungen wichtige Anforderungen, da diese Systeme typischerweise im Dauerbetrieb laufen und oft nur schwer zugänglich sind. Hohe Luftfeuchtigkeit und Betauung können jedoch zu Korrosion und vorzeitiger Schädigung der Elektronik führen.

Besonders anfällig sind unter anderem auch die Leiterplatten. Diese bestehen aus einzelnen, sehr dünnen Schichten aus FR4-Material, so dass gerade an den Leiterplattenkanten ein kritischer Angriffspunkt für die Schädigung durch Feuchtigkeit entsteht.

Viele Anbieter versuchen, ihre Elektronik durch Conformal Coating, also dem Anbringen von Lacken, unter anderem vor Feuchtigkeit zu schützen. Dieses Verfahren ist aber nicht nur kostenintensiv, sondern stößt auch an Grenzen. Im unmittelbaren Umfeld von Steckverbindern ist eine Lackierung nicht möglich, da die Kontaktierungsflächen frei bleiben müssen.

Zudem muss sichergestellt werden, dass die Kontaktfedern nicht durch Lacknebel verklebt beziehungsweise in Ihrer Federwirkung beeinflusst werden. Sporadische Kontaktierungsprobleme könnten sonst die Folge sein. Hochintegrierte Bausteine und Prozessoren werden typischerweise als BGA (Ball-Grid-Array) eingesetzt.

Das führt bei lackierten Baugruppen dazu, dass zwischen dem Baustein und der Platine zusätzlich ein aufwendiges „Underfill“ vorgesehen werden muss, um Lufteinschlüsse zu vermeiden und die Lötstellen unterhalb des Bauteils zu schützen. In der Praxis zeigt sich, dass die Verwendung von Schutzlacken sehr aufwendig ist und meist nur sehr eingeschränkten Feuchtigkeitsschutz bietet.

Das von TQ angebotene Beschichtungsverfahren verwendet Fluorpolymer-Verbindungen, die im Tauchverfahren aufgebracht werden. Dabei wird eine hauchdünne etwa 450 nm starke Schicht aufgebracht, die sämtliche Elektronik-Komponenten, Lötstellen und natürlich auch die Leiterplatte selbst zuverlässig vor Feuchtigkeit, schädlichen Gasen und Verschmutzung schützt.

Durch die extrem niedrige Viskosität wird sichergestellt, dass die Beschichtung auch an schwer zugänglichen Stellen wie unterhalb von BGAs aufgetragen wird und somit zusätzliche Maßnahmen wie „Underfill“ entfallen. Auch Steckverbinder und die Kontaktierungsbereiche werden vollständig umschlossen, so dass ein lückenloser Schutz sichergestellt werden kann.

Dennoch ist die zuverlässige Kontaktierung an den Steckerbinder-Kontakten gewährleistet: Die Fluorpolymer-Schicht wird beim Einstecken des Gegensteckers im Bereich der Kontaktierungsfläche weggeschoben, so dass eine elektrische Verbindung entsteht. Zudem hat die hauchdünne Fluorpolymer-Beschichtung die Eigenschaft, dass sie an den Kontaktierungsflächen durch den Federdruck der Kontakte durchstoßen wird, selbst wenn keine Ablösung der Schicht beim Einstecken stattfinden würde. Zahlreiche Versuche und Praxisbeispiele belegen, dass hier die Zuverlässigkeit der Kontaktierung und elektrischen Eigenschaften unbeeinflusst bleibt.

Besonders effizient ist das Fluorpolymer-Beschichtungsverfahren auch im modularen Aufbau von Elektronikbaugruppen, wie dies beispielsweise beim Einsatz von COM-Express-Modulen der Fall ist. So können nicht nur die Einzelkomponenten selbst beschichtet werden.

Es ist auch möglich, die komplett montierte Elektronik-Einheit im Ganzen zu beschichten, so dass der Handling-Aufwand minimiert werden kann. Es handelt sich somit also um einen lückenlosen Rund-Um-Schutz für die Elektronik.

Für Outdoor-Anwendungen bietet die von TQ angebotene Fluorpolymer-Beschichtung der bei TQ produzierten Elektronik also einen hervorragenden Schutz gegen hohe Luftfeuchtigkeit und Betauung. Die Elektronik muss in diesem Fall nicht durch aufwändige Klimatisierung geschützt werden.

Es genügen einfache Gehäuselösungen, die die Elektronik vor mechanischer Beanspruchung und direkter Beregnung schützen. So lassen sich Kosten während der Entwicklungs- und Konstruktionsphase aber vor allem auch im Serieneinsatz drastisch reduzieren.

Die Spezifikation für den erweiterten Temperaturbereich bis -40°C in Kombination mit dem zuverlässigen Schutz vor hoher Feuchtigkeit und Betauung bilden die optimale Voraussetzung für zuverlässige IoT-Produkte auch bei widrigen Umgebungsbedingungen.

Weitere Informationen: www.tq-group.com