Mechanische Eigenschaften von Isolierlacken

In der Elektronikindustrie werden zur Verhinderung von Kriechströmen und als Schutz vor Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen Zweikomponenten-Isolierlacke verwendet. Dabei spielt die richtige Zusammensetzung eine entscheidende Rolle, weshalb für deren Qualitätskontrolle eine zuverlässige Messtechnik benötigt wird.

Die auf Leiterplatten verwendeten Isolierlacke bestehen häufig aus zwei Komponenten, einem Alkohol und einer Iso-Zyanat-Verbindung. Für die Produktion wird die Dosierung stöchiometrisch berechnet. Dabei reagiert eine Hydroxylgruppe des Alkohols mit einer Iso-Zyanat-Gruppe. Hat man einen Alkohol-Überschuss („Untervernetzung“ genannt), werden die Isolierschichten weicher und hygroskopisch. Zudem wird die Lackschicht klebrig, was zu Problemen in der weiteren Verarbeitung der Leiterplatten führen kann. Liegt ein Überschuss an Iso-Zyanat vor („Übervernetzung“), kann es zu einer Reaktion mit der Luftfeuchtigkeit kommen. Dabei entsteht CO2 was wiederum zu einer Blasenbildung innerhalb des Lackes führt.

Das Verfahren der instrumentierten Eindringprüfung bietet hier die Möglichkeit, direkt nach der Aushärtung die Qualität der Isolierschicht zu bestimmen. Hierfür müssen die Proben nicht großartig vorbereitet werden. Die Methode hat zudem den Vorteil, dass ein Substrateinfluss auf die Messwerte ausgeschlossen werden kann. Neben der Härtemessung (anhand plastischer und elastischer Verformung) können auch weitere qualitätsbestimmende Eigenschaften wie z. B. das Kriechverhalten bestimmt werden.

Für die technische Anwendung wird der sogenannte Vernetzungsgrad der Isolierschichten betrachtet. Abbildung 1 zeigt die Ergebnisse von fünf unterschiedlich vernetzten Isolierlacken gemessen mit dem FISCHERSCOPE® HM2000. In der obere Abbildung ist die Martens-Härte über die Tiefe aufgetragen. Die Martens-Härte verändert sich je nach Vernetzungsgrad deutlich und ist ein guter Indikator für die Zusammensetzung des Lacks. Das in der unteren Abbildung dargestellte Kriechen bei maximaler Last deutet auf eine Versprödung des Lackes und damit auf einen Überschuss an Iso-Zyanat hin.

Abb. 1: oben: Martens-Härte (HM) der unterschiedlich vernetzten Isolierlacke; unten: Kriechverhalten (bei konstanter Krafteinwirkung mit maximaler Last) als Indikator für den Iso-Zyanat-Anteil

Wenn es gilt, die Qualität von Isolierschichten auf Leiterplatten mit Hilfe der mechanischen Eigenschaften präzise zu bestimmen, ist das FISCHERSCOPE® HM2000 das geeignete Instrument. Zu weiteren Details steht Ihnen Ihr Ansprechpartner von Fischer jederzeit zur Verfügung.

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