Klavye su yalıtımının arkasındaki temel mantık, basitçe suyu dışarıda tutmak değil, daha ziyade suyun girmesi durumunda devre ile temas etmemesini sağlamaktır.” PCBA su geçirmez kaplamanın özü, Baskılı Devre Kartı Tertibatının (PCBA) yüzeyinde nano veya mikro ölçekli bir yalıtım bariyeri oluşturmakta yatmaktadır ve bakır izleri, lehim bağlantıları, mikro anahtarlar, kodlayıcılar ve ana kontrol çipi gibi bileşenleri nemden fiziksel olarak izole eder.
I. Kavramları Açıklığa Kavuşturma: PCB ve PCBA Arasındaki Fark
Bir PCB (Baskılı Devre Kartı), herhangi bir monte edilmiş bileşen olmayan, yalnızca bakır izleri ve lehim pedleri içeren çıplak bir karttır.
Bir PCBA (Baskılı Devre Kartı Montajı), SMT (Yüzeye Montaj Teknolojisi) ve delikten lehimlemeden geçmiş bitmiş bir devre kartıdır; PCB'yi ve mikro anahtarlar, kodlayıcılar, ana kontrol yongaları, kapasitörler ve dirençler gibi tüm bileşenleri içerir.
Bir klavye ıslandığında hasara karşı en savunmasız bileşenler - mikro anahtarların metal kontakları, enkoderlerin iç sazlıkları, ana kontrol çipininin pimleri ve lehim bağlantıları ve kapasitörlerin ve dirençlerin terminal elektrotları - yalnızca PCBA aşamasında bulunur. Bu nedenle, su geçirmez kaplamanın gerçek hedefi çıplak PCB değil, PCBA'dır. Çıplak PCB'ler, lehimlemeden önce su geçirmez kaplamalar almaz, çünkü lehimleme işleminde yer alan yüksek sıcaklıklar kaplamayı tahrip eder.
II. Su Geçirmez Kaplamaların Çözülen Sorunlar
Su girişinden kaynaklanan hasar mekanizması basittir. Saf su iletken olmasa da, musluk suyu, içecekler ve ter iyonik safsızlıklar içerir; bunlar PCBA'ya sızdığında, bitişik bakır izleri veya lehim bağlantıları arasında iletken yollar oluşturarak kısa devrelere yol açabilirler. Daha sinsi bir hasar şekli elektrokimyasal korozyondur: açıldığında, nem ve metal izleri galvanik bir hücre oluşturur ve bakır izlerinin kademeli olarak paslanmasına neden olur. Başlangıçta, bu önemli arızalar veya "çift tıklama" sorunları olarak kendini gösterir ve sonunda tam bir açık devreye yol açar.
Sonuç olarak, su geçirmez kaplama iki ana işleve hizmet eder: iyon göçü yollarını bloke etmek ve korozyonu engellemek için devreyi oksijen ve nemden izole etmek. Kaplama kapsamı ne kadar yoğun ve eksiksizse, koruma o kadar etkilidir. Örneğin, Rapoo ESK750-98 mekanik oyun klavyesi, dahili PCBA'sının hidrofobik bir nano kaplama ile korunduğunu ve su ve toz direnci için IP68 derecesi elde ettiğini açıkça belirtir.
III. Mevcut Ana Akım Çözümler
İki ana teknik yaklaşım vardır: vakumlu örtülü kaplamalar (Parilen ile örneklenmiştir) ve nano-hidrofobik filmler (Plazma Geliştirilmiş Kimyasal Buhar Biriktirme veya PECVD ile örneklenmiştir). Her biri, koruma seviyeleri, işleme maliyetleri ve seri üretime uygunluk ile ilgili ödünleşimleri içerir.
——Parilen (poli-para-ksilen): Vakumlu biriktirme sunanı “sıfır kör nokta kapsamı” - şu anda klavye PCBA montajları için mevcut olan en yüksek koruma seviyesi.
Parilen teknolojisi, vakumlu buhar biriktirmesine dayanır. Katı poli-para-ksililen hammaddesi bir vakum odası içinde ısıtılır ve süblimlenir, daha sonra yüksek sıcaklıkta piroliz yoluyla reaktif monomer gazına dönüştürülür. Bu gaz, PCBA yüzeyinde (oda sıcaklığında) doğal olarak polimerize olur ve yoğun bir polimer film oluşturur. Süreç, buhar birikiminin doğasında bulunan "etrafını sar" özelliğine bağlıdır: gaz molekülleri, en küçük yarıklara, pimler arasındaki boşluklara ve bileşenlerin alt taraflarına bile nüfuz ederek kör noktalar olmadan gerçekten kapsamlı bir kapsama alanı sağlar. Film kalınlığı 10 ve nanometreler arasında kontrol edilebilir ve PCBA'nın boyutlarından veya elektriksel performansından ödün vermeden etkili su direnci sağlar. 2,000
Parilenin koruyucu yetenekleri beton verilerle desteklenir. 30 mikrometre veya daha büyük kalınlığa sahip bir Parilen kaplama, yüksek frekanslı devrelerde dielektrik kaybı üzerinde ihmal edilebilir bir etkiye sahip olurken lokalize korozyona bağlı arızaları etkili bir şekilde önler. Tuz püskürtme veya ısı ve nem içeren gibi aşırı ortamlarda Parilen kaplamalar, standart konformal kaplamalardan çok daha üstün kimyasal stabilite ve korozyon direnci gösterir.
Bununla birlikte, Parilene'in açık sınırlamaları da vardır. Hammadde maliyetleri yüksektir ve işleme gereksinimleri zorludur ve yüksek sıcaklıkta piroliz ve yüksek vakumlu bir ortam gerektirir. Ayrıca, film oluşum hızı yavaştır ve bu da geleneksel kaplama yöntemlerinin çok üzerinde genel işlem maliyetlerine neden olur. Ek olarak, konektörler ve test noktaları gibi alanlar, biriktirmeden önce maskeleme gerektirir; aksi takdirde kaplama elektrik teması için tasarlanan yüzeyleri kaplar ve klavyeyi çalışmaz hale getirir. Bu, Parilene'in neden ağırlıklı olarak kitlesel pazar ürünlerinden ziyade üst düzey klavyelerde ve internet kafe ekipmanlarında bulunduğunu açıklar.
——PECVD Nano kaplama: Seri üretim klavyeler için pragmatik bir seçim
Seri üretilen klavyelerin çoğu için, Plazma Geliştirilmiş Kimyasal Buhar Biriktirme (PECVD) daha pragmatik bir çözümü temsil eder. Altta yatan ilke, reaktan gazları aktive etmek için plazma kullanmayı ve PCBA yüzeyinde katı, nano ölçekli bir polimer film üreten kimyasal bir reaksiyonu tetiklemeyi içerir.
Parilen için kullanılan "buhar fazı polimerizasyonunun" aksine, PECVD kaplamaları “plazma polimerizasyonu ile oluşturulur.” Reaktan monomerler plazma içinde uyarılır, reaktif serbest radikaller oluşturmak için kimyasal bağları kırar; bu radikaller daha sonra çapraz bağlı, ağ benzeri bir yapıya sahip bir film oluşturmak için alt tabaka yüzeyinde yeniden polimerize olur. Bu ağ yapısı, doğrusal polimerlerinkinden daha yoğundur, bu da filmin elektriksel parçalanmaya karşı direncini ve suya batırılırken çalışmaya dayanma yeteneğini etkili bir şekilde artırır.
PECVD'nin avantajları arasında düşük işlem sıcaklıkları, güçlü yapışma ve seri üretime uygunluk yer alır. Kaplama uygulaması oda sıcaklığında gerçekleştirilebilir, sıcaklığa duyarlı bileşenlerin zarar görmesini etkili bir şekilde önler; plazma polimerize film, bakır, altın, nikel ve epoksi reçine gibi çeşitli yüzeylere sabit bir şekilde yapışarak alt tabaka ile iyi bağlanır. Kaplama kalınlıkları, mikrometreden nanometre ölçeğine kadar değişebilir, ultra ince kaplamaların klavyenin dokunsal hissi veya görünümü üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur.
Ticari ürünlerde, bu tür nano kaplamalar genellikle “lotus yaprağı etkisi gösteren hidrofobik filmler olarak tanımlanır.” Su damlacıkları kaplanmış yüzeye düştüğünde, statik temas açısı °'yi aşar; damlacıklar yayılmaz, bunun yerine küresel bir şekilde yuvarlanır, böylece PCBA yüzeyinde nem kalan süreyi en aza indirir. Shenzhen Yichengda gibi üreticilerin nano su yalıtım ürünleri, klavyeler ve fareler gibi elektronik cihazlar için açıkça pazarlanmaktadır; sadece 1 ila dakika arasında bir kürlenme süresine ve su, yağ, pas ve korozyon direnci sunan 1 mikrometreden daha az bir kaplama kalınlığına sahiptirler. 110 3
V. Diğer Teknik Yaklaşımlar ve Koruma Sınırları
Parilen ve PECVD'nin ötesinde, klavye PCBA'larını su geçirmez hale getirmek için kayda değer başka teknik yaklaşımlar da vardır.
Epoksi reçine saksı, en "kaba kuvvet" çözümüdür. PCBA'yı epoksi reçine içinde tamamen kapatarak, klavyeye giren herhangi bir suyun devre ile temas etmesi engellenir. Bu yöntem etkili su yalıtımını garanti eder ve iyi ısı dağılımı sunarken (epoksi reçine ısıyı havadan daha iyi iletirdiğinden), ödünleşim, PCBA'nın onarılmasının imkansız hale gelmesidir; ayrıca epoksi reçinenin ağırlığı ve hacmi, klavyenin yapısal tasarımına ek kısıtlamalar getirir. Poliüretan konformal kaplama en uygun maliyetli çözümdür. Fırçalama, püskürtme veya daldırma yoluyla uygulanırken, PCBA yüzeyinde kürlendikten sonra neme, tuz spreyine ve küfe karşı direnç sağlayan şeffaf bir koruyucu film oluşturur. Bununla birlikte, standart konformal kaplamalar öncelikle nem direnci sunar; önemli sıvı dökülmeleri veya daldırma ile karşı karşıya kaldığında koruyucu etkinlikleri sınırlıdır.Ayrıca, kaplama kalınlığını kontrol etmek zordur ve potansiyel olarak PCBA'nın karmaşık yapılarını ve konektör kontaklarını etkiler.
IP68'in klavyeler için evrensel bir standart olmadığını belirtmek önemlidir. Rapoo ESK750-'nin IP68 su ve toza dayanıklılık derecesi, klavyenin kapsamlı sızdırmazlık ve kaplama koruması testinden geçtiğini gösterir; bu, tek başına PCBA kaplamasının başarabileceğinin ötesine geçen ürün düzeyinde bir mühendislik çözümünü temsil eder. Klavye su yalıtımı sistemik bir süreçtir: PCBA kaplama devre düzeyinde koruma sağlarken, klavyenin sızdırmaz muhafazası, drenaj tasarımı ve sıçramaya dayanıklı membranlar toplu olarak eksiksiz bir koruyucu sistem oluşturur. 98
